Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop
«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»
Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.
Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!
Магазин контрольных, курсовых и дипломных работ |
Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop
«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»
Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.
Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!
3. Естественнонаучные аспекты экологии
3.1. Экология: основные понятия, структура и задачи
Сегодня термин «экология» стал применяться очень широко, по самым различным поводам. В обыденной трактовке под этим термином понимают состояние окружающей среды, степень загрязненности местности, наличие или отсутствие токсических веществ в продукте питания и т.д. Актуальность экологии и экологических проблем в настоящее время обусловлено тем, что преобразующие Природу технологии вторгаются в естественные процессы и видоизменяют их в соответствии с потребностями человека, замещая естественные элементы экологических систем искусственными.
Деятельность человека на сегодняшний день вызывает глобальные экологические проблемы, способные нарушить динамическое равновесие в биосфере и поставить все живое, в том числе и человека на грань выживания. Человечеству может грозить судьба динозавров с той лишь разницей, что они исчезли по причине падения метеорита, а мы можем погибнуть от неумения разумно использовать свое могущество. Время стихийного развития человечества заканчивается, о чем говорил В.И.Вернадский. Наступает время управляемого развития, эпоха ноосферы. Если деятельность человека будет по-прежнему направлена на покорение и разграбление природы, то катастрофа неминуема.
В связи с этим экология, как наука в последнее время вышла за пределы узкой специализации и стала наукой о выживании всего человечества в эпоху разрушающего природу влияния технического прогресса.
Слово «экология» происходит от греческого oikos, что означает «жилище», «местопребывание», «убежище». Каждый вид имеет свой дом. Для современного человека – это вся планета Земля и околоземное космическое пространство. Экология – наука о взаимоотношениях биологических систем между собой и с окружающей их неживой природой.
Термин «экология» впервые применил в научном обществе в 1866г. Эрнст Геккель (1834-1919) – немецкий зоолог, последователь Ч.Дарвина.
Те знания, которые сейчас относят к экологическим, накапливались и систематизировались с глубокой древности. Это сведения об образе жизни животных, свойствах растений, сроках посева и сбора урожая и т.д. Уже на ранних этапах становления человеческого общества были обнаружены связи между условиями, в которых живут люди, и особенностями их здоровья. Более двух тысяч лет назад великий врач древности Гиппократ (460-370 до н.э.) не только описал влияние климата, воды, рельефа и времен года на здоровье жителей различных местностей, но и дал сравнительное антропологическое описание народов, живущих на европейском, африканском и азиатском берегах Средиземного моря. В его трудах содержатся многочисленные доказательства того, что факторы внешней среды, образ жизни оказывают определяющее влияние на формирование телесных (конституция) и душевных (темперамент) свойств человека.
В XVII в. появилась медицинская география – наука, которая изучает влияние природных и социальных условий различных территорий на здоровье населяющих их людей. Ее основоположником был итальянский врач Б. Раммацини (1633-1714).
Предпосылки экологической науки имелись в трудах многих ученых. Французский ботаник и зоолог Ж.Б. Ламарк (1744-1829), впервые предложил понятие «биосфера». Немецкий естествоиспытатель А.Гумбольдт (1769-1859) сформулировал новое экологическое направление в географии растений. Русский естествоиспытатель и биолог К.Ф. Рулье (1814-1858) разработал систему экологического исследования животных – зообиологию. Немецкий гидробиолог К.А.Мебиус (1825-1908) обосновал учение о биоценозе. В трудах русских ученых ботаников Г.Ф. Морозова (1867-1920) и В.Н. Сукачева (1880-1967) было раскрыто понятие биогеоценоза, что принято сейчас называть экосистемой[1].
Величайший вклад в экологию внес основоположник учения о биосфере В.И.Вернадский (1864-1945). Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на новой экологической основе учения о биосфере. По определению В.И. Вернадского, биосфера – оболочка Земли, в которой развивается жизнь исключительно разнообразных организмов. В отличие от мнения, что удел организма – приспосабливаться, он доказал, что живое вещество способно изменить поверхность планеты и формировать экосистемы, благоприятные для его развития. В.И. Вернадскому принадлежит также приоритет учения о ноосфере. Ноосфера (греч. Noos – разум) – «мыслящая оболочка», сфера разума, качественно новая фаза. Это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней цивилизованного человечества, период, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития на Земле.
В.И.Вернадский еще в 90-е годы XIX века осознал, что «живому веществу» принадлежит значительная роль в круговороте вещества и энергии в земной коре. В 1926 г. он сформулировал учение о биосфере как самостоятельной земной оболочке, в которой масса живого вещества сопоставима с массой горных пород, а его энергия благодаря фотосинтезу, обмену веществ и размножению неизмеримо больше энергии любого «косного вещества», т.е. абиогенного. Поэтому геохимические процессы в биосфере качественно и количественно задаются ее живым компонентом, и, следовательно, наша Земля – живая планета[2].
В 40-е годы ХХв. В.Н.Сукачев ввел понятие биогеоценоза, в котором происходят природные круговороты энергии и вещества. Использование системного подхода к изучению природных явлений и процессов позволили Тимофееву-Ресовскому решить поставленную Вернадским и Сукачевым задачу «с числом и мерою». Используя радиоактивные индикаторы, он сумел дать количественные оценки роли живого вещества в основных геохимических процессах – миграции, концентрации и рассеянии химических элементов в биосфере Земли. Им было установлено, что биомасса обладает сильной накопительной способностью по отношению ко многим элементам, особенно в их катионной форме, а также к микроконцентрациям. Степень накопления их биомассой может достигать тысяч и десятков тысяч раз относительно концентрации этого элемента в окружающей среде. Такими свойствами накопления обладают почва и грунты водоемов, в особенности ил. Тимофеев-Ресовский предложил распределение экосистем на группы в зависимости от коэффициентов накопления. Величины этих коэффициентов определяют степень миграции элементов. На основе этой теории он предложил методы очистки водоемов и почв, выявил условия ускорения или замедления миграции элементов.
В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук.
Структура классической экологии включает следующие разделы:
1. Аутэкология – экология отдельных организмов.
2. Демэкология – экология популяций и видов.
3. Синэкология – экология сообществ организмов.
В зависимости от предмета исследования в структуре экологических наук выделяют общую экологию, физиологическую экологию, биохимическую экологию, антропоэкологию, социальную экологию и др. Наряду с этим выделяют теоретическую экологию, раскрывающую общие законы жизни, и прикладную (практическую) экологию, призванную применить эти законы в хозяйственной деятельности людей.
Как известно, в настоящее время науки претерпевают как бы два взаимно противоположных процесса. С одной стороны, происходит их дифференциация – науки распадаются на множество специализированных направлений, а с другой стороны, – интеграция – многие научные исследования проводятся на стыке наук, на стыке различных направлений возникают новые науки. Современная экология является междисциплинарной наукой, развивающейся на стыке физики, биологии, техники и общественных наук, поэтому ее можно назвать комплексной научной дисциплиной о взаимоотношении человека, природы и общества.
Прежде всего, экология занимается изучением влияния деятельности человека на окружающую природу и на самого человека. Поэтому центральным звеном экологии выступает экология человека – наука о взаимоотношении человека со средой обитания. Взаимоотношения со средой человека, как организма, изучает аутэкология, экологию сообществ людей – синэкология.
Экология человека под названием «биология человека» получила отражение в книгах И.И. Мечникова «Этюды о природе человека» (1903) и «Этюды оптимизма» (1907). В нашей стране экология человека в качестве специального научного исследования долгое время не выделялась. Роль проводника идей экологии человека взяла на себя медицинская география. В 1972 г. вышла в свет монография А.П. Авцына «Введение в географическую патологию», где был раздел, посвященный экологии человека[3].
На рубеже ХХ-ХХI веков экология человека превращается из науки чисто биологической в дисциплину социобиологической ориентации. Для того чтобы стало возможным научное исследование связей человека и природы, нужно было отказаться от нравственно-эстетической концепции природы, блокировать символический смысл отношений человека и природы и создать пространство внешнего наблюдения. Становление и развитие собственно научного исследования и составляют содержание истории представлений о связях человека и природы.
Связи человека с природой образуют систему, которая не является рефлексной. На одни и те же воздействия система может реагировать по-разному или не отвечать совсем, т.е. начальное состояние системы не определяет ее последующего состояния. Именно поэтому связи человека с природой нельзя представлять в виде некоторого набора вещей, отношения между которыми проявляют их свойства. Возникают трудности с воспроизведением идентичных экспериментов, поскольку условие того, что может быть, и содержание того, что фактически получается, не совпадают в силу принципа дополнения естественного искусственным.
