2. Эколгические проблемы на современном этапе развития общества

Как отмечалось, особенности возможного экологического кризиса в современных условиях отличаются от предпосылок прошлого его возникновения. Так, если раньше экологические кризисы носили локальный или региональный характер, то те­перь возникла угроза развития глобального. В настоящее время имеет место угроза истощения не только ресурсов материальных природных, но и экологических, т.е. таких, которые определя­ют условия существования современных, живых организмов на Земле, в том числе и человека. Негативными сторонами совре­менного производства являются, во-первьдх, истощение природ­ных ресурсов, во-вторых, нарушение и загрязнение окружающей среды.

При этом необходимость в повышении интенсивности исполь­зования природных ресурсов связана с ростом численности на селения и с необходимостью более полного удовлетворения их постоянно растущих потребностей (табл. 1.1).

Переход общества на более высокий уровень развития и бо­лее полное удовлетворение растущих потребностей людей свя­заны с постоянным увеличением массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот. При этом все потребляемые челове­ком продукты создаются в результате использования природных ресурсов (воздуха, воды, почвы, полезных ископаемых, радиа­ции Солнца, тепла Земли, растительного и животного мира). Природные ресурсы — это средства, необходимые для поступательного развития общества, которые не созданы трудом человека, а существуют независимо от него.

Потребление природных ресурсов в последний период резко возросло, что привело к интенсивному изменению окружающей среды. За один только год человек перемещает при перепашке полей, строительных и взрывных работах свыше 4 тыс. км³ поч­вы, извлекает из недр около 10 млрд. т руды, горючих ископае­мых и строительных материалов, рассеивает на полях свыше 3000 млн. т минеральных удобрений и около 4 млн. т ядохими катов.

В настоящее время освоено и активно используется 56% по­верхности суши — это поля, сады, пастбища, дороги, горные разработки, леса. Примерно на '/в части суши природная среда изменена в значительной степени. Так, например, за последние 10 тыс. лет человечество сократило площадь лесов более чем в два раза, причем особенно бурно шел этот процесс в послед­ние 350 лет.

В результате растительный покров на большей части поверх­ности континентов претерпел значительные изменения. На об­ширных пространствах естественная растительность заменена сельскохозяйственными полями и пастбищами. Сохранившиеся до настоящего времени леса в значительной степени являются вторичными, т. е, сильно измененными в результате воздействия человека,

В настоящее время весьма интенсивно эксплуатируются почвы. Так, 88% пищевой энергии человек получает сейчас с обрабатываемых земель, около 10% —с пастбищ и лесных угодий и около 2% из ресурсов Мирового океана. Уже сегодня в США сельскохозяйственные угодья занимают около 68% всей территории, во Франции —66%, в СССР —27%.

Воздействие человека на естественный растительный покров оказало заметное влияние на процесс почвообразования и при вело в ряде районов к изменению физических и химических свойств почвы. Еще в большей степени изменились почвы на сельскохозяйственных полях. Исследования показали, что до 1990 г. на земле исчезло не менее тысячи видов растений и жи­вотных, а еще 20 тыс. видов находится под угрозой исчезнове­ния. Нерациональное использование лесов и другой раститель­ности на топливо и корм скоту, засоление и загрязнение почв, развитие процессов ветровой эрозии приводят к нарушению ди­намического равновесия в природе, расширению зон пустынь и другим тяжелым экологическим последствиям. В последние десятилетия южная граница Сахары ежегодно смещается на несколько десятков километров, распространяется пустыня Тар в Индии.

Интенсивно эксплуатируются месторождения полезных ис­копаемых, растет потребление нефти, газа, железа, марган­ца, никеля, алюминия, молибдена и других минеральных ре­сурсов.

Одновременно с увеличением объемов использования сырья в производство вовлекаются все новые виды полезных ископае­мых. Так, в XIII в. человечество для удовлетворения своих по­требностей использовало всего 18 элементов и их соединений, в XVIII в. — 29. В 1869 г. было открыто 62 элемента, в произ­водстве использовалось всего 35; в 1906 г. соответственно 84 и 52; в 1917 г. —85 и 64; в 1937 г. —89 и 73; в 1975 г. — 104 и 87. В настоящее время все 104 открытых элемента использу­ются в производстве.

