3 Ответные реакции природы (экологический бумеранг)

Под этим выражением, часто употребляемым в последнее время, понимают особо опасные явления, которые возникают в окружающей среде в результате непродуманной, в экологическом смысле, хозяйственной деятельности человека и могут оказаться вредными для него самого.

Эффект бумеранга проявляется в двух формах:

1. Острых воздействий, например усыхания лесов от кислотные дождей.

2. Перманентных, хронических процессов типа постепенного изменения климата.

Очевидно, что эффект бумеранга проявляется тем сильнее, чем выше уровень нарушений человеком природных систем.

Выделяются следующие аспекты последствий загрязнения окружающей среды.

1. Медико-социальный. Имеется в виду воздействие деградирующей среды на здоровье человека.

2. Экономический. Негативное влияние загрязнения среды на общественное производство и его конечные результаты.

3. Экологический. Нарушение процессов протекания естественных природных процессов.

4. Духовно-эстетический. Негативное влияние деградирующей среды на духовное состояние и эстетическое восприятие людей.

Парниковый эффект. Все виды солнечного излучения (от ультрафиолетового до инфракрасного) достигают земной поверхности и нагревают ее. Последняя переизлучает ранее накопившуюся тепловую энергию в виде ИК-излучения в Космос. Переизлученное ИК-излучение интенсивно поглощается некоторыми газами (СО₂, СН₄, NО₂, фреонами). Указанные газы, называемые парниковыми, действуют в атмосфере, как стекло в парнике: они беспрепятственно пропускают к Земле солнечную радиацию, но задерживают тепловое излучение Земли. В результате повышается температура ее поверхности, изменяются погода и климат.

Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере.

Основным парниковым газом является диоксид углерода. Его вклад в парниковый эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65%. К другим парниковым газам относятся метан (около 20%), оксиды азота (примерно 5%), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10…25% парникового эффекта). Всего известно около 30 парниковых газов, их утепляющий эффект зависит не только от количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу. Если по данному показателю СО₂ принять за единицу, то для метана он будет равен 25, для оксидов азота – 165, а для фреона – 11000.

Начиная с середины XIX столетия содержание СО₂ в атмосфере менялось следующим образом (частей на миллион, или содержание молекул СО₂ на миллион молекул воздуха) 1859 г. – 265…290; 1958 г. – 313; 1978 г. – 330; 1990 г. – 350, т.е. увеличилось на 12…15%.

Основным антропогенным источником поступления СО₂ в атмосферу является сжигание углеродсодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.).

Глобальное потепление климата и обусловленное им повышение уровня Мирового океана многими учеными рассматривается как величайшая катастрофа не только для отдельных экосистем, но и биосферы в целом:

1. В случае повышения уровня океана на 1,5…2 м под затопление попадает около 5 млн. км² земель, причем наиболее плодородных и густонаселенных. На них проживает около 1 млрд. человек и собирается почти треть урожая многих сельскохозяйственных культур. Вынужденные переселения народов в глубь материков чреваты военными конфликтами и социальными потрясениями.

2. Помимо подъема уровня океана потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов и ураганов, ускорением темпов вымирания животных и растений. Следствием этого, очевидно, явится резкое обострение продовольственной проблемы.

3. Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе (в основном за счет более сильного потепления полюсов) вызовет, в свою очередь, подтаивание вечномерзлых почв (таковых в России около 2 млн. км²) и высвобождение из них огромных количеств метана, что усилит парниковый эффект.

4. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей как вследствие усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.

Вышеизложенное дало основание Международной конференции по проблемам изменения климата (Торонто, 1979 г.) заявить, что «...конечные последствия парникового эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной войной».

Кислотные дожди. В последние 15…20 лет возникла сложная и трудноразрешимая экологическая проблема кислотных дождей (рН < 5,0). При сжигании различных видов топлив, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азота. При взаимодействии их с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией.

Согласно расчетам, доля диоксида серы в образовании кислых осадков составляет около 70%. Появлению кислых осадков способствует также СО₂: из-за его постоянного присутствия в атмосфере нормальным является рН осадков 5,6.

В дальнейшем кислоты выпадают на поверхность суши или водоемов в виде кислотных дождей или иных атмосферных осадков. Отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2…2,3; что соответствует кислотности уксуса.

Отрицательное влияние кислых осадков разнообразно: почвы, водные экосистемы, растения, памятники архитектуры, строения и другие объекты в той или иной степени страдают от них.

Истощение озонового слоя. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция снижения содержания озона в верхних слоях атмосферы. По разным оценкам, в средних и высоких широтах Северного полушария такое уменьшение составило 2…10%.