Люди создают «вторую природу», искусственную среду обитания, и поэтому их гомеостаз практически безграничен. Выделение трофических цепей (кто-то кого-то ест) создает, по-видимому, возможность модельного изучения экосистем. Машины же, созданные людьми, образуют всякий раз новые «энергетические» цепи, незнакомые природе. Тем самым элиминируются возможности внешнего наблюдения связей человека и природы, поскольку модели их описания становятся разомкнутыми, неопределенными.
Социальная экология – научная дисциплина, предметом которой является изучение закономерностей воздействия общества на биосферу и тех изменений в ней, которые оказывают влияние на общество в целом и каждого человека в отдельности. Концептуальное содержание социальной экологии охватывается такими разделами научного знания как экология человека, социологическая экология, глобальная экология и др.
Наличная разноречивость в понимании сущности социальной экологии обусловлена широтой охвата проблем, изучаемых ею. Так, в момент своего возникновения экология человека была ориентирована на выявление биологических и социальных факторов развития человека, установления адаптационных возможностей его существования в условиях интенсивного промышленного развития. Впоследствии задачи экологии человека расширились до изучения отношений человека и среды обитания и даже проблем глобального масштаба. По мнению ряда ученых предметом экологии человека является изучение глобальных проблем взаимодействия общества и природы, поиск закономерностей планетарного масштаба.
Экология человека изучает развитие и взаимодействие человека (общества) с окружающей средой в различных аспектах (экономическом, техническом, физико-техническом, социально-психологическом) и призвана определить оптимальные условия существования человека, включая допустимые пределы его воздействия на окружающую среду. Такое предельно широкое понимание задач экологии человека сближает ее предметное содержание с глобальной экологией, включающей комплекс глобальных проблем взаимодействия человека и природы. Подобного рода отождествление вряд ли обосновано, поскольку глобальная экология охватывает процессы изменений на уровне биосферы в целом, экология же человека касается места и роли человека в биосфере, рассматривает социально-гигиенические и медико-генетические изменения его здоровья. Сложившаяся расплывчатость в определении предмета этих дисциплин (глобальной экологии и экологии человека) – свидетельство методологической неясности их содержательных аспектов. В этом контексте термин «социальной экологии», четко указывающий на связь и взаимодействие общества с окружающей средой, приобретает в современной науке строгий и однозначный смысл. Главное содержание социальной экологии сводится к необходимости создания теории взаимодействия общества и биосферы, поскольку процессы данного взаимодействия включают в себя и биосферу и общество в их взаимовлиянии. Следовательно, законы данного процесса должны быть в известном смысле более общими, чем законы развития каждой из подсистем в отдельности. В социальной экологии четко прослеживается основная идея, связанная с изучением закономерностей взаимодействия общества и биосферы. В центре ее внимания поэтому и оказываются закономерности воздействия общества на биосферу и те изменения в ней, которые влияют на общество в целом и каждого человека в отдельности.
Одной из важнейших задач социальной экологии является изучение способности людей приспосабливаться к происходящим переменам в окружающей среде, выявление недопустимых границ изменений, оказывающих отрицательное воздействие на здоровье людей. Сюда входят проблемы современного урбанизированного общества: отношение людей к требованиям среды и к среде, которую формирует индустрия; вопросы ограничений, которые накладывает эта среда на отношения между людьми.
Основной задачей социальной экологии является изучение механизмов воздействия человека на окружающую среду и тех преобразований в ней, которые выступают результатом человеческой деятельности. Проблемы социальной экологии в основном сводятся к трем основным группам:
– планетарного масштаба – глобальный прогноз на население и ресурсы в условиях интенсивного промышленного развития (глобальная экология) и определение путей дальнейшего развития цивилизации;
– регионального масштаба – изучение состояния отдельных экосистем на уровне регионов и районов (региональная экология);
– микромасштаба – изучение основных характеристик и параметров городских условий жизни (экология города или социология города).
Глобальная экология изучает экологические проблемы общепланетарного масштаба. К ним относятся: загрязнение атмосферы и гидросферы, парниковый эффект, разрушение озонового слоя, деградация наземных экосистем, бурный рост населения, обострение энергетического кризиса, нехватка продовольствия, нищета в слаборазвитых странах и др.
Экологические проблемы в современном мире вышли на первое место. Получив неограниченную власть над природой, люди варварски используют ее. Ресурсы планеты иссякают, катастрофически быстро загрязняются воздух и вода, превращаются в пески плодородные земли, на глазах сокращаются площади лесов. На планету буквально «вываливаются» горы отходов, человек провоцирует природные катастрофы. Возможное потепление, истощение озонового слоя, кислотные дожди, накопление токсичных и радиоактивных отходов представляют угрозу для выживания. Есть страны, для которых эти проблемы не так остры, но в целом все человечество озабочено ими, и поэтому они являются глобальными.
Таким образом, все три направления развития экологии занимаются изучением взаимодействия человека и природы. Основное отличие заключается в методах исследования и объектах и предметах исследований. Каждое из представленных направлений более детально углубляется в изучение собственной специфики и подходят к одним и тем же проблемам с разных точек зрения.
3.2. Экологический кризис
Интенсивность воздействия на биосферу сельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстро нарастала в последние две сотни лет и достигла такого уровня, когда биосфера больше не могла сохраняться в своем прежнем состоянии. Назрел кризис биосферной системы, о чем и предупреждали человечество в 30-е годы XX в. В.И. Вернадский и другие ученые. Предполагается, что из кризисного состояния самоорганизующаяся система выходит скачком, меняя свою структуру и облик таким образом, чтобы на новом уровне организации достичь устойчивого состояния. Обычно в точке бифуркации существует несколько возможных путей для перехода системы в новое устойчивое состояние. В условиях крайней неустойчивости развиваются флуктуации, и одна из них может подтолкнуть систему на конкретный путь перехода в новое состояние. Такой процесс носит случайный, вероятностный характер. После того как произойдет переход, назад возврата нет, система начинает новый эволюционный этап, определяемый стартовыми условиями совершившегося перехода.
Наблюдаемые изменения на современном этапе эволюции свидетельствуют о том, что биосфера и человечество как ее составная часть вступили в кризисный период своего развития. Кризис усугубляется многими неблагоприятными факторами. Так, впервые в своей истории человечество стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности – теперь за считанные минуты может быть уничтожено все живое на Земле. К счастью, осознание безумия использования подобных источников в традиционных способах решения межгосударственных конфликтов (войнах) появилось раньше, чем дело дошло до самоуничтожения.
За угрозой ядерного, радиационного или токсического уничтожения биосферы вырисовывается другая, не менее страшная экологическая катастрофа. В ее основе – стихийная деятельность людей, сопровождающаяся повсеместным массовым загрязнением среды обитания, нарушением теплового баланса Земли и развитием парникового эффекта. В ближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческой цивилизации сырьевых источников планеты. К этому следует добавить демографический взрыв – очень быстрый рост численности населения с тяжелыми для биосферы последствиями.
Выход из надвигающегося экологического кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушной эксплуатации ее человеком. Активность стихийной деятельности человека во многом зависит от этических норм его поведения. По мнению митрополита Волоколамского и Юрьевского Питирима, «.. .этические нормы поведения человека определяют как бытие, так и взаимодействие с окружающей средой. Земля отвечает не просто неурожайностью почвы или изменением климата на нарушение нравственного ведения хозяйства, но и способна, накапливая отрицательное воздействие, выражать тектоническими изменениями свою реакцию на поступки человека».
В.И. Вернадский и другие крупные ученые считают, что любые трудности человечество сможет преодолеть. Однако среди возможных устойчивых состояний, в которые биосфера как система сможет перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключают жизнь на Земле или существование на ней человечества. А так как механизм перехода управляется случайными факторами, то вероятность таких неблагоприятных для человека вариантов достаточно высока. Например, по случайным причинам или преднамеренно может произойти самоуничтожение человечества в ядерном конфликте. Или к тем же результатам приведет неспособность справиться с надвигающейся экологической катастрофой. Благоприятный выход из неустойчивого состояния – образование ноосферы. Является ли в действительности переходный процесс в точке бифуркации независящим от воли человека, чисто случайным явлением?