В последние десятилетия интенсивно идет процесс замены традиционных конструктивных материалов (стали, чугуна, це­мента) синтетическими. В 1951 г. на синтетические волокна при­ходилось 18% потребления текстильного волокна; в 1990 г.— более 50%,

В дальнейшем ожидается еще больший объем использова­ния синтетических волокон и сокращение удельного веса хлоп­ка и шерсти в общем производстве волокон.

Весьма интенсивно растет потребление энергетических ре­сурсов. Так, с начала своего существования человечество ис­пользовало 90 млрд. т условного топлива, причем половина из этого количества была израсходована за последние 25—30 лет. В настоящее время человечество сжигает более 7 млрд. т услов­ного топлива в год.

Основные источники энергии — нефть, каменный уголь, при­родный газ, гидроэнергетика и атомная энергетика. При этом в энергетическом балансе постоянно снижается доля угля (1966 — 40% всех источников энергии, 1990 — 30%), а растет Доля нефти (соответственно 37 и 42%), газа (17 и 18%).

Однако, несмотря на то, что в настоящее время потребности в нефти растут, ожидается, по мнению авторов, существенное снижение ее доли в мировой энергетике — с 42% в 1980 г. до 26—37% в 2000 г. Это объясняется развитием атомной энерге­тики, доля которой, по прогнозу, в 2000 г. составит 25—26%, а также угрозой истощения запасов нефти (мировые запасы 450—620 млрд. т).

Выход из энергетических затруднений видится в более широ­ком использовании так называемых нетрадиционных возобнов­ляемых экологически чистых источников энергии. Сейчас во многих развитых странах этому вопросу уделяется большое внимание. Основными направлениями являются: солнечная, вет­ровая и геотермальная энергетика. Значительное место в энер­гетике будущего отводится энергии Мирового океана (табл. 1.2).

Угроза истощения нависла даже над такими экологическими ресурсами, как вода и воздух.

В настоящее время большие трудности возникают в обеспе­чении промышленности и сельского хозяйства водными ресурса­ми. Вода стала сырьем, от которого в огромной степени зависит развитие ряда отраслей промышленности. Крупный потребитель воды — сельское хозяйство. Например, 1 га кукурузы за веге­тационный период требует 3-10³ м³ влаги, капусты — 8-10³ м³, риса — (1,2—2)10⁴ м³. Потребление водных ресурсов только по нашей стране составило (км³):

1950 г. 95—100

1960 г 150

1973 г 335

1978 г. 350

1990 г 535

2000 г. (прогноз) . . 750

Поэтому все острее становится проблема «водного дефици­та». Из общего объема имеющейся на Земле воды пресная со­ставляет около 2%, причем примерно 80% ее приходится на ледники и снег (табл. 1.3).

Человечество в настоящее время использует для хозяйствен­но-бытовых нужд около 12% пресных вод. Кроме этого, боль­шой объем поверхностных вод загрязняется. Подсчитано, на­пример, что если город потребляет 600 тыс. м³ воды, то он в то же время сбрасывает 500 тыс. м³ стоков. Состояние рек ухудшается и с развитием транспорта: чем больше машин на улицах городов, тем грязнее дождевая вода, попадающая в ре­ки. Ежегодно в водоемы сбрасывается около 600 млрд. т раз­личных промышленных стоков, для нейтрализации которых тре­буется 12—15-кратное разбавление. Более '/з промышленных удобрений и ядохимикатов смывается поверхностным стоком в водоемы и водотоки и загрязняют их.

Возрос и расход воздуха в современных технологических процессах; он используется также в качестве теплоносителя, сырья для получения кислорода, азота и других целей.

