30. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая. Естественнонаучные проблемы сохранения окружающей среды:

Люди еще в древности научились применять для своих нужд некоторые из ресурсов литосферы и других оболочек Земли, что нашло свое отражение в названиях исторических периодов развития человечества: «каменный век», «бронзовый век», «железный век». В наши дни используется более 200 различных видов ресурсов. Все природные ресурсы четко следует отграничивать от природных условий. Природные ресурсы – это тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности. Под полезными ископаемыми понимаются минеральные образования земной коры, которые могут эффективно использоваться в хозяйственной деятельности человека. Распространение полезных ископаемых в земной коре подчиняется геологическим закономерностям. К ресурсам литосферы относятся топливные, рудные и нерудные полезные ископаемые, а также энергия внутреннего тепла Земли. Таким образом, литосфера выполняет одну из важнейших для человечества функций – ресурсную – снабжение человека почти всеми видами известных ресурсов. Кроме ресурсной функции, литосфера выполняет и еще одну важную функцию – геодинамическую. На Земле непрерывно проходят геологические процессы. В основе всех геологических процессов лежат разные источники энергии. Источником внутренних процессов является тепло, образующееся при радиоактивном распаде и гравитационной дифференциации веществ внутри Земли. С внутренними процессами связаны различные тектонические движения земной коры, создающие основные формы рельефа – горы и равнины, магматизм, землетрясения. Тектонические движения проявляются в медленных вертикальных колебаниях земной коры, в образовании складок горных пород и тектонических разломов. Постоянно происходит изменение внешнего облика земной поверхности под воздействием литосферных и внутриземных процессов. Мы воочию можем находятся лишь немногие из таких процессов. К ним, в частности, относятся такие грозные явления, как землетрясения и вулканизм, вызванные сейсмической активностью внутриземных процессов. В разнообразии химического состава и физико-химических свойств земной коры и заключается следующая функция литосферы – геофизико-геохими-ческая. По геологическим и геохимическим данным до глубины 16 км подсчитан усредненный химический состав пород земной коры: кислород – 47 %, кремний -27,5 %, алюминий – 8,6 %, железо – 5 %, кальций, натрий, магний и калий – 10,5 %, на все остальные элементы приходится около 1,5 %, в том числе на титан – 0,6 %, углерод – 0,1 %, медь -0,01 %, свинец – 0,0016 %, золото – 0,0000005 %. Очевидно, что первые восемь элементов составляют почти 99 % земной коры. Выполнение литосферой данной, не менее важной, чем предыдущие, функции приводит к наиболее эффективному хозяйственному использованию практически всех слоев литосферы. В частности, наиболее ценным по своему составу и физико-химическим свойствам является верхний тонкий слой земной коры, обладающий естественным плодородием и именуемый почвой.

Нарушение естественного состояния окружающей среды, ведущее к деградации всего живого и представляющее угрозу здоровью человека – явление не новое: оно прослеживается с древнейших времен и стало заметно проявляться на самой начальной стадии урбанизации – с появлением небольших городов. Население земного шара постоянно растет, продолжается стремительный рост городов – появляются города-гиганты – мегаполисы. Потребление различных материальных ресурсов, товаров и энергии на душу населения непрерывно увеличивается. Рост населения, урбанизация, массовое производство промышленной и сельскохозяйственной продукции – все это неизбежно ведет к активному вторжению человека в окружающую среду. И в этой связи ее защита в настоящее время, как никогда, чрезвычайно важна. Уже сейчас некоторые граждане разных стран вне зависимости от их профессиональной деятельности и политических воззрений заявляют о готовности покупать более дорогие, но экологически чистые продукты, платить более высокие подоходные налоги ради оздоровления среды обитания.

Вне всяких сомнений защита окружающей среды должна быть основана на естественно-научных, профессиональных знаниях, позволяющих вполне определить:

– потенциально опасные вещества содержатся в воздухе, воде, почве и пище;

– причину их появления;

– способы полной или частичной защиты окружающей среды;

– степень опасности при длительном воздействии вредных веществ на живые организмы.