Оказывается, присутствие в системе разума меняет ситуацию. Предотвратить переходный процесс в биосфере человек не в силах, но есть возможность свести к минимуму или исключить ее неблагоприятные флуктуации, которые и подталкивают неустойчивую систему к нежелательным для человека вариантам перехода. Например, запрещение и полное уничтожение любого оружия массового поражения: ядерного, химического, бактериологического, устраняет флуктуацию, способную вызвать уничтожение биосферы в конфликте. Еще лучше, если будут достигнуты договоренности о значительном сокращении, а затем и полном уничтожении обычных видов вооружений. Тогда высвободятся огромные материальные, интеллектуальные и финансовые ресурсы, которые можно направить на предотвращение экологической катастрофы.
Значительно труднее решить экологическую проблему. Человечество не может отказаться от современной цивилизации – источника благополучия и комфортных условий жизни, и в то же время создающей неблагоприятные флуктуации, способные подтолкнуть биосферу на переход, исключающий возможность существования в ней человека. К сожалению, некоторые подобные флуктуации пока еще до конца не выявлены, что усложняет определение способов их подавления. Однако совершенно ясно, что экологические проблемы возможно решать только совместными усилиями всех стран и народов. Нет сомнений, что понадобятся осознанные людьми ограничительные меры: снижение потребления энергии, организация более экономного ведения промышленного производства, сокращение добычи и потребления важнейших полезных ископаемых. Необходимо, кроме того, изменить отношение человека к животному и растительному миру планеты, осознать демографические проблемы и сделать многое другое. Успешное решение всей совокупности возникающих экологических и иных проблем невозможно без научного предвидения результатов любой природопреобразующей и социальной деятельности людей, а также без создания налаженной системы управления и контроля при проведении в жизнь разрабатываемых мероприятий.
Возникновению экологического кризиса способствуют следующие факторы:
– хищническое отношение к природе, получение прибыли любой ценой, хотя природные ресурсы не безграничны;
– многофункциональность использования природных ресурсов (в экономическом, биологическом и социальном плане);
– несовершенство технологических процессов, когда из добываемого природного вещества только 10% используется человеком с пользой, а остальные в непотребном виде возвращаются природе, загрязняют воздух и почву;
– экологическая безграмотность общества, незнание законов экологии;
– нравственное оскудение общества, потеря гражданской ответственности за последствия его деятельности по отношению к своей среде обитания;
– недостаточность средств на природоохранные мероприятия.
Незнание законов экологии, нарушение принципов биосферной этики привели к возникновению экологических проблем. Систематизируя их, Н.Ф.Рейменс (1994г.) выделил основные[4]:
1. Изменение климата Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других, низко концентрированных газов, аэрозолей, легких радиоактивных газов, нарушение концентрации озона в тропосфере и стратосфере.
2. Замусоривание и иное загрязнение ближнего космического пространства.
3. Общее ослабление озонового экрана Земли, образование большой «озоновой дыры» над Антарктидой, малых «дыр» над другими регионами планеты.
4. Загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, сильно ядовитых и пагубно действующих веществ в результате вторичных химических реакций. В том числе фотохимических (в этом одна из основных причин разрушения озонового слоя, на который воздействуют фреоны, водяные пары, вещества типа N0, малые газовые примеси).
5. Загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых радиоактивных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосферы, поступление в него антропогенных нефтепродуктов, тяжелых металлов и сложных органических соединений, что способствует разрыву нормальных экологических связей между океаном и водами суши.
6. Истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континентальных водоемов и водостоков, подземных вод.
7. Радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов Земли (текущая эксплуатация атомных устройств, чернобыльская авария, испытания ядерного оружия).
8. Возникновение вторичных химических реакций во всех сферах биосферы с образованием токсичных веществ.
9. Нарушение глобального и регионального экологического равновесия, соотношения экологических компонентов, в том числе сдвиг экологического баланса между океаном, его прибрежными водами и впадающими в него водопадами.
10.Опустынивание планеты в новых регионах, расширение существующих пустынь.
11.Сокращение площади лесов, легких планеты, что ведет к дисбалансу кислорода и усилению процесса исчезновения видов животных и растений. Под угрозой исчезновения в настоящее время находится около 10 000 видов, в основном позвоночных животных и растений.
12.Освобождение и образование экологических ниш, и заполнение их нежелательными организмами (вредителями, паразитами и т.д.).
13.Абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение в отдельных ее регионах.
14.Ухудшение среды жизни в городах и сельской местности, увеличение шумового воздействия, загрязнение воздуха, потери социальных связей между людьми.
Все перечисленное выше создает глобальную экологическую проблему для человечества, поскольку состояние окружающей среды является одним из наиболее существенных факторов, формирующих здоровье. Рассмотрим наиболее значимые из этих факторов в отдельности.
Изменение климата. Климат планеты меняется на наших глазах. И подтверждают это природные катастрофы, все чаще обрушивающиеся на Землю. По расчетам климатологов, средняя температура планеты в конце XXI в. поднимется на три градуса. А выводы, сделанные при исследовании Гренландского ледяного щита, говорят о возможном повторении драматических изменений от жаркого климата пустыни до холодов Ледникового периода. Погода последнего времени, кажется, ни у кого не оставляет сомнения в том, что климат нашей планеты меняется. Появляются сообщения о небывалых наводнениях, разрушительных циклонах, тайфунах и смерчах. По сравнению с 60-ми годами XX в. число природных стихий на планете увеличилось вчетверо, скорости ветра возросли, материальный ущерб, приносимый стихиями, возрос, по меньшей мере, в 10 раз.
Многие отмечают, что в последние несколько лет зимы стали теплее. Но только специалисты, на вооружении которых современные приборы и методы исследования, задолго до наших дней обнаружили признаки потепления атмосферы. Сто лет измерений массы глетчеров (ледников) в Альпах показали, что количество льда уменьшилось вдвое. За эти же сто лет уровень Мирового океана поднялся на 20 см. За последние годы темп пополнения океана увеличился, его уровень растет за десятилетие на 3 см. Мировой океан, преимущественно в тропических широтах, за последние 50 лет нагрелся в верхних слоях на 0,5 °С. Например, течение Эль-Ниньо в восточной части Тихого океана стало теплее, а поскольку размеры этого течения огромны, оно оказывает влияние на весь климат планеты.
В результате исследования климата в прошлом американские ученые пришли к выводу: Северное полушарие в XX в. оказалось наиболее теплым за последнее тысячелетие. За минувшие 100 лет средняя температура поверхности поднялась примерно на 1 °С. Если не удастся ослабить приводящий к потеплению парниковый эффект, то в XXI в. температура вырастет на 3-3,5 °С и климат планеты окажется самым теплым за несколько последних миллионов лет.
Ученые считают, что на 95% потепление Земли вызвано деятельностью человека, а не природными процессами. Основные источники парникового эффекта – углекислый газ, метан и др. Они выделяются в результате деятельности промышленности, транспорта и сельского хозяйства.
Гамбургские климатологи сравнили колебания температуры за последнюю тысячу лет (анализировали ледяные керны, получаемые при бурении Гренландского ледника на различной глубине) с теми изменениями, что происходят в последние годы. Увы! За десять веков такого процесса потепления, как сейчас, не наблюдалось. Нынешнее потепление – единственное в своем роде. Правда, сегодня оно чуть меньше, чем предвещали расчеты на компьютерных моделях, но этому найдено объяснение: окислы серы, выделяемые производством, уменьшают прозрачность атмосферы и в результате на поверхность Земли падает меньше солнечных лучей.
На изменение температуры влияют и природные процессы, не зависящие от человека. В июне 1991 г. на Филиппинах проснулся вулкан, выбросивший в атмосферу многие миллионы тонн частиц серы. И вот результаты: в следующем году средняя температура атмосферы понизилась на 0,4°С, а в 1993 г. – на 0,2°С. Между тем 1990 г. был отмечен исключительно высокой температурой на Земле. Однако, как показывает оценка специалистов, основная причина потепления – все же загрязнение биосферы[5].
Прогноз на будущее. Результаты исследований с применением математических компьютерных моделей не оставляют сомнения в том, что при сохранении выбросов в атмосферу на прежнем уровне первым пострадает от большой жары Южное полушарие. Там станет гораздо суше, чем теперь. Повышение температуры на два градуса уменьшит и без того скудные осадки на 10%. Пруды высохнут, почва растрескается, возникнут пустыни в Южной Испании, Греции, на Среднем Востоке, не говоря уже о захвате африканскими пустынями новых тысяч квадратных километров ныне еще живых мест. Южные штаты США будут напоминать сегодняшние пустыни Аризоны и Невады.
