Экспоненциальный рост техногенной нагрузки на среду.

Рис. 57. Мировая энергетика: выбросы С02

силось в 20 раз больше минеральных удобрений, чем полвека назад. Еще интенсивнее развивались другие отрасли химического комплекса — производство химических волокон и пластмасс.

Наиболее быстрыми темпами развивались отрасли, особенно влияющие на экологическое состояние планеты: нефтепереработка и нефтехимия, энергетика, транспортное машиностроение («бум» автомобилестроения), отрасли военно-промышленного комплекса. Возникшая в эти годы атомная индустрия вызвала сложнейшую проблему захоронения радиоактивных отходов. Такая, казалось бы, более «надежная» в экологическом отношении отрасль, как

Рис. 58. Страны минной опасности

«Военный техногенез» — это не только прямое воздействие военно-промышленного комплекса на окружающую среду, но и страшные «следы войн» на территории многих стран, переживших или переживающих военные конфликты, несущие опасность людям.

сельское хозяйство, вследствие широкого внедрения методов «зеленой революции» в ряде развивающихся стран значительно усилила давление на ранее «экологически чистые» регионы мира.

Растет давление техносферы на биосферу, все меньше остается естественных ландшафтов, все больше расширяют границы измененные или полностью преображенные ландшафты. Этот процесс охватил уже практически всю планету и нарастает небывалыми в истории темпами. Для него характерен экспоненциальный рост. (Экспонента — кривая, отражающая процесс с возрастающим ускорением, имеющая J-образный вид. Математически экспоненциальная функция есть у =АХ, где х — независимая переменная.) При этом время удвоения, как известно, зависит от величины прироста в год1. В качестве иллюстрации экспоненциального роста населения мира приведем данные известного западного футуролога Д. Медоуза (табл. 14).

Таблица 14. Время удвоения численности населения Земли

1 Есть более простое и образное объяснение экспоненциального роста, даваемое старой персидской легендой. Шах предложил искусному игроку в шахматы такие условия игры — в случае проигрыша он (шах) платит рисом: на первое поле доски кладется одно зернышко риса, на второе — два, на третье — четыре и т. д. Однако когда кончилась игра, то выяснилось, что шах не в состоянии расплатиться за проигрыш — ведь уже на сороковое поле пришлось бы положить тысячи миллиардов зернышек, а на последнее, шестьдесят четвертое, не хватило бы всех запасов риса на Земле.

Легко подсчитать, что при современных темпах роста населения численность его удвоится через 40, а объем промышленной продукции увеличится вдвое через 20 лет, т. е. при жизни нынешнего поколения людей. При этом, конечно, следует учитывать неравномерность роста по отдельным регионам Земли и его качественные различия.

Глобальные следствия техногенеза. Неконтролируемый рост населения и хозяйства давно имеет уже не только региональные последствия, но и привел к глобальным изменениям. Сбывается предсказание В. Вернадского о превращении человечества в силу, сравнимую с геологическими силами, хотя ноосфера (слой разума) способна пока лишь примерно оценить значимость и опасность этих процессов и тем более не в состоянии точно прогнозировать их течение и последствия.

Основные последствия продолжающегося техногенеза, имеющие ярко выраженное общепланетарное значение, показаны на рисунке 59.

Бесспорно, сильнейшее воздействие на глобальную экосреду оказывает такая отрасль материального производства, как энергетика, особенно учитывая динамичность ее развития. Глобальное энергопотребление, по оценкам Всемирного совета по энергетике, может увеличиться к 2020 г. на 50—75% даже при повышении эффективности использования топлива и энергии. Кстати, возможности для этого есть: страны «большой семерки» после начала энергетического кризиса сумели реализовать ряд мер по экономии энергии и уже с середины 1970-х гг. рост ВВП в этих странах сильно опережал потребление первичных источников энергии, еще больше снизились выбросы С02, N02, S02 и др. В развивающихся странах потребление первичных источников энергии стремительно росло. Совершенно ясно, что экономия 9 млн т условного топлива — ничтожные результаты, практически «неуловимое» изменение в давлении на окружающую среду (табл. 15).