Наиболее значительная потеря озона регистрируется над Антарктидой, где его содержание в озоновом слое за последние 30 лет уменьшилось на 40…50%. Пространство, в пределах которого регистрируется заметное уменьшение концентрации озона, получило название «озоновой дыры». В настоящее время «озоновая дыра» вышла за пределы континента и по размерам (10 млн. км²) превышает площадь США.

Меньшая по размерам «дыра» наблюдается и над Арктикой. Отмечается появление так называемых «блуждающих дыр» площадью от 10 до 100 тыс. км² в других регионах, где потери озона достигают 20…40% от нормального уровня (около 0,06 мг/м³). Беспрецедентная аномалия озона как по уровню его дефицита, так и по размерам затронутой территории, была отмечена в России. Согласно Росгидромету, в феврале 1995 г. над всем Северным полушарием, а особенно над рядом районов Восточной Сибири вплоть до Урала зафиксировано рекордное уменьшение концентрации озона – до 40%, сохранявшееся в течение 25 суток. К середине марта в отдельных районах оно достигло 50%. Как следствие, в апреле и декабре отклонение от климатических норм составило 15%.

Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана – увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения концентрации озона только на 1% происходит увеличение интенсивности УФ-излучения у поверхности Земли на 15%. В свою очередь, это, согласно официальным данным ООН, приводит к появлению в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи, а также вызывает снижение иммунитета как у человека, так и у животных.

Помимо ухудшения здоровья, истощение озонового слоя способствует усилению «парникового эффекта», снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды. Согласно Ю.В. Новикову (1998 г.), проникновение через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50…100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров.

В чем же причина убыли озона из атмосферы? После ряда международных экспедиций в Антарктиду было установлено, что помимо физико-географических факторов, озоновый слой разрушают техногенные загрязнители: оксиды азота NO и NO₂, галогенопроизводные углеводородов (фреоны): СFС1₃, (фреон-11), СF₂Сl₂ (фреон-12) и другие, кипящие при комнатной температуре, высоколетучие, химически инертные у поверхности Земли.

Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, считают фреоны (хладоны), которые широко используются как газы-носители (пропилленты) в различного рода аэрозольных баллончиках, холодильных установках и т.п.

Будучи чрезвычайно инертными, фреоны минуют тропосферу без изменений. Только в стратосфере они подвергаются фотохимическому разложению по радикальному механизму, например:

или

или

Образовавшиеся активные атомы хлора включаются в циклический процесс разрушения озона:

Фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70…100 лет, поэтому они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. При этом каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тыс. атомов озона. До недавнего времени в мире производилось около 1,3 млн. т озоноразрушающих веществ. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% - на страны ЕС, 10…12% - Японию, 7…10% - Россию.

Из других техногенных причин разрушения озонового слоя называют уничтожение лесов, как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Зарегистрировано также разрушение озона при ядерных взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов. Установлено также, что уничтожают озон полеты сверхзвуковых самолетов в стратосфере, запуски космических ракет. Только один запуск авиакосмической системы «Шаттл» приводит к потерям 10 млн. т озона. 300 таких запусков в год – и практически весь озон будет уничтожен.

В последние время ученые высказывают предположение о существенном вкладе природных явлений в процессы разрушения озона и возникновении «озоновых дыр». К таковым относятся, например, 11-летние циклы солнечной активности, выход озонразрушающих газов (водород, метан) из разломов земной коры, наличие своеобразных восходящих вихрей над Антарктидой, способствующих рассеиванию озона.

Антропогенное воздействие на ближний Космос. Околоземное космическое пространство (ОКП) представляет собой внешнюю газовую оболочку, которая окружает планету. Оно играет роль в сложнейших солнечно-земных взаимосвязях, определяющих условия жизни на Земле.

Антропогенные воздействия на ОКП, связанные с началом космической эры, весьма опасны, они оказались значительнее уровня более продолжительного влияния человека на любую другую природную среду, например приземную атмосферу (тропосферу). ОКП уязвимее, нежели другие среды, поскольку количество вещества в ней неизмеримо меньше, а энергетика процессов гораздо слабее по сравнению с тропосферой, а тем более гидро- и литосферой.

Выделяют следующие виды воздействия человека на эту среду: 1) выброс химических веществ вследствие работы двигателей ракет; 2) создание энергетических и динамических возмущений в результате полетов ракет; 3) загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором; 4) электромагнитное излучение радиопередающих систем; 5) радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок, используемых на космических аппаратах; 6) попадание загрязнителей из приземной атмосферы.

Уничтожение и деградация лесов. По данным ООН, площадь лесов планеты сокращается ежегодно на 25 млн. га (половина территории Франции), что составляет около 1% лесистой суши. Однако при этом важно подчеркнуть, что вырубки идут главным образом в странах «третьего мира».