В то же время в Северном полушарии станет теплее и более влажно. Германия, например, приблизится по климатическим условиям к теперешней Италии. На месте вечной мерзлоты в Сибири будет дозревать пшеница, а на берегах Балтийского и Северного морей появятся тропические растения. Значит ли это, что в таких местах наступят райские времена? Климатологи не столь уж оптимистичны. Потепление будет сопровождаться частыми дождями, не всегда благоприятными для сельского хозяйства. 120-летняя погодная статистика позволяет заключить, что в Северном полушарии изменяется пропорция между дождями и снегом. Европейцы должны будут свыкнуться с зимними дождями и с засушливым летом. Жителям Севера придется встретиться с новыми для них инфекциями, до сих пор распространенными в южных широтах. Тропическая малярия, желтая лихорадка – эти болезни в последние годы расширили свои территории в Южной Америке, Азии и Африке. По оценкам голландских ученых, в новых климатических условиях ежегодно до 80 млн. жителей Севера могут стать жертвами опасных для жизни заболеваний, пришедших с Юга. Столкновение населения северных широт с неизвестными ему болезнями – одна из серьезнейших проблем климатических перемен.
Кому же парниковый эффект принесет пользу, а кому убытки? На этот вопрос еще, пожалуй, никто не может ответить точно, хотя изменения климата – уже не научная гипотеза и не только показания чувствительных приборов, а явление, развертывающееся у всех на глазах. Западные специалисты отваживаются делать некоторые прогнозы. Северные государства – Россия и Канада – смогут увеличить производство пшеницы на 30%, тогда как, например, в таких южных государствах, как Пакистан или Бразилия, на те же 30% уменьшится урожай. Вернее сказать, перемены климата ударят с одинаковой силой как по Югу, так и по Северу. Бури еще неведомой силы будут атаковать не только экватор, но и средние широты. Ученые прогнозируют шторм, которого еще не было на Земле: он будет способен сокрушить небоскребы Нью-Йорка или Токио и в считанные секунды уничтожить то, что создавалось поколениями людей.
В последнее время особенно часто стали посещать зимние бури Европу – континент не защищен горами вплоть до Урала. Раньше основным препятствием на пути сильных ветров с Атлантики был антициклон, такой массивный, что он, как высокий хребет, рассекал ветры с океана и направлял на юг и на север. В последние годы этот антициклон из-за мягких зим ослабел и не сдерживает ураганы с запада. Области низкого давления стали проникать в Центральную и Восточную Европу. Ежегодно могут повторяться опустошительные наводнения той же силы, какую они продемонстрировали весной 1997 г., затопив многие большие города Европы. Правда, некоторые специалисты одну из причин наводнений объясняют тем, что реки искусственно спрямлены и перегорожены плотинами и из-за этого потеряли подготовленные природой места разливов. Есть и другая причина разгула водной стихии. Все чаще в Европе зимой идет дождь, а не снег. Многие возвышенности всю зиму остаются без снежных покровов. При потеплении снег тает не мгновенно, а постепенно, дождевая же вода скатывается в ложбины и русла без задержки.
Потепление климата поднимет уровень Мирового океана вследствие таяния ледников в горах, уменьшения ледяной шапки Антарктиды и температурного расширения воды. Наступающий океан в следующем столетии отнимет у суши вдоль берегов примерно 5 млн. км2 – это половина площади Европы.
По подсчетам ученых, защита от наступающего океана густонаселенных низменных берегов, приморских городов и портовых сооружений обойдется в целом миру без малого в 500 млрд. долл. Оплатить столь большие расходы, вероятно, смогут лишь индустриальные страны – развивающимся странам они не по карману. Развитые страны могут выделить для защиты своих берегов определенную долю совокупного национального дохода. Жителям же, например, Мальдивских островов, на которых самая высокая точка возвышается всего на 3 м над уровнем океана, придется расплачиваться более чем третью валового национального дохода. Они будут вынуждены переселиться в более безопасные места.
Только в последние 10 000 лет не было ощутимых помех в установившемся равновесии климата, оказавшегося стабильным. Но никто не знает причин этого! Человечеству предоставилась счастливая возможность жить в таких исключительно стабильных климатических условиях, и оно должно помнить: производя те или иные действия, связанные с вторжением в биосферу, нельзя нарушать установленное самой природой равновесие климата.
Парниковый эффект. В результате многогранной деятельности человека в атмосфере возрастает содержание многих газов и их примесей. Некоторые из них – углекислый газ, метан, водяной пар и др. – приводят к нагреванию поверхности Земли. Они пропускают падающий на поверхность Земли солнечный свет, нагревающий ее, и в то же время экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли. При этом тепло медленно накапливается в ближайшем к поверхности Земли атмосферном слое. Так возникает парниковый эффект, вызывающий глобальное потепление.
Первая научная работа о парниковом эффекте была опубликована в 1896 г. шведским физиком и химиком С. Аррениусом (1859-1927). Анализируя изменение состава атмосферы при промышленном сжигании угля, он пришел к выводу, что в результате деятельности человека может произойти радикальное изменение погоды в глобальных масштабах. Из его расчетов следовало, что при увеличении содержания углекислого газа в атмосфере вдвое температура на земном шаре может повыситься в среднем на 4-6 °С (позднее он уточнил, что цифры были несколько завышены). Известные в то время методы исследований не позволяли экспериментально подтвердить выводы ученого. В результате регулярных измерений концентрации углекислого газа в атмосфере, начавшихся в середине XX в., установлено: с течением времени концентрация углекислого газа в атмосфере медленно возрастает.
В 80-х годах XX в. на советской антарктической станции «Восток» при глубоком бурении и анализе химического состава воздушных пузырьков в слое льда обнаружено изменение концентрации углекислого газа за 160 тыс. лет. При этом косвенным путем определялось изменение температуры того же времени. При сопоставлении полученных данных выявлена корреляция изменений концентрации углекислого газа и температуры. В результате сделан вывод: за указанный период времени углекислый газ вносил заметный вклад в парниковый эффект.
К настоящему времени известно, что парниковый эффект обусловливается не только углекислым газом, но и хлорфторуглеродами (фреоны), метаном, парами воды (на большой высоте), соединениями азота, озоном. Их общий вклад составляет около 50%. Постепенное сокращение производства фреонов с целью защиты озонового слоя в определенной степени способствует замедлению парникового эффекта. Основные источники метана – рисовые поля, болота, отходы животноводства т.п. Соединения азота образуются при разложении биомассы, сгорании угля и нефтепродуктов. Они сохраняются в атмосфере длительное время – более 150 лет, а метан – 14 лет.
Согласно данным, полученным с помощью французско-американского спутника, уровень Мирового океана в последнее время ежегодно поднимается на 1-3 мм. Предполагается, что это связано с общим потеплением климата, причем не только с таянием льдов, но и с термическим расширением воды. Систематические наблюдения показывают: в последние десятилетия появились признаки общей тенденции – климат на Земле теплеет. Есть и другие доказательства такого вывода. Так, относительно недавно в водах, омывающих Антарктиду, кораблю впервые удалось пройти вокруг острова Джеймса Росса. До сих пор проливы там были закрыты монолитными льдами. Льдина площадью в 4,2 тыс. км2 откололась от остального массива льда: температура в этих местах на 2,5°С превысила среднюю многолетнюю. Предполагается, что началось таяние южной полярной шапки планеты.
С течением времени средняя температура поверхности нашей планеты колеблется, но прослеживается тенденция ее повышения, которое можно объяснить, прежде всего, ростом количества сжигаемого топлива. Рекордным по потреблению ископаемого топлива стал 1996 г. – израсходовано около 8 млрд. т условного топлива. По сравнению с 1992 г. в 1997 г. было сожжено примерно на 500 млн. т условного топлива больше, а, следовательно, увеличился и выброс в атмосферу продуктов горения. Хотя в 1996 г. температура на нашей планете понизилась на 0,08°С, но в среднем в последнем десятилетии наблюдалось потепление[6].
При восстановлении нормального состава атмосферы важное значение имеет биогеохимический круговорот углерода с участием растительности. Различные растения, в том числе и крупные лесные массивы, часто называемые легкими Земли, поглощают углекислый газ и поставляют кислород, столь необходимый всему живому. Однако в наше время таким легким нанесены серьезные, опасные раны, и их необходимо залечивать. Только в период с 1980 по 1995 г. истреблено около 180 млн. га леса. Это площадь такой страны, как Мексика! Следует, однако, отметить, что в тропических широтах рубка леса несколько замедлилась, и, кроме того, во многих странах периодически производится посадка молодых лесов.