Значительно уменьшить выбросы углекислого и других парниковых газов можно, как известно, либо за счет энергосбережения, либо в результате использования альтернативных, экологически чистых источников энергии, либо за счет развития атомной энергетики.

Рис. 59. Перечень основных изменений глобальной экологической среды в начале XXI в.

К сожалению, в ближайшем сы энергосбережения, а также альтернативной электр энергетики не так велики, как это утверждается во многих популярных футурологических работах.

Таблица 15. Объемы замещения органического топлива в России по видам нетрадиционных возобновляемых источников энергии, млн т условного топлива

Следовательно, наиболее реален третий путь — повышение удельного веса атомной энергетики.

Таблица 16. Относительная опасность газообразных отходов ТЭС, работающих на угле и нефти, и АЭС для организма человека в единицах предельно допустимой концентрации (ПДК)

сведение лесов на планете. Их исчезновение и деграда ция связываются со следующими факторами:

проводимыми в больших масштабах заготовками промышленной древесины, которые редко сопровождаются соответствующими работами по лесовосстановлению; расширением масштабов и площадей заготовок древесного топлива, особенно в развивающихся странах, усилением демографического^ пресса, «экспансией» городских и сельских поселений; вытеснением на обширных площадях естественных лесов монокультурными искусственными насаждениями — плантациями каучуконосов, масличной пальмы и т. п.; сохранением в слаборазвитых странах (прежде всего в государствах Тропической Африки) переложного земледелия, в том числе подсечно-огневого типа; превращением больших лесных массивов в пастбищные угодья для крупного товарного животноводства (особенно в Южной Америке); перевыпасом скота в тропических сухих лесах, ксерофильных редколесьях и колючекустарниковых формациях; усилением воздействия факторов индустриального происхождения; усилением рекреационного использования лесов, а также расширением масштабов охоты.

Совершенно очевидно, что перечисленные факторы влияют дифференцированно в зависимости от типа страны и территорий. Одни из них присущи фактически

лишь развивающимся странам (перевыпас скота, практика подсечно-огневого земледелия и т. д.), в то время как в индустриально развитых странах главным фактором деградации лесов является, безусловно, индустриальный фактор (заготовка деловой древесины, кислотные дожди и др.).

Весьма специфическую роль в современном мире играют тропические лесные формации. Известно, что лесной покров Земли — один из важнейших аккумуляторов живого вещества, удерживающий в биосфере ряд химических элементов и воду; он активно взаимодействует с почвами, гидросферой и атмосферой, определяет кислородный и углеродный баланс. Все эти функции наиболее ярко ассоциируются с тропическими лесами. Это одна из наиболее сложных экологических систем на планете, где климат, почвы, растительность и животный мир являются компонентами единого, исключительно сложного, природного комплекса. Многие ученые утверждают, что тропический лес невозобновим и невосполним (и погибает как единый организм, как «огромное великолепное животное»).

Влажные тропические леса являются богатейшим в мире биомом, содержащим примерно половину всех видов земной фауны и флоры — огромный запас генетических ресурсов (число видов только древесных пород здесь насчитывает около 5 тысяч, тогда как в лесах Западной Европы —— лишь около 250 видов). Именно лесные формации тропиков признаны центром эволюционной активности на Земле, и с их исчезновением может исчезнуть огромная сфера потенциальных человеческих познаний. Между тем последние космические съемки показали, что пояса влажных тропических лесов на земном шаре практически больше нет! Он распался на отдельные массивы, главные из которых находятся в бассейнах рек Амазонки и Конго.