В настоящее время все отопительные системы и промыш­ленные технологические процессы потребляют около 23% ктгсяо-рода, который создается наземной растительностью. Ожидается, что к 2000 г. на эти нужды будет расходоваться 95% кислоро­да, выделяемого растениями. По данным ЮНЕСКО, иа нашей планете с населением 5 млрд. Чел. расходуется такое количест­во кислорода, которого хватило бы для жизнедеятельности бо­лее 45 млрд. чел.

Одновременно происходит загрязнение атмосферы промыш­ленными выбросами. Так, ежегодно продуктами сгорания на земле выбрасывалось более 100 млн. т твердых веществ, более 150 млн. т оксида азота. В ряде мест эти выбросы достигают такой концентрации, что убивают траву и деревья, губят уро­жаи.

Существенную роль в ухудшении качества окружающей ере* ды играет загрязнение объектов природы нефтепродуктами. Во всем мнре при добыче, транспортировании, переработке И ис­пользовании теряется примерно 2% ежегодно добываемой неф­ти, при этом 7 млн. т — только при ее добыче. Из 50 млн. т по­терь нефти теряется на суше 25 млн. т, в океане—В млн, f и выбрасывающейся в атмосферу—17 млн. т (в виде паров бензина и других углеводородов). Для сравнения можно ска­зать, что естественное поступление иефти, например, в океан по разломам земной коры не превышает 0,5 млн. т в год.

1 т сырой нефти покрывает тонкой пленкой около 6 км² ак­ватории. С поступлением ее на водную поверхность происходит процесс естественного рафинирования: легкие фракции, состав­ляющие примерно 7з массы, испаряются, водорастворимые фракции, составляющие примерно '/з массы, выщелачиваются в течение 1—3 недель, отравляя воду. Остаток, имеющий повы­шенную вязкость, образует «шоколадный мусс», оседает на дне и сохраняется там месяцами.

Процесс минерализации нефти идет за счет химического и бактериологического окисления. Наиболее быстро, в течение 2-х недель, процесс окисления идет при температуре воды 25 °С; при 15°С окисление длится 6 недель, а при 5°С — в тече­ние полугода. В полярных водах нефть может сохраняться го­дами. Длительное воздействие нефти и ее продуктов приводит к гибели примерно 7з молодых морских организмов, особенно в прибрежной зоне. Многие морские организмы, аккумулируя в себе углеводороды, становятся опасными для человека. Мине­рализация разлитой нефти на суше идет быстрее, однако даль­нейшие превращения ее компонентов в атмосфере до настояще­го времени почти не изучены.

Наряду с местным и региональным загрязнением природной среды существует ее глобальное загрязнение. Так, например, за 25 лет применения ДДТ и его производных в качестве основ­ного пестицида привело к его рассеиванию по всей поверхности планеты (на поверхность Антарктиды, например, вместе со сне­гом выпало около 2500 т этого препарата). Период естественно­го распада препаратов ДДТ составляет 49 лет. В результате использования ДДТ концентрация его в продуктах животновод­ства и в организме человека в 2—3 раза выше допустимой нор­мы, этот препарат находят даже в печени пингвинов в Антарк­тиде.

В результате использования свинца в качестве антидетонато­ра жидкого топлива ежегодно в природную среду поступает свыше 2 млн. т оксида и диоксида свинца от двигателей внут­реннего сгорания. За последние 100 лет концентрация соедине­ний свинца в толще Гренландского ледника возросла в 5 раз, достигнув 2 мг на 1 кг льда. За последние 20 лет концентрация свинца в воде океана возросла в 10 раз.

Аналогичное положение со ртутью, 8 тыс. т которой ежегод­но поступает в окружающую среду, из них 40% при выветри­вании горных пород и 60% техногенным путем, главным обра­зом за счет отходов целлюлозно-бумажного, содового произ­водств и рассеивания содержащих ртуть пестицидов. Подобно ДДТ и свинцу, концентрация ртути в организмах в десятки раз превышает ее содержание в почве, в природных водах и воз­духе.

