§ 6.5. Реакция общества на глобальные экологические проблемы.

Принципы экологического подхода к оценке и анализу процессов

и явлений, происходящих в окружающей среде.

Экологическое нормирование нагрузки в экосистемах

В теории мероприятия по защите окружающей среды включают научно обоснованное и технологически совершенное – рациональное – использование ресурсов, охрану природных комплексов и активное регулирование природных процессов. Собственно технологические мероприятия делят на две группы. В первую объединяют мероприятия, оперативно сни­жающие воздействие произ-водств на окружающую среду. Примерами служат очистка и разбавление сточ-ных вод, оптимальное размещение вредных предприятий, снижение уровня за-грязнения с помощью архитектурно-планиро­вочных решений. Долгосрочный же эффект обеспечивает переход на мало- и безотходные технологии. Рациональ-ное использование минеральных ресурсов включает совершенствование спосо-бов их добычи, предотвращение потерь при извлечении, обогащении и транспор-тировке. Существенное значение име­ет извлечение попутных элементов из т.н. некондиционного сырья, поступающего в отвалы.

Однако, развитие ресурсосберегающих технологий сказывается на состо-янии природной среды в меньшей степени, чем принято думать. Эти меры помогают выиграть время, но предотвратить экологический кризис с их помощью не­возможно. Единственной альтернативой кризису считается принципиальное изменение программы социального поведения, т.е. переход к развитию без рас-ширения ресурсной базы.

В конце 90-х годов сформировалась точка зрения, согласно которой взаи-мосвязаны задача восстановления качества среды путем снижения уровня за-грязнений и задача восстановления биоты путем сохранения биоразнообразия. Считается, что достаточно лишь ослабить техногенное воздействие на биоту, после чего подходящее для проживания человека качество среды восстановится автоматически. На основании оценок информационных потоков, характерных для биоты и общества, показано, что запасов сведений современной цивилиза-ции еще недостаточно для управления окружающей средой. Естественная био-тическая регуляция природных процессов эквивалентна такому “инженерному” управлению, в котором потоки информации на 34 порядка превосходят умствен-ные возможности человека и на 20 порядков – возможности современных вы-числительных машин. Поэтому фундаментальным условием общественного раз-вития является сохранение естественной биоты, восстановление ее способности к саморегуляции. Причем развитие это может базироваться не только на ресур-сопользовании. Сокращение потребления ресурсов достигается за счет умень-шения численности населения до 1 млрд человек. Это может произойти естественным путем при повсеместном переходе к однодетной семье.

Известно, что страны мира в различной мере эксплуатируют глобальные ресурсы и загрязняют окружающую среду. Так, доля США в загрязнении биосферы составляет 12-45 % (аэрозоли / СО). Уже несколько десятилетий предприятия США сжигают больше кислорода, чем вырабатывают национальные фитоценозы. Они же являются абсолютными лидерами по эмиссии парниковых газов¹. В итоге около 10 % населения мира потребляет свыше 90 % всех при-родных богатств. Поэтому вопрос не в том, сколько людей на планете, а в том, ради чего они живут. Если речь идет об “обществе потребления”, то и одного миллиарда много. Оптимистичный вариант общественного развития связан с реализацией следующего принципа: “У человека должны быть ограниченными материальные потребности и безграничными – духовные”.

Таким образом, в последней четверти ХХ века стала очевидна недоста-точность знаний об основных свойствах окружающей среды, формах ее органи-зации, физической сущности природных и антропогенных процессов.

Главными же целями прикладных научных исследований являются:

1) оптимизация условий проживания населения путем сохранения и преобразования окружающей природной среды;

2) возможно более скорый и полный перевод производства на мало- и безотходные технологии и замкнутые циклы ресурсопотребления;

3) рациональная эксплуатация ресурсов, обеспечивающая их охрану и рас-ширенное воспроизводство;

4) сохранение генофонда дикой природы.

Для проведения исследований привлекаются естественные, технические и гуманитарные науки. Условием их успешного взаимодействия является экологизация дисциплин, т.е. нацеливание на решение конкретных проблем.

Важной задачей природоохранных исследований является установление метрических характеристик масштабов, интенсивности и последствий антропогенной деятельности. Это позволит подтвердить либо опровергнуть тезис о решающей роли человека в формировании особенностей современной природы. Примером служит дискуссия по проблеме общего содержания озона (ОСО).

Известно, что канцерогенная составляющая солнечного спектра, известная как ультрафиолетовое излучение, на 99 % поглощается в стратосфере газом озоном. Гипотетический слой озона мощностью 3 мм обычно располагают на высоте около 25 км от поверхности Земли. Этот слой именуют озоновым экраном. Озоновый экран пряпятствует разрушению белковых структур организмов.

Даже ослабленная, ультрафиолетовая радиация продолжает влиять на биохимические и физиологические процессы. Поэтому дальнейшему развитию исследований в этой области уделяется большое внимание.