Можно специально говорить о геоэкологических, со- циоэкологических и экономических функциях тропических лесов. Первые из них заключаются прежде всего в поглощении, накоплении и высвобождении С02, 02 и других химических веществ; поглощении аэрозолей и шума; поглощении, накоплении и высвобождении воды; поглощении и преобразовании радиационной и тепловой энергии; регулировании климата и т. д. Оценка социо-

Рис. 61. Влияние техногенеза на количество видов живых организмов

экологических функций является неоднозначной в связи с климатическим дискомфортом влажных тропических лесов, что не всегда способствует «обживанию» данной среды. Наконец, экономические функции связаны с исключительно высоким качеством тропической древесины с красивой текстурой, широкой цветовой гаммой, сравнительной легкостью обработки.

Итак, массовое сведение тропических лесов — один из наиболее красноречивых показателей при характеристике техногенеза. Среди других показателей особо отметим сокращение биологического разнообразия (рис. 61).

Понятие о состоянии природной среды и ее загрязнении. О состоянии природной среды можно судить с точки зрения естественной эволюции природы и с позиции ее нарушенности человеком. Мы поговорим об антропогенном влиянии на природную среду.

В научной литературе различают следующие состояния природной среды: 1) естественное, т. е. не измененное непосредственной хозяйственной деятельностью человека (местная природа испытывает лишь очень слабое косвенное воздействие от антропогенной деятельности); равновесное — скорость восстановительных процессов выше или равна темпам антропогенных нарушений; кризисное — скорость антропогенных нарушений пре-

вышает темп самовосстановления природных систем, но еще не происходит коренного их изменения; 4) критическое происходит пока обратимая замена прежде существовавших экологических систем на менее продуктивные, 5) катастрофическое — имеет место уже труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных экологических систем; 6) состояние коллапса — необратимая утеря биологической продуктивности экологических систем.

Безусловно, лучшей формой состояния природной среды является естественная. В этом случае природная среда, точнее, объекты окружающей среды обладают относительным постоянством некоторого среднего содержания составляющих их веществ и соединений. Суточные, сезонные и многолетние колебания концентраций компонентов не выходят за пределы, при которых нарушается нормальное функционирование объектов окружающей среды.

Крупные изменения параметров природной среды носят эволюционный характер. Знамением последней четверти XX в. является наступление кризисного этапа состояния природной среды планеты, а в отдельных регионах критического и катастрофического, что так или иначе связано с большой энерго- и технической вооруженностью человека.

Известно, что основным фактором, оказывающим негативное воздействие на состояние природной среды, является фактор ее загрязнения. Обычно термином «загрязненность» характеризуют появление в составе природной среды новых компонентов, вызванное либо деятельностью человека, либо какими-то природными явлениями. Дадим следующее определение загрязнению природы: это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических, механических или информационных агентов или превышение в рассматриваемое время среднемноголетнего уровня (в пределах его ' крайних колебаний) концентрации перечисленных агентов, нередко приводящее к негативным экологическим последствиям. Можно дать и менее научное, «житейское» определение загрязнению окружающей среды: это все то, что не в том месте, не в то время и не в том коли

честве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из состояния равновесия и отличается от обычно наблюдаемой нормы.

Загрязнения окружающей среды можно классифицировать по-разному: 1) в зависимости от характера источников загрязнения (физическое, химическое, биологическое, механическое и др.); 2) в связи с ролью человека (загрязнение антропогенное и загрязнение естественное, возникающее в результате природных стихийных процессов, например, вследствие извержения вулкана); в зависимости от рода экосистем и природных сфер (загрязнение гидросферы, атмосферы, педосферы и т. д.); в связи с местоположением территориальной системы (загрязнение локальное, региональное, глобальное и т. д.), в зависимости от хронологии загрязнений выделяют загрязнение первичное, т. е. поступление в среду загрязнителей, непосредственно образующихся в ходе природных и антропогенных процессов, и загрязнение вторичное, т. е. синтез опасных загрязнителей в ходе физико-химических процессов (так, нередко из нетоксичных составляющих образуется сильно ядовитый газ фосген или в общем безопасные фреоны в стратосфере вступают в фотохимические реакции, давая ион хлора разрушителя озонового экрана Земли и т. д.).