Интенсивное развитие промышленности и, прежде всего, рост производства автотранспорта ведет к непрерывному повышению концентрации углекислого газа в атмосфере – в XX в. она увеличилась на 20%. Как это может сказаться на продуктивности биоты – исторически сложившихся комплексов живых организмов? Предполагается, что общая продуктивность биоты не изменится, но произойдет ее перераспределение по различным географическим зонам.
Известные оценки глобального экологического состояния нашей планеты носят дискуссионный характер. Окончательные выводы делать очень опасно. Так, например, по некоторым расчетам, в начале XXI в. средняя температура планеты повысится на 0,5-0,6 градуса. Однако и колебания температуры могут составлять плюс-минус 1°С. В связи с этим возникает вопрос: является ли наблюдаемое потепление естественным процессом или это проявление усиливающегося парникового эффекта? Многие климатологи считают: парниковый эффект есть – это бесспорно. Учитывать его, безусловно, надо, но говорить о неизбежности трагедии не следует. Человек может и должен сделать многое, чтобы предотвратить надвигающуюся экологическую катастрофу или, по крайней мере, смягчить нежелательные последствия наблюдаемых явлений.
Кислотные осадки. Кислотные осадки являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Кислотные соединения (преимущественно производные оксидов серы и азота) образуются естественным образом во время грозы, при извержении вулканов, в результате жизнедеятельности бактерий. Но все же ощутимая масса кислотных соединений содержится в выбрасываемых газах автомобильного транспорта, теплоэлектростанций, различных плавильных печей и т. п.
Систематические наблюдения показывают, что в некоторых местах выпадают осадки, приближающиеся по кислотности к столовому уксусу. Масштабы ущерба от них огромны. Обнаруживаются все новые формы их проявления. Если вначале оценивался вред, приносимый кислотными дождями преимущественно озерным и речным экосистемам, то в дальнейшем стали учитываться и такие их последствия, как повреждение зданий, мостов и других сооружений. Труднее всего оценить влияние кислотных осадков на живую природу, в том числе и на здоровье человека. Особенно большой вред наносится озерам, вода которых не содержит щелочных соединений, способных нейтрализовать кислотность. В кислой воде озер замедляется рост растений и водорослей, сокращаются или вообще исчезают популяции рыб. Кислотные осадки снижают плодородие почвы и, как следствие, падает урожайность культурных растений. Нейтрализация почвы требует больших материальных затрат.
Кислотные соединения, попадая в атмосферу, вне зависимости от их природы распространяются на сравнительно большие расстояния от их источника. Они выпадают в виде дождя, снега (мокрые осадки) или в виде аэрозолей (сухие осадки).
Сравнительно высокий уровень кислотных загрязнений дают тепловые электростанции, работающие на угле, содержащем серу большой концентрации, которая при сжигании превращается в газообразный диоксид серы и выбрасывается из дымовых труб. Перемещаясь в атмосфере, диоксид серы медленно реагирует с парами воды, образуя серную кислоту.
Образование оксидов азота, их химическое превращение и выведение из атмосферы – довольно сложный процесс. Азот и кислород, нагреваемые до высоких температур в силовых установках, доменных печах и автомобильных двигателях, превращаются в моноксид азота NO, который, вступая в реакцию окисления, образует диоксид NO2, а иногда и азотную кислоту НNОз. Основным источником диоксидов азота является не топливо, а содержащийся в воздухе азот, если температура горения превышает 1000 °С.
Для уменьшения содержания оксидов серы и азота применяются разные методы. Так, при сжигании угля производится предварительное его измельчение с последующим промыванием водой, что позволяет удалить 25-50% серы. При гидрировании нефти и нефтепродуктов с повышением давления содержащаяся в них сера переходит в соединение H2S, легко отделяемое от сконденсированного топлива. Сравнительно недавно предложен высокоэффективный метод очистки: сжигание топлива в виде смеси угля и известковой пыли при температуре 800-900°С; при этом удаляется до 90% серы и одновременно предотвращается образование оксидов азота. С применением катализаторов можно произвести дальнейшую очистку. Для обезвреживания выхлопных газов автомобилей применяются различные способы очистки: частичный возврат выхлопных газов, применение обедненной топливной смеси, использование катализаторов и др.
Химический анализ состава атмосферы, внедрение высокочувствительных приборов для определения концентрации газовых примесей в воздухе, изучение кинетики и динамики основных атмосферных реакций и создание новых эффективных методов, позволяющих сократить вредные выбросы, приводящие к кислотным осадкам, – вот важнейшие задачи, от успешного решения которых зависит сохранение естественного состояния окружающей среды.
Сохранение озонового слоя. Озоновому слою Земли посвящено сравнительно много публикаций: в одних утверждается, что озоновый слой исчезает быстро и необратимо, и жить человечеству осталось недолго, а в других – авторитетное успокоение: озоновые дыры существовали всегда, и это нормальный естественный процесс, на который человечество никак повлиять не может. Так что же происходит на самом деле с атмосферным озоном?
Озон О3 представляет собой едкий, слегка голубоватый газ. Его молекула состоит из трех атомов кислорода. Озон – одна из наиболее важных составляющих атмосферы Земли. С экологической точки зрения наиболее ценное его свойство – это способность поглощать опасное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца. С другой стороны, он сильнейший окислитель (попросту яд), способный отравлять ту самую флору и фауну, которую защищает, находясь в стратосфере. Отравляющее действие озона приносит пользу при очистке воды от болезнетворных организмов: озонирование воды – один из лучших способов ее очистки.
С точки зрения различных функций и свойств один и тот же по химическому составу озон можно условно разделить на «плохой» и «хороший». «Плохой» озон, входящий в состав фотохимического смога, поразившего многие крупные города, находится в приземном слое тропосферы и, достигнув определенных концентраций, представляет опасность для всего живого. Однако основная часть озона сосредоточена в стратосфере, расположенной над тропосферой на высоте 8 км над полюсами, 17 км над экватором и простирающийся вверх на высоту примерно 50 км. Это – «хороший» озон: он защищает все живое от опасного ультрафиолетового излучения.
Проблемы разрушения озонового слоя и образования городского смога часто обсуждаются в средствах массовой информации, и это дает повод полагать, что в атмосфере Земли содержится слишком много озона. Действительно, его может оказаться слишком много в тропосфере, где он наносит вред флоре и фауне, и слишком мало там, где он выполняет защитную функцию. В целом же общее количество озона в атмосфере сравнительно мало: если его сжать до плотности воздуха у поверхности Земли, то получится слой толщиной примерно 3,5 мм. Концентрация озона в атмосфере зависит от географической широты, высоты, времени года, активности Солнца, техногенного воздействия и т.п. Естественные ее колебания могут достигать 25%. В стратосфере сосредоточено 90% всего озона, 10% – в тропосфере, частично в смоге. Больше всего озона находится на высоте 20-25 км, где его концентрация превышает 30 мПа, что соответствует примерно одной молекуле озона на 100 000 молекул воздуха.
В процессе развития жизни на Земле совершенно случайно оказалось, что озон, образовавшийся в древней земной атмосфере, и клетки живых организмов поглощают биологически опасное коротковолновое излучение Солнца в одном и том же диапазоне длин волн 230-290 нм. Опасное воздействие ультрафиолетового излучения на живую клетку заключается в том, что оно повреждает молекулы ДНК, поглощающие его сильнее, чем молекулы белков клетки. С формированием озонового слоя появилась, может быть, единственная возможность во Вселенной для развития большого разнообразия живых форм, включая человека. Поэтому весьма важно представлять механизмы образования и разрушения озона.
Основной источник озона в атмосфере – молекулярный кислород О2, который под действием ультрафиолетового излучения распадается на атомы. Атомы кислорода О вступают в связь с молекулами О2, образуя молекулы озона О3. Атомарный кислород образуется на высоте выше 20 км при расщеплении молекулы кислорода ультрафиолетовым излучением с длиной волны не более 240 нм. В нижние слои атмосферы такое излучение не проникает, и здесь атомы кислорода образуются в основном при фотодиссоциации двуокиси азота под действием мягкого ультрафиолетового излучения с длиной волны более 300 нм.