Площади тропического леса Южной Америки («легкие Земли») сокращаются с каждым годом, что грозит обернуться в перспективе глобальной экологической катастрофой.

Вредными выбросами промышленности поражено 30% лесов Австрии, 50% лесов Германии, леса Чехии, Словакии, Польши. Леса Скандинавских стран сильно пострадали от кислотных дождей, виновниками в образовании которых являются другие европейские страны. Деградируют канадские леса от загрязнений, переносимых из США: в частности, до 70…80% деревьев, произрастающих в кленовых лесах.

В России ежегодно вырубается 1,8 млн. га и, кроме того, миллион гектаров лесных угодий гибнет или повреждается вредными промышленными выбросами. Так, на Кольском полуострове леса гибнут со скоростью 1 км в год.

Ученые предупреждают, что уничтожение лесов ведет к снижению порога устойчивости биосферы, увеличению силы наводнений, селей, водной эрозии, пыльных бурь, засух и суховеев, ускорении процессов опустынивания. Ежедневно на планете вымирает один-два вида диких растений, при этом следует помнить, что только один вид растений обеспечивает существование в среднем 11 видов животных, а в тропических лесах – даже 20 видов. Следовательно, с обезлесением ландшафтов сокращается генетическое разнообразие экологических систем, постепенно уничтожается живое вещество биосферы.

Взаимосвязь экономического и экологического вреда. Помимо вредного влияния на здоровье людей, загрязнение биосферы наносит огромный ущерб экономике. Подразделение вреда от загрязнения природной среды на экономический и экологический логично вытекает из самой системы взаимодействия общества и природы, где функционируют две подсистемы – экономическая и экологическая.

Рассмотрим более подробно возможные формы и виды ущерба, образовавшиеся в результате изменений в природной среде под влиянием хозяйственной деятельности человека. Согласно Т.А. Деминой (1996 г.), все виды ущерба можно подразделить на исчислимые (стоимостные или натуральные) и условно-исчислимые, т.е. практически не поддающиеся количественной оценке.

В свою очередь исчислимый ущерб подразделяется на экономический и социально-экономический.

Экономический ущерб включает: потери в результате недополучения промышленной, сельскохозяйственной и лесохозяйственной продукции; потери вследствие снижения продуктивности биогеоценозов; затраты, обусловленные сокращением срока службы зданий и сооружений; потери сырья, топлива и материалов, вызванные выбросами, сбросами; затраты на ликвидацию последствий от загрязнения; затраты на восстановление или поддержание равновесия в экосистемах; потери производства, вызванные снижением эффективности труда, которое, в свою очередь, обусловлено ростом заболеваемости.

К социально-экономическому ущербу относятся: затраты в области здравоохранения и социального обеспечения из-за роста заболеваемости; затраты на сохранение рекреационных ресурсов; потери вследствие миграции, вызванной ухудшением качества среды.

Условно-исчислимый вид ущерба подразделяется на социальный и экологический.

К социальному ущербу относятся: эстетический ущерб от деградации ландшафтов; рост смертности, патологических изменений в организме людей; психологический ущерб, вследствие неудовлетворенности населения качеством среды.

Экологический ущерб составляют необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение некоторых видов флоры и фауны, генетический ущерб.

Так, экономический вред, возникший в результате нарушения правил пожарной безопасности в лесах, включает: стоимость уничтоженной огнем товарной древесины, строений и сооружений, пострадавших при пожаре, затраты на тушение пожара и последующую уборку территории, расходы по возмещению ущерба другим организациям и лицам. Однако есть и другие потери. Перестал существовать лесной массив, атмосфера лишилась одного из естественных своих фильтров, очищающих воздух от пыли и газов, а почвы и реки – от эрозии и обмеления. Отсюда возникает необходимость исчислять не только экономический, но и экологический вред. Экологический вред посягает на право человека на чистую, здоровую и благоприятную для жизни природную среду.

Выразить экологический вред в деньгах – это значит не только оценить необходимые затраты на восстановление нарушенной природной среды, на воспроизводство природных ресурсов и комплексов, обязательно следует вычислить те потери, которые невосполнимы или трудновосполнимы. Например, в случае уничтожения лесного массива в расчет ущерба необходимо брать: а) расходы по посадке и выращиванию леса до взрослого состояния; б) стоимость ущерба, который будет нанесен природной среде (рекам и озерам, почвам, животному миру) и здоровью человека (из-за ухудшения процессов поглощения лесом диоксида углерода, очистки воздуха от пыли, генерации кислорода в результате фотосинтеза); в) морально-эстетический ущерб для населения в течение всего периода постепенного биологического созревания вновь посаженного леса.