С каждым годом растет численность городского населения. Все города мира ежегодно выбрасывают в окружающую среду до 3 млрд. т твердых промышленных и бытовых отходов, свыше 500 км³ промышленных и бытовых стоков и около 1 млрд. т различных аэрозолей. Важная особенность современной эколо­гической обстановки — накопление отходов производства и за­грязнение окружающей среды. Так, например, в настоящее время только небольшое количество (5—7%) добываемого ми­нерального сырья превращается в полезный продукт, остальное в процессе производства возвращается природе в виде отходов. По ориентировочным данным, в настоящее время в биосферу ежегодно поступает в твердой, жидкой, газообразной формах до 20—25 млрд. т бытовых и промышленных отходов. Причем часто в биосферу выносятся новые вещества, которые не вовле­каются в природный круговорот и постоянно накапливаются.

Реальной опасностью для жизни на Земле является наруше­ние химического равновесия в природной среде из-за несовер­шенства технологических процессов, высоких норм потери сырья при добыче и транспортировании, а также за счет рассеяния материалов при их потреблении. Техногенные поступления в ок­ружающую среду многих элементов и соединений, широко ис­пользуемых в производстве и быту, в 10—100 раз превышают их естественное поступление при вулканизме и выветривании гор­ных пород. Если не принять соответствующих мер, то через 50 лет, при учете современных темпов роста промышленной про­дукции, содержание оксида железа в почвах и водах удвоится, соединений цинка и свинца возрастет в 10 раз, ртути, кадмия, стронция —в 100 раз, мышьяка — в 250 раз. Однако ответить на вопрос, что же произойдет с биосферой в связи с таким резким и быстрым изменением геохимического состояния, в на­стоящее время пока не представляется возможным. Нам мало известно, что делается с теми элементами и соединениями, ко­торые в таком огромном количестве поступают в биосферу. В большинстве случаев неизвестно, как долго они сохраняются и какие превращения испытывают. Мало изучена возможность поглощения средой этих веществ. Иными словами, проблема круговорота вещества и энергии в природе не только в количе­ственном, но даже и в качественном отношении остается слабо изученной.

Опасность химического загрязнения среды для человека, жи­вотных и растений усугубляется также и тем, что живые орга­низмы обладают способностью аккумулировать в себе элементы и соединения, не участвующие в обмене веществ организма. По этой причине концентрация в водорослях, наземных расте­ниях, в теле животных и человека соединений свинца, ртути, iестицида ДДТ и других токсикантов в десятки, а иногда и в сотни раз превышает их содержание в почве, природных водах Ив воздухе (табл. 1.4).

Воздействие современного промышленного производства Оказывает влияние на тепловой баланс планеты. Одна из при­чин этого — отток в окружающую атмосферу антропогенной энергии. Мощность всех источников энергии, созданных челове­чеством, уже достигает 1 млрд. кВт. Сегодня суммарное антро­погенное выделение энергии на Земле составляет .0,02% ее ра­диационного баланса. Но при современных темпах увеличения потребления энергоресурсов — более чем вдвое каждые 20 лет — за ближайшее столетие эта величина может превысить 1% и стать угрожающей,

Кроме того, изменение поверхностного слоя Земли и состава атмосферы в результате хозяйственной деятельности человека Приводит к колебанию отражающей способности поверхности. Ежегодное сжигание более 2 млрд. т угля и свыше 1 млрд. т Нефти, а также проводившиеся испытания атомного оружия с начала XX в. повысили содержание углекислого газа в атмо­сфере на 12—15%. Углекислый газ почти не задерживает Теп­лового коротковолнового излучения, приходящего к Земле, и за­метно ослабляет длинноволновое, излучаемое земной поверх­ностью. Это способствует повышению температуры у поверх­ности, создается так называемый «парниковый эффект». Если количество углекислоты, образующейся в результате деятельно­сти человека, в дальнейшем не уменьшится, то это может при­вести к увеличению средней температуры у земной поверхности, Что в свою очередь может вызвать интенсивное таяние поляр­ных льдов.