Поскольку связь атома О с молекулой О3 в озоне слабая, достаточно видимого света, чтобы молекула озона распалась на исходные составляющие. Если бы после образования озона можно было изолировать солнечное излучение, то озон сохранялся бы в атмосфере довольно долго. Так оно в действительности и происходит: накопленный за день в стратосфере озон за ночь не распадается.
Ускорению естественного распада озона способствует его взаимодействие с частицами, содержащими Cl, Br, NO, ОН, среди которых наиболее опасны хлор и бром и особенно хлор, входящий в состав различных видов фреонов. При взаимодействии атомов хлора с озоном образуется оксид хлора и кислород. Несмотря на то, что скорость появления атомов хлора из фреонов в стратосфере в миллионы раз меньше скорости образования молекул озона при солнечном излучении, один атом хлора может разрушить сотни тысяч молекул озона. Происходит цепная реакция, включающая сотни тысяч звеньев. Этот механизм разрушения озона имеет антропогенный характер: фреоны стали производиться человеком во второй половине XX в. и широко использоваться в качестве хладагентов в холодильниках, пенообразующих агентов в огнетушителях, аэрозольных наполнителей, при химической очистке одежды, при производстве пенопластов и т.п. Молекулы фреонов довольно устойчивы, плохо растворяются в воде и легко проходят тропосферу, достигая стратосферы, где сконцентрирован озон.
Наиболее яркое проявление антропогенного воздействия на озоновый слой Земли – это антарктическая озоновая дыра, в которой истощение озона составляет более 50%. После осознания последствий разрушения озонового слоя антропогенными источниками были сделаны важные шаги – приняты Венская конвенция (1985) и Монреальский протокол (1987), запрещающие производство озоноразрушающих веществ. По мере сокращения их производства в последнее время отмечается некоторая стабилизация в содержании озона в стратосфере и даже тенденция к его восстановлению. Расчеты показывают, что процесс восстановления озона будет происходить в течение всего текущего столетия. Ускорение этого процесса – еще один важный шаг в решении сложной проблемы сохранения озонового слоя.
Водные ресурсы и их сохранение. Необходимые для жизнедеятельности всего живого водные ресурсы – это соленая вода океанов и морей, пресная вода озер, рек и подземных источников. Гигантский объем воды сосредоточен в ледниках – около 30 млн. м3 Существенная доля водяных паров образуется при естественном испарении поверхностных вод.
Наша страна, как никакая другая, богата водными ресурсами. Но, к сожалению, многие озера заболачиваются, реки мелеют, а иногда совсем исчезают. Редко где можно встретить на озере либо реке прекрасную снежно-белую кувшинку – индикатор чистоты воды. Многие реки несут непомерную нагрузку. Можно было бы говорить обо всех реках, но остановимся на одной из них – Волге. Проблемы Волги – это проблемы не только всех рек и всей России, но и всей планеты в целом. Сравнительно недавно, в середине XX в., за годы «великих строек» Волга, крупнейшая река Европы, превратилась в цепь каналов, шлюзов и водохранилищ. Теперь многие понимают, что такое превращение оборачивается серьезными бедствиями.
По данным Института литосферы РАН, большая часть волжского бассейна находится в критическом состоянии. Ежегодно в Волгу поступает более 300 млн. т минеральных веществ, 64 тыс. т фенола, более 100 тыс. т соединений железа, более 6 млн. т сульфата, свыше 10 млн. т хлоридов и т.д. В бассейн Волги в 1990 г. было сброшено 23,3 км3 сточных вод. Из них совершенно неочищенных – 1,9, мало очищенных – 9,6, так называемых нормативно очищенных, а на самом деле тоже недостаточно очищенных – 1,6 км . Основная масса загрязненных вод, как ни странно, поступает через сети коммунального хозяйства, а на долю промышленных отходов приходится меньше половины. Сокращение объема пресноводного стока с завершением строительства Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ и загрязнение воды привели к тому, что за последние 35 лет годовой лов рыбы в Волго-Каспийском регионе снизился в восемь раз. Судака стало меньше в 24, леща в 4,5, сельди – в 16 раз. Рыба гибнет в основном из-за того, что количество фенола, ионов меди, цинка, нефтепродуктов и пестицидов в волжской воде в последние годы превышает допустимые нормы в десятки и сотни раз. А с конца 70-х годов XX в. резко повысилось содержание азота, фосфора и органических веществ.
Очевидно, если вода в Волге будет чистой, то и рыба в ней не переведется. Многие ли знают, что для рыб вода должна быть чище, чем питьевая? Воду, не пригодную для рыбы, люди в соответствии с установленными нормами пить могут. Мы должны стремиться к тому, чтобы на питьевую воду были установлены те же нормы, что и для рыб.
Каков же материальный ущерб, нанесенный Волге строительством целого комплекса ГЭС? Ежегодные потери из-за недополучения продукции при затоплении более 1 млн. га сельскохозяйственных земель оцениваются – в 16 млрд. долл. и из-за потери рыбных запасов – в 4-6 млрд. долл. Если учесть эти потери, то по себестоимости электроэнергии действующие ГЭС станут невыгодными по сравнению, например, даже с ТЭЦ. Но остановить их работу, одновременно и сразу спустить воду невозможно – энергия нужна всем. Значит, надо искать способы реконструировать ГЭС таким образом, чтобы они наносили минимальный ущерб природе.
Загрязняются и подвергаются воздействию не только воды рек, но и грунтовые воды, прежде всего, различными видами отходов. Применяемые в течение длительного времени способы захоронения бытовых и промышленных отходов основывались на том, что миграция отходов маловероятна и что со временем содержащиеся в них соединения окисляются, гидролизуются или перерабатываются бактериями в безвредные продукты. Однако результаты исследований показали, что некоторые виды отходов слабо разлагаются и способны мигрировать, а часть их перерабатывается бактериями не в безвредные, а в токсичные вещества. Загрязняющие вещества от различных источников могут распространяться в поверхностных слоях земной коры на большие расстояния от источников загрязнения и проникать в водоносные пласты.
Вынужденное захоронение всех видов отходов в грунте требует предварительных и сопутствующих физических, химических и биологических исследований, результаты которых позволят представить реальную картину миграции составляющих отходы соединений, а также процесс их разложения.
За последние десятилетия резко возрос объем антропогенных, в том числе и пластмассовых отходов, засоряющих не только огромные площади суши, но и моря, и океаны. Пластмассы разрушаются очень медленно – некоторые из них в течение нескольких десятков лет. Но все же усилиями химиков выход найден – синтезированы пластики с особой структурой и свойствами, отходы от которых наносят минимальный ущерб окружающей среде. В такие пластики внедряются светочувствительные молекулярные группы, способные поглощать солнечное излучение, приводящее к расщеплению полимера.
Существует несколько способов сохранения водных ресурсов:
¾ оптимальная комбинация химической и биологической очистки сточных вод;
¾ применение дополнительных средств очистки сточных вод, содержащих особо стойкие вещества;
¾ внедрение озонирования воды для ее обеззараживания;
¾ окисление загрязняющих веществ при высокой температуре и высоком давлении;
¾ высокотемпературное сжигание отходов и обработка их адсорбентами и ионообменными смолами;
¾ циклическое применение воды при теплоотводе от различных механизмов и агрегатов;
¾ возвращение в производственный цикл ценных веществ, например металлов, вызывающих загрязнение почвы и воды;
¾ создание быстроразлагающихся заменителей пестицидов, широко применяемых как средство борьбы с болезнями и вредителями растений.
Успешное решение проблемы сохранения окружающей среды, в том числе водных ресурсов, зависит не только от ученых, специально занимающихся данной проблемой и предлагающих эффективные методы очистки воды, но и от всех людей, бережно относящихся к природе, в том числе и к водным ресурсам.
Энергетический кризис. Последнее столетие непременно войдет в историю человечества как век стремительного роста городов, бурного развития грузового и легкового транспорта, интенсивного строительства протяженных дорог и расширения автострад, освоения воздушного, а затем и космического пространства, создания микроэлектронной и компьютерной техники и т.д. Вместе с тем это был век дешевой энергии. Многие помнят, что не так давно воздвигали громадные дома, не заботясь о теплоизоляции, строили гиганты-заводы без надлежащего учета экономии энергии и т.д.