Естественно, что приведенная классификация может быть гораздо более дробной. Так, только физическое загрязнение может быть тепловым, шумовым и т. д.

Загрязняющие вещества. Антропогенное загрязнение окружающей среды возникает в результате хозяйственной деятельности человека — за счет выбросов (сбросов) газообразных, жидких и твердых отходов промышленного производства, коммунального хозяйства, транспорта, в результате сельскохозяйственной деятельности и т. д. Часть загрязнений исходит от рекреационных систем. При этом спектр загрязняющих веществ весьма широк газы, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные радиоактивные элементы и др.

Укажем некоторые из них с приведением негативных последствий для человеческого организма.

Двуокись серы (S02) попадает в воздух в основном от электростанций, содержится также в выхлопных газах автомобилей с дизельными двигателями. У человека вы-

зывает заболевания верхних дыхательных путей, причиняет огромный вред биоценозам. Оказывает разрушительное действие даже на архитектурные памятники и скульптуры из природного камня и бетона. Двуокись азота (ГМ02) оказывается в атмосфере с выхлопными газами автотранспорта, а также с выбросами промышленных предприятии, у человека вызывает предрасположенность к заболеваниям верхних дыхательный путей. Окись углерода (00) возникает при неполном сгорании горючего в двигателях автомобилей, работающих на холостом ходу она влияет на механизм транспортировки кислорода в теле человека.              *

Чрезвычайно ядовиты многочисленные углеводороды. Б несгоревшем виде они выбрасываются в атмосферу промышленными предприятиями и выхлопными трубами автомобилей. Одним из них является бензол — ингредиент бензина, который улетучивается из бензобаков и резервуаров бензоколонок, содержится в выхлопных газах. К углеводородам относятся также пирены, образующиеся при сжигании бензина. Существуют сотни разновидностей пиренов, самая известная из которых — бензпирен — еще более ядовита, чем бензол.

Достаточно едким и ядовитым для человека и растении является и озон, образующийся всюду, где много углеводородов и окисей азота. Складывается парадоксальная ситуация — концентрация озона в нижних воздушных слоях, где он весьма вреден, все больше увеличивается тогда как в стратосфере, где он фильтрует жесткие ультрафиолетовые лучи, его становится все меньше.

Неблагоприятное влияние на здоровье человека оказывают тяжелые металлы (притупляющие память и влияющие на умственную деятельность в целом) — кадмий, ртуть и т. п. К особым классам загрязняющих веществ относятся моющие средства (детергенты), ядохимикаты, использующиеся в сельском хозяйстве, и т. п.

Виды загрязнений. Как отмечалось выше, одной из разновидностей классификации загрязнений является классификация по характеру источников загрязнения.

Химическое загрязнение природной среды — это изменение ее естественно-химических веществ, а также проникновение в природную среду (в ее отдельные сферы) химических веществ, отсутствовавших ранее. Из многих

известных сегодня химических веществ «на вредность» изучены совсем немногие. Их возможная токсичность (ядовитость), канцерогенность (способность вызывать рак), мутагенность (способность влиять на наследственность) и тератогенность (способность вызывать рождение уродов) остаются малоисследованными.

Одно из хорошо известных проявлений химического загрязнения связано с кислотными дождями. Осадки с растворенной двуокисью серы (S02) выпадают в сильно индустриализированных районах:              Руре, Мидленде,

Пенсильвании, Донбассе, на Урале и т. д. К числу химических загрязнителей относятся также моющие средства, газы-пропелленты, гербициды и пестициды (многие из последних влияют на организм^ человека опосредованно: через потребление животной и растительной

пищи).              „

Физическое загрязнение окружающей среды связано с изменением ее физических параметров. Обычно выделяют тепловое (термальное) загрязнение, связанное с повышением температуры среды в связи с промышленными выбросами газов, прогретых вод, нагретого воздуха (может возникнуть и как вторичный результат изменения химического состава среды — «тепличный эффект»); шумовое загрязнение, т. е. превышение естественного уровня шума транспортом, промышленными механизмами, бытовыми приборами и т. д. (при достижении уровня до              100 Дб у человека постепенно понижается слух),

световое загрязнение, связанное с нарушением естественной освещенности, что нередко приводит к тем или иным аномалиям в жизни человека, животных и растений; электромагнитное загрязнение, т. е. возникновение неестественного магнитного поля и т. д.