Динамика ОСО в атмосфере определяется соотношением процессов его образования и разрушения. Объяснение этим процессам дает фотохимическая теория, разработанная в конце 20-х годов ХХ столетия С. Чепменом. Образование озона происходит при взаимодействии молекул кислорода с возбужденными атомами кислорода, возникающими в результате фотохимических реакций. На первом этапе возникает возбужденный атом кислорода либо молекула, в ко-торой возбуждены оба атома кислорода. В ходе тройного соударения возбуж-денного атома с нейтральной молекулой О2 и третьей частицей М, которой мо-жет быть любой атом или молекула, образуется озон О3. Одновременно с обра-зованием происходит и разрушение озона, причем также за счет энергии фото-нов. Энергия фотонов, затраченная на фотохимические процессы в интервале высот от 20 до 60 км, при обращении этих процессов переходит в тепло. С этим связано увеличение температуры стратосферы на 100^о К. Начиная с 60 км тем-пература атмосферы вновь понижается.

Таким образом, длительное время в атмосфере существовал динамичес-кий баланс между естественным образованием и разрушением озона.

Гипотезу о влиянии бытовых химикатов – фреонов – на динамику ОСО предложили химики Калифорнийского университета в 1974 году. Тогда умень-шение ОСО оценивалось в 4-16 % за десятилетие. Поэтому в марте 1985 года 20 стран подписали конвенцию, содержащую призыв к остальным государствам принять на себя ответственность за сохранение “озонового слоя”. Ныне в Вен-ской конвенции участвуют 120 государств. В 1989 году Хельсинское соглаше-ние закрепило намерение промышленно развитых государств полностью отка-заться от применения фреонов к 2000 году. С тех пор США сократили их вы-брос в 120 раза, Евросоюз – в 70 раз.

Фреоны – это типичные углеводородные молекулы, в которых часть ато-мов водорода замещена хлором или фтором; применяются в качестве хладоагентов в морозильных установках, при производстве пластмасс, бытовой химии и микросхем. Фреоны летучи и нерастворимы в воде. Поэтому они не вымыва-ются осадками из атмосферы и достигают стратосферы. В стратосфере фреоны разлагаются с высвобождением так называемых свободных радикалов¹: атомар-ного хлора, фтора и фрагментов молекул с зарядом. Эти радикалы катализи-руют процесс разрушения атмосферного озона. При этом динамическое равно-весие газов смещается в сторону кислорода.

Одной и ведущих организаций РФ, осуществляющих мониторинг ОСО, является НПО “Тайфун”. Цель исследований – установление причин и механиз-мов весеннего снижения ОСО в высоких широтах. Данный феномен именуют “озоновой дырой”. Снижение ОСО над антарктическими станциями регистри-руется с 1982 года. Так, в 1985 году отмечалась аномалия, соизмеримая по пло-щади с США. При этом снижение ОСО достигло 50 % от среднемноголетних значений. Возникновение озоновой дыры наблюдается и районе Северного по-люса, что сопровождается гибелью фитопланктона и нарушениями пищевых цепей Северной Атлантики. В настоящее время развитие этой аномалии про-должается. Ее северная граница периодически достигает американского конти-нента. Опасная ситуация подолгу держится в Канаде и Сибири. Именно с уве-личением УФ излучения за счет снижения ОСО здесь связывают рост заболева-ний глаз, кожи, нарушений в работе имунной системы человека, снижение про-дуктивности животноводства и растениеводства (распространение фитофтороза).

Обсуждаются несколько гипотез формирования озоновых дыр, среди ко-торых – и гипотеза их антропогенного происхождения.

Озоновая дыра может быть связана с изменениями атмосферной циркуля-ции, приводящими к поступлению в полярные регионы воздуха, уже обеднен-ного озоном, а также с вариациями солнечной активности и интенсивности кос-мического излучения.

По данным НПО “Тайфун”, антропогенная гипотеза 90-х годов ныне себя не оправдывает. Кратковременное уменьшение ОСО логично объясняется естест-венными факторами. Так, статистический анализ временных рядов ОСО под-твердил наличие 11-летнего цикла изменения озона, связанного с изменениями солнечной активности. Дополнительно регистрируется тенденция уменьшения ОСО на 0,25 % в год. Она максимальна в холодное время года в интервале 53^о-65^о с. и ю. широт.

Построение прогнозных моделей ОСО является исключительно сложной задачей. Поэтому оценки содержания озона на ближайшие 50 лет весьма при-близительны. Важность исследований по проблеме озона обусловлена не толь-ко экологическими, но и экономическими последствиями этих оценок. Выпол-нение международных решений по озону сказалось на целом ряде отраслей ми-ровой экономики. Так, расходы США по замене фреонов экологически безопас-ными агентами оцениваются в десятки миллиардов долларов и касаются произ-водства продукции на сотни миллиардов долларов. По некоторым представле-ниям, “фреоновая проблема” была инициирована корпорацией “Дюпон”, в пос-ледствии захватившей рынок озонобезопасных хладоагентов. При этом стои-мость новых соединений в 5 раз выше, чем фреонов, расход энергии в установ-ках возрастает на 15 %, а их безопасность для биосферы неочевидна.