Стало привычным и обыденным массовое потребление энергии: нажимая кнопку выключателя, мы получаем свет, звук, телевизионное изображение, тепло, холод и кондиционированный воздух, поворачивая кран, имеем холодную и горячую воду, не осознавая того, что на это расходуется много энергии. Достаточно представить, как трудно поднять всего лишь одно ведро воды хотя бы на второй этаж, не говоря о более высоких. Нажимая кнопку и поворачивая кран, мы не задумываемся о другой стороне медали: затопленные большие площади полезных земель, затопленные села и даже города, громадные горы отходов, кислотные осадки, загрязнение природной среды нефтью и отходами нефтяной и газовой промышленности, аэрозоли в атмосфере, углекислый газ и смог, радиоактивные отходы и т.п.
Описание подобной картины последствий производства и потребления энергии можно было бы продолжить. Но и без того понятно: сберегая энергию, мы сохраняем природную среду нашего обитания. Несомненно, бережное, рачительное отношение к энергии касается не только семейного бюджета – оно непосредственно связано с дальнейшим развитием цивилизации. Такое отношение должно прививаться каждому человеку еще в раннем возрасте. Им должны руководствоваться не только профессионалы-экологи и энергетики, а буквально все люди вне зависимости от профессии и занятий.
Проблемы производства энергии и ее сбережения не новы: ими занимались всегда и в первую очередь, конечно, ученые. Однако только сравнительно недавно начиная с 1974 г. на государственном уровне начали осознавать, что эпоха дешевой энергии завершается. Напомним, что в 1974 г. после введения арабскими странами эмбарго на продажу нефти последовало шестикратное увеличение цен на нее. Может показаться, что такое повышение цены имеет политическую окраску, с чем нельзя не согласиться. Но в данном случае за политикой кроется реальная экономика: США, многие страны Западной Европы и Японии потребляют гораздо больше энергии, чем получают из собственных источников, и сокращение поставки энергоносителей повлекло бы остановку многих крупных промышленных предприятий.
Приведенный пример нельзя рассматривать как глобальный энергетический кризис. Это всего лишь результат географического и политического раздела сфер влияния производителей энергоносителей и их потребителей. Однако этот пример заставляет не только задуматься над проблемами экономного производства и потребления энергии, но и искать новые способы ее получения, которые приносили бы минимальный ущерб окружающей среде. Только при рациональном применении ископаемых энергоносителей (нефти, газа, угля) и разумном их сочетании с нетрадиционными источниками (источниками энергии приливов ветра, Солнца, геотермального тепла и других) можно надолго сохранить хрупкое равновесие в природе – среде нашего обитания.
Сложная проблема производства энергии и сохранения окружающей среды волнует всех людей и в первую очередь специалистов и ученых, предлагающих разнообразные способы ее решения. Один из весьма оригинальных способов предложили ученые США. В штате Нью-Йорк организована экспериментальная ферма для выращивания гибридной ивы, древесина которой может служить топливом для электростанций. Гибридная ива не похожа ни на одну из природных ее разновидностей. Это плотный куст с гибкими ветками, длина которых за год увеличивается почти на 3,5 м. Большая скорость роста – основная особенность гибрида. За год ивовый лес производит в 5-10 раз больше древесины, чем любой другой лес. Собирать урожай прутьев можно каждые три года на протяжении 20 лет. Для сжигания ветки рубят на куски длиной 5 см. Хотя такое топливо обходится не дешевле угля (с учетом того, что на ТЭЦ приходится заменять угольные топки новыми, специально сконструированными), зато дым от ивовых дров гораздо менее токсичен. Он содержит меньше оксидов серы и азота. Кроме того, если при сжигании нефти, угля и газа выбрасывается в атмосферу углекислый газ, который был давно похоронен в горных пластах и исключен из атмосферы, то сжигание дров высвобождает то количество углекислого газа, которое ивовые кусты поглотили из атмосферы за время их роста. Поэтому сжигание ивовых дров не повышает содержания углекислого газа в атмосфере и, следовательно, не вносит вклада в парниковый эффект. К этому следует добавить, что ивовый лес поставляет бесплатно кислород, необходимый для живых организмов. В Западной Европе такие леса уже занимают около 20 тыс. га. В США, например, имеется около 80 млн. га брошенных земель, где можно развернуть энергетическое лесоводство с посадкой гибридной ивы.
Предлагаются и другие оригинальные способы производства энергии, способствующие сохранению среды нашего обитания. Однако любой способ в той или иной мере сопряжен со вторжением в природу. Поэтому важно не только произвести с минимальным ущербом для природы энергию, но и рационально ее потреблять. Только в этом случае, производя и потребляя энергию, мы проявим не на словах, а на деле бережное отношение к окружающей среде.
Радиоактивное воздействие на биосферу. Во второй половине XX в. в связи с активной деятельностью человека, связанной с производством и испытанием ядерного оружия и бурным развитием атомной энергетики, появился новый вид воздействия на биосферу – радиоактивный. Если раньше радиоактивное воздействие находилось в пределах природного фона и его можно было считать естественным (основные представляющие опасность радиоактивные источники были спрятаны природой в относительно недоступных для живого мира местах), то в последние десятилетия в связи с расширением добычи и обогащением ядерного вещества в крупных масштабах радиоактивное воздействие на биосферу стало представлять серьезную экологическую опасность. К источникам радиоактивного воздействия относятся не только искусственные изотопы, но и космическое излучение, радиоактивные вещества, находящиеся в почве, воздухе.
Слова «радиоактивное излучение», «радиоактивность» и «облучение» вошли в жизнь послевоенных поколений XX в. и до наших дней неразрывно связаны с первым и увы! кошмарным применением внутриядерной энергии – атомными бомбардировками Хиросимы и Нагасаки.
При взрывах атомных бомб более 100 тыс. японцев погибли практически мгновенно, пораженные световой и ударной волной. Десятки тысяч выживших в момент взрыва подверглись действию проникающего излучения и скончались в течение нескольких дней и недель от острой лучевой болезни. Но на этом не закончился список погибших от облучения. К концу 1946 г. в результате взрывов атомных бомб погибло около 160 тыс. жителей Хиросимы и 70 тыс. жителей Нагасаки. В течение последующих 30 лет (1947-1976) от лучевой болезни скончалось еще около 90 тыс. человек. По прогнозам специалистов, в дальнейшем жертвами отдаленных последствий переоблучения окажутся еще 360 тыс. человек.
Взрыв одного из четырех блоков Чернобыльской АЭС в ночь на 26 апреля 1986 г. не разрушил ни одного жилого дома и даже не остановил работу самой АЭС. Но через 10 лет после этой аварии опустошенные эвакуацией города и деревни прилегающих к Чернобылю районов Украины и Белоруссии по-прежнему остаются пустыми. Жить на этой территории, превышающей 1000 км2 и сильно загрязненной радионуклидами, будет нельзя еще долгое время. Здесь будут работать лишь экологи и генетики, изучая влияние разных уровней радиации на растения и животных. По подсчетам экспертов, «цена» чернобыльской аварии за 10 лет составила около 200 млрд. долл. Но это лишь расходы и потери первого десятилетия. Прямой эффект чернобыльской аварии крайне тяжелый. Десятки людей погибли от острой лучевой болезни. Многие жители были переоблучены и их здоровью нанесен существенный ущерб.
В России, на Украине, в Восточной и Западной Европе, в США в послеаварийный период Чернобыльской АЭС не было начато строительство ни одной АЭС. Продолжали только достраивать реакторы, которые были уже близки к завершению. Естественно, что их проекты корректировались. Армения, лишенная всех источников органического топлива, решила реактивировать Армянскую АЭС, закрытую после землетрясения в 1988 г. Введение в декабре 1995 г. одного из блоков в эксплуатацию отмечалось как национальный праздник.
В нашем лексиконе появились термины «острая лучевая болезнь», «отдаленные последствия облучения», тревожно звучащее слово «радиация». Раньше они применялись преимущественно в узком кругу специалистов, занимающихся разработкой способов использования атомной энергии в первую очередь для мирных целей. Вряд ли найдется человек, который не слышал бы об успешном применении облучения в терапии опухолей, при стерилизации продуктов питания и медицинских препаратов, для предпосевной стимуляции семян и в других отраслях человеческой деятельности, вплоть до криминалистики и искусствоведения.
Отмеченное в последние годы ослабление слуха у подростков – следствие акустического переоблучения различного рода аудиотехникой на дискотеках и в концертных залах. Причина выявленной в годы Второй мировой войны анемии у операторов мощных радиолокаторов – воздействие чрезвычайно больших доз сверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Одна из существующих в современной биофизике гипотез связывает акселерацию людей в послевоенные годы с переоблучением населения Земли вездесущими радиоволнами.