Успешное решение данной сложной задачи возможно только с применением чувствительных приборов и современных методов определения концентрации опасных веществ. Для выявления источников загрязнения и их анализа нужна совместная работа химиков-аналитиков, метеорологов, океанографов, вулканологов, климатологов, биологов и гидрологов. Задача специалистов заключается не только в выявлении вредных веществ, но и в разработке способов предотвращения их появления. Вопрос о допустимой длительности воздействия вредных веществ на живой организм решают врачи и другие специалисты. Они собирают информацию и готовят данные о степени риска, обусловленного наличием токсических веществ, например, свинца в воздухе, хлороформа в питьевой воде, радиоактивного стронция в молоке, бензола в атмосфере производственных помещений и формальдегида в жилых домах и т. п. При этом важна объективная оценка риска и издержек, связанных с наличием опасных веществ. Любое решение, в том числе и политическое, тех или иных вопросов сохранения окружающей среды должно основываться на квалифицированной, объективной и всесторонней естественно-научной экспертизе. Иногда некоторые средства массовой информации, общественные организации и даже правительственные органы ставят, к сожалению, знак равенства между обнаруженным вредным веществом и реальной его опасностью. Такое отождествление вытекает из простого заблуждения: вещество, обладающее выраженной токсичностью при определенной концентрации, токсично всегда. Можно привести много примеров вредных веществ, показывающих, что это далеко не так. Один из них – монооксид углерода. Данный обычный компонент атмосферы действительно опасен для здоровья человека только при концентрациях, больших 1000 млн долей. Принято считать, что продолжительное воздействие моноксида углерода в концентрациях, превышающих только 10 млн долей, отрицательно сказывается на здоровье человека. Мы живем в окружающей среде, всегда содержащей легко обнаруживаемую концентрацию монооксида углерода – около 1 млн долей. А это означает, что нет необходимости в полном устранении моноксида углерода из атмосферы! Важно знать при этом научно установленную максимальную концентрацию вредных веществ, которая безопасна без применения специальных мер защиты, т. е. нужно определить их предельно допустимую концентрацию. Лишена всякого здравого смысла защита окружающей среды, ориентированная на нулевой риск, означающий достижение абсолютной безопасности при полном уничтожении опасных веществ. В приведенном примере с моноксидом углерода достижение нулевого риска означает полное, до последней молекулы, удаление данного газа из атмосферы. Решение такой задачи потребовало бы громадных капиталовложений без ощутимой пользы и привела бы к нежелательным последствиям в биосфере. Вполне оправдано, целесообразно и полезно вкладывать финансовые ресурсы на организацию всесторонних долговременных естественно-научных исследований окружающей среды и на разработку эффективных методов измерений, производимых с помощью приборов, обладающих чрезвычайно высокой чувствительностью, которая необходима для определения небольшой концентрации в сложной смеси, содержащей много безвредных, а среди них и вредных веществ. Легко реагирующие соединения, находящиеся в атмосфере, трудно доставить в сохранившемся составе для анализа в лабораторию. В этой связи возникает необходимость в дистанционном обнаружении и определении химического состава и структуры таких соединений в местах их образования. Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что современный метод инфракрасной спектроскопии позволяет анализировать состав воздуха над городом на расстоянии около одного километра. С помощью данного метода удается установить содержание формальдегида, муравьиной и азотной кислот, пероксиацетилнитрата и озона при одновременном их наличии в воздухе в концентрациях, составляющих миллиардные доли. Такая концентрация любых названных веществ слишком мала, чтобы оказать ощутимое вредное воздействие на здорового человека. В то же время она достаточна для заметного влияния на химические процессы в атмосфере. Современные сканирующие лазерные устройства успешно применяются для определения концентрации диоксида серы (сернистого газа), составляющей миллионные доли, в дыме электростанций, работающих на угле. Полупроводниковые лазеры весьма удобны для анализа выхлопных газов автомобилей. Испытания на животных показали, что только один из 22 структурных изомеров тетрахлордиоксина в тысячу раз токсичнее всех остальных. Данный пример подчеркивает важность аналитических методов, которые позволяют не только установить концентрацию загрязнителя, но и идентифицировать его химический состав и структуру.