Следует, однако, отметить, что не все прогнозы достаточно обоснованы. Во-первых, в будущем в результате развития атомной, а затем термоядерной и нетрадиционных экологичес­ки чистых видов энергетики темпы роста выбросов углекислого газа в атмосферу снизятся. Во-вторых, не учитывается еще один фактор — запыленность атмосферы; выбросы s атмосферу мелких частиц пыли, влаги, большого количества химических соеди­нений составляют более 1 670 млн. т в год (причем 530 млн. из них приходится на северное полушарие). Выступая в качестве экрана, задерживающего солнечную радиацию, пылеватые ча­стицы (аэрозоль) создают «антипарниковый эффект», ведущий к понижению температуры.

Из сказанного следует, что в настоящее время не все прог­нозы об изменении теплового баланса планеты можно считать полностью достоверными. Однако уже сейчас существует ряд так называемых «тепловых островов», где дополнительные ис­точники энергии дают до 10% от приходящей к Земле коротко­волновой радиации. Это в ряде случаев вызывает изменение температуры на 5—7°С. Например, вблизи Москвы весенние заморозки значительно слабее, чем на значительном расстоянии от города. В Японии такой «тепловой остров» охватывает тер­риторию 372 тыс. км². Если «тепловые острова» и не могут существенно повлиять на тепловой режим атмосферы всей планеты, то они вполне достаточны, чтобы' отразиться на дина­мике атмосферных процессов, вызывая, например, резкое раз­растание необычных явлений погоды.

Важнейшую роль в предохранении биосферы от губительно­го действия ультрафиолетовой радиации играет находящийся в стратосфере озонный слой. Среднее сокращение количества озона на 5% увеличит ультрафиолетовую радиацию на 5—10%, что может послужить причиной возникновения различных, в том числе и раковых заболеваний.

Опыт показывает, что развитие цивилизации уменьшает за­висимость людей от стихийных сил природы. Но, воздействуя на природу, общество создало новую (вторичную) окружаю­щую среду, которая в ряде случаев значительно отличается от естественной.

Неблагоприятный и зачастую даже опасный для организма человека характер изменений, вносимых в природу, обусловлен тем, что люди еще не научились управлять качеством природ­ной среды и обеспечивать динамическое ее равновесие. Воздей­ствуя на природную среду, человек изменяет всю причинно-след­ственную цепь природы, вызывая непредвиденные экологиче­ские последствия, часто опасные для человека

В связи с глобальным загрязнением природной среды возни­кает еще одна важная проблема — адаптация живых организ­мов к новым измененным условиям.

Э

волюция живых организмов, в том числе и человека, про­цесс медленный. Скорость его значительно ниже скорости изме­нений качества природной среды, которое происходит в резуль­тате производственной деятельности людей. Поэтому большин­ство живых организмов не могут быстро приспособиться к новым условиям, в результате возникает угроза, их гибели. При этом, чем сложнее организм, тем больший промежуток времени требуется для его адаптации.

Организм человека также не успевает адаптироваться и прийти в соответствие с изменившейся окружающей средой. Поэтому человек оказывается не в состоянии сохранить полную жизнеспособность в созданной им самим вторичной среде, кото­рая по ряду параметров ему, как биологическому существу, про­тивопоказана.

Таким образом, два взаимосвязанных процесса — с одной стороны, все большее истощение природных ресурсов, а с дру­гой— загрязнение природной среды отходами и выбросами про­изводства — приводят к нарушению естественного экологическо­го равновесия и возникновению угрозы глобального экологичес­кого кризиса. Поэтому при организации любого вида производ­ства необходимо учитывать вероятные изменения природной среды и использовать все возможности для ликвидации нежела­тельных экологических последствий.

Борьба с угрозой глобального экологического кризиса стала международной проблемой. Решить ее в рамках отдельных стран нельзя. Предпринятые некоторыми государствами меры по охране природы не будут эффективными, если другие стра­ны их не поддержат. С конца 60-х годов эта проблема стала в центре внимания научных и политических кругов во всем мире.