Кроме хорошо известных биологического и механического загрязнения природной среды, выделяют также менее изученное радиационное загрязнение. Оно значительно отличается от других загрязнений. Радиоактивные нуклиды — это ядра, характеризующиеся испусканием заряженных а-, (3-, у-частиц. Эти частицы, попадая в организм человека, разрушают его клетки, вызывая соматические явления (в том числе лучевую болезнь) и генетические изменения (повреждения клеток, принимающих участие в процессе размножения).

При этом никакие внешние воздействия — ни химическое, ни температура, ни давление — не могут изменить главного — периода полураспада, лежащего в очень широких пределах от долей секунд до миллиардов лет.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека используют единицы: биологический эквивалент рентгена — бэр или зиверт (100 бэр). В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр, следовательно, за всю жизнь около 7 бэр. Однако есть местности, где ежегодная доза выше средней. Например, люди, живущие в высокогорных районах, получают дозу, в несколько раз большую за счет космического излучения (мы не берем в расчет районы радиационных катастроф).

В результате интенсивно происходящего техногенеза доза облучения, получаемая человеком, в последние десятилетия заметно возросла. Причин тому несколько: во-первых, сказались последствия ядерных испытаний особенно в атмосфере; во-вторых, определенную лепту вносят атомные электростанции и особенно производство радиоактивного топлива для них; в-третьих, человек стал широко использовать некоторые стройматериалы, радиоактивность которых подчас очень велика (гравий, граниты, глинозем и др.); в-четвертых, дозовая нагрузка растет за счет широко используемых рентгенодиагностических приборов.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ              \ Приведите конкретные примеры так называемого косвенного техногенного воздействия, проявляющегося в результате своеобразной «цепной реакции», вызванной прямым воздействием на природную среду. Какие еще основные показатели бурно проявляющегося техногенеза, кроме указанных в тексте, вы можете назвать? Какие из загрязняющих окружающую среду веществ являются особенно опасными для человеческого организма? Какие патологические изменения в организме вызывают наиболее исследованные из них? Почему массовое сведение влажных тропических лесов признается в качестве одного из важнейших показателей при характеристике техногенеза? Каковы основные направления техногенеза в вашем регионе? Что вы можете сказать о его отрицательных проявлениях?

Каков «баланс обмена» загрязняющими веществами между вашим регионом и соседними территориями? В чем состоит сущность биологического загрязнения природной среды? Каковы основные причины роста дозы радиационного облучения, получаемой человеком в последние годы? Проверьте, как вы усвоили значение следующих терминов и понятий: техногенез; токсичность; канцерогенность; мутагенность; тератогенность; бэр; зиверт; прямое техногенное воздействие; косвенное техногенное воздействие; химическое загрязнение среды; физическое загрязнение среды; радиационное загрязнение среды; биологическое загрязнение среды; механическое загрязнение среды.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Григорьев Ал. А. Экологические уроки прошлого и современности. — Л., 1991. Зубиков В. А. XXI век. Сценарии будущего: анализ последствий глобального экологического кризиса. — СПб., 1995. Карлович И. А. Основы техногенеза. — Владимир, 2003. Кондратьев К. Я. Ключевые проблемы глобальной экологии. // Итоги науки и техники. — 1990. — Т. 9. Котляков В. М. Наука, общество, окружающая среда. — М., 1997. Лапо А. В. Следы былых биосфер.— М., 1987. Медоуз Д. За пределами роста. — М., 1994. Небел Б. Наука об окружающей среде: как устроен мир? — М., 1993. Петров К. М. Геоэкология. — СПб., 2003. Рей мерс Н. Ф. Природопользование: словарь-справочник.

М., 1990.