Остановимся на этих примерах и попытаемся уточнить опасные, безопасные и допустимые уровни воздействия радиации на живые организмы и степень опасности облучения человека.
Воздействие излучения на организм. Во всех случаях воздействия ионизирующих излучений на живую ткань в основе первичных изменений, возникающих в клетках организма, лежит передача энергии в результате процессов ионизации и возбуждения атомов ткани. Анализ несчастных случаев позволил установить численное значение смертельной дозы гамма-излучения. Она оказалась равной 600 ± 100 рентген. Дозиметрические и радиобиологические исследования показали, что ни в одном из известных случаев вредные последствия облучения не проявились при дозах менее 100 рентген кратковременного, т. е. «острого», облучения и менее 1000 рентген облучения, растянутого на десятки лет.
Если при вдыхании, заглатывании, а также через повреждения кожного покрова источник излучения попадает внутрь организма, то возникает внутреннее облучение, во много раз более опасное, чем внешнее, при одних и тех же количествах радионуклидов.
Патологическое действие облучения на организм в значительной мере зависит от места локализации радиоактивного вещества. Например, главная опасность радия заключается в том, что он откладывается в костях и излучает альфа-частицы. Вызывая очень сильную ионизацию, альфа-частицы повреждают как кость, так и особенно чувствительные к излучению клетки кроветворных тканей, вызывая тяжелые заболевания крови и образование злокачественных опухолей. Пыль, содержащая радиоактивные частицы, приводит к образованию радиоактивных отложений в легких и способствует развитию рака. Средний период развития рака, по результатам обследований рудокопов, получивших дозу не менее 1000 бэр, в этом случае составляет около 17 лет.
Из всех путей поступления радионуклидов в организм наиболее опасно вдыхание загрязненного воздуха. Во-первых, потому, что через легкие человека, занятого работой средней тяжести, за рабочий день проходит большое количество воздуха (около 20 м3), во-вторых, радиоактивное вещество, поступающее таким путем в организм человека, более эффективно на него воздействует.
Жизненно необходимая радиация. Стремление разделять все воздействия на организм на вредные и полезные – всего лишь некая условность. Ведь всем известно, как вредна, например, передозировка лекарств или даже витаминов и как необходимы бывают организму микродозы яда, например змеиного. Столкнувшись с радиоактивным излучением в больших дозах, человек убедился в его губительном действии на все живое. Хотя не до конца изучены его последствия, но уже распространилось мнение: радиоактивное излучение вредно всегда.
В середине XX в. обнаружен природный радиационный фон, в котором в течение длительного времени развивалась жизнь на нашей планете. Специалисты предложили принять его уровень за нижний предел опасной радиации. Эксперименты показали, что большие и малые дозы радиоактивного излучения действуют на организм принципиально по-разному. Первые поражают множество клеток и сильно ослабляют организм, тогда как вторые губят только отдельные клетки, а остальным дают стимул для их последующего развития.
В молекулах клеток (в ДНК, РНК, белках) при воздействии радиоактивного излучения происходят одновременно два процесса – ионизация и возбуждение. Именно ионизация вызывает сильное поражение живых организмов. Процессом возбуждения до недавних пор пренебрегали, считая его побочным, вторичным, тогда как на самом деле он важен. Вызванное малыми дозами радиоактивного излучения (на уровне природного фона) возбуждение атомов способствует развитию клеток и всего организма в целом. Оно способствует продлению срока жизни организма, усиливает его иммунитет, повышает всхожесть семян, увеличивает рост растений и т.д.
Положительный эффект малых доз радиации подтвержден многими экспериментами на растениях и животных – от насекомых до млекопитающих. И ничего в этом удивительного нет, поскольку жизнь на Земле возникла, развивалась и существует ныне в условиях естественного радиационного фона. Чрезмерное его повышение наносит немалый вред всему живому, и стремление снизить фон до нуля кажется вполне естественным. Однако проведенные в последнее время опыты с растениями и животными показали, что изоляция организма от радиационного фона вызывает в нем замедление фундаментальных жизненных процессов.
Земная колыбель человечества всегда была радиоактивной, и биологические объекты, развиваясь в поле ионизирующих излучений, не могли к этому не приспособиться. Весьма показательны опыты радиобиологов по выращиванию растений внутри камер, изготовленных из материалов, не содержащих естественных радионуклидов. В таких камерах побеги появляются позже, развитие растений замедляется, а урожай существенно ниже, чем в условиях естественного радиационного фона. Все это означает, что естественный радиационный фон является жизненно важным и необходимым для развития живых организмов.
3.3. Принципы и пути преодоления экологического кризиса
Человечество в состоянии предотвратить экологическую катастрофу и, по мнению ученых должно следовать ряду принципов:
1. Сохранение экологического равновесия (гомеостаза) – состояния динамического равновесия природных систем, направленного на ограничение воздействий внешней и внутренней среды на систему, на сохранение относительного постоянства структуры и функций в ней.
2. Контролируемое взаимодействие человека и природы – разработка нормативно-правовой базы в области экологии.
3. Коэволюции – двусторонней адаптации человека и природных экостистем друг к другу.
4. Необходимости видового разнообразия – чем больше видов, тем выше устойчивость биосферы.
Следуя вышеуказанным принципам, экологи предлагают пути решения экологических проблем для предотвращения катастрофических последствий:
¾ создание и внедрение замкнутых (безотходных) технологий;
¾ циклическое использование ресурсов;
¾ технологии комплексной переработки сырья
¾ использование энергосберегающих технологий;
¾ ограничение добычи природного сырья из недр Земли за счет вторичной утилизации отходов;
¾ сохранение растительного и животного мира (лесонасаждение, заповедники и т.д.)
¾ планирование народонаселения;
¾ правовое регулирование охраны природы;
¾ международное экологическое сотрудничество;
¾ развитие экологического сознания общества – воспитание, обучение.
В России создана законодательная база в области экологии. Основным законодательным документом экологического права является Закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 г., № 7-ФЗ. Согласно статье 11 этого Закона каждый гражданин имеет право на благоприятную окружающую среду, на ее защиту от негативного воздействия, вызванного хозяйственной и иной деятельностью, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера, на достоверную информацию о состоянии окружающей среды и на возмещение вреда окружающей среде. Граждане обязаны: сохранять природу и окружающую среду; бережно относиться к природе и природным богатствам; соблюдать требования законодательства.
Основные принципы охраны окружающей среды:
¾ соблюдение прав человека на благоприятную окружающую среду;
¾ обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности;
¾ охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
¾ ответственность органов государственной власти за обеспечение благоприятной окружающей среды и экологической безопасности на соответствующих территориях;
¾ платность природопользования и возмещения вреда окружающей среде;
¾ независимость контроля; обязательность проведения государственной экологической экспертизы проектов хозяйственной деятельности;
¾ сохранение биологического разнообразия; соблюдение права каждого на получение достоверной информации о состоянии окружающей среды;
¾ ответственность за нарушение законодательства,
¾ организация и развитие системы экологического образования, воспитания и формирование экологической культуры (извлечения из статьи 3).
Федеральный закон «Об особо охраняемых природных территориях» принят Государственной Думой 15 февраля 1995 г.
В этом Законе определены территории, которые государство берет под особую охрану, а также организация охраны этих территорий. К таким территориям отнесены:
а) государственные природные заповедники, в том числе биосферные;
б) национальные парки;
в) природные парки;
г) государственные природные заказники;
д) памятники природы;
е) дендрологические парки и ботанические сады;
ж) лечебно-оздоровительные местности и курорты.
К другим нормативно-правовым документам, направленным на охрану окружающей среды, следует отнести: Постановление Правительства Российской Федерации от 03.08.92. № 545 «Об утверждении Порядка разработки и утверждении экологических нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду, лимитов использования природных ресурсов, размещения отходов»; Федеральный закон «Об экологической экспертизе», принят Государственной Думой 19 июля 1995г.
[1] Карташев А.Г. Введение в экологию. Учебное пособие. – Томск: изд. «Водолей», 1998. – С.5
[2] Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994 .– С.45.
[3] Артюнина Г.П. Основы социальной медицины: Учебное пособие для вузов. М.: Академ. проект, 2005. – С.87.
[4] Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.: Россия молодая, 1994. – С.65.
[5] Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. М.: Изд-во «Высшая школа», 2003. – С.287.
[6] Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. М.: Изд-во «Высшая школа» – 2003. – С.304.
Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop
«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»
Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.
Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!