В конце ХХ столетия важнейшей темой международных дискуссий стали причины, механизмы и последствия “парникового эффекта”. Речь идет о тенденции увеличения среднепланетарной температуры приземного слоя атмосфе-ры вследствие роста концентрации углекислого (и ряда других) газов, вызван-ного сжиганием ископаемого топлива: угля, нефти, газа. За два прошедших сто-летия (XIX-ХХ) концентрация СО₂ в атмосфере выросла на 30 % и достигла наивысшего значения за последние 420 тыс. лет.

По данным геологов, повышение температуры происходило и раньше, на-пример, около 5,5 тыс. лет назад. Это привело к заметным изменениям климата и природной среды на всех широтах.

До 80-х годов динамику температуры объясняли естественными причинами: уменьшением прозрачности атмосферы в результате извержений вулканов либо нарушениями ее циркуляции под влиянием течения Эль-Ниньо. В последние годы основное внимание уделяется антропогенной гипотезе. Согласно международному докладу по оценке изменения климата до 2100 года, начиная с 1860 года средняя глобальная температура приземной атмосферы увеличилась на 0,6^о. В ХХ столетии температура воздуха оказалась самой высокой за тысячелетие, 90-е годы оказались самыми теплыми за столетие, а 1998 год – самым теплым за прошедшие десятилетия. За период с 1901 по 1995 годы повышение температуры составило 0,9^о, а для теплого периода года – 1,3^о.

Последние десятилетия оказались и самыми влажными за весь период инструментальных наблюдений. Положительный тренд осадков в зоне 35-70^о с.ш. достигает 8 % за столетие. Заметно увеличилась и повторяемость ливней. Ученые подчеркивают, что рост влагосодержания отмечается лишь для территорий, расположенных севернее 50^о с.ш., а в тропической зоне регистрируется заметное его уменьшение. Поэтому потепление именуется дифференцированным.

В качестве достоверных индикаторов глобального дифференцированного потепления ныне рассматривают:

• отступление горных ледников практически во всех широтах. Во второй половине ХХ века объем льдов сокращался на 1-2 % за год;

• сокращение площади и уменьшение толщины морских льдов в Арктике. За пе-риод с 1976 по 1987 годы толщина льда к северу от Гренландии сократилась с 7 до 5 м, а температура воды повысилась примерно на 1^о;

• уменьшение площади шельфовых ледников в Антарктиде. Устойчивое повышение температуры воздуха здесь регистрируется уже более 30 лет;

• изменение структуры кораллов тропических морей. В восточной части Тихого океана, где температура воды за последние 15 лет повысилась на 2-3^о, про-исходит разрушение коралловых рифов и изменение их окраски;

• изменение границ и толщины снежного покрова в умеренных широтах. В бассейнах рек европейской территории РФ продолжительность ледового периода сократилась на 15 и более дней;

• увеличение продолжительности вегетационного периода на неделю и более, начиная с конца 60-х годов; меняются анатомическое строение листьев и ширина годичных колец древесины;

• увеличение амплитуд сезонных колебаний температуры воздуха и концентрации СО₂ (примерно на 1 % за год).

Таким образом, эти и другие наблюдения позволяют считать, что глобальное потепление последних 20 лет в большей степени обусловлено антропогенным воздействием.

По мнению академика Г.С. Голицина, применительно к РФ можно говорить о положительных и отрицательных последствиях потепления. К положи-тельным относят уменьшение повторяемости холодных зим. Поэтому сокраща-ются расходы топлива на обогрев зданий. В отношении сельского хозяйства по-следствия потепления неоднозначны, поскольку урожай определяется не только температурой, но и осадками. Увеличение влагосодержания воздуха относят к положительным эффектам: на территории страны все реже отмечаются засухи. Однако редкие аномалии погоды характеризуются все большей продолжитель-ностью. Негативные последствия связаны и с вечной мерзлотой, в зоне которой находится свыше 60 % территории РФ. На протяжении ХХ века инфраструкту-ра Сибири и Дальнего Востока приспосабливалась к холодному климату. По-тепление ведет к прогреванию грунтов, таянию льда и разрушению инженер-ных сооружений. Рост осадков увеличивает годовой сток рек, что сказывается на уровне воды во внутренних водоемах.

По некоторым оценкам, к 2010 году уровень воды в Мировом океане под-нимется на 10-90 см. Это увеличит риск затопления прибрежных территорий с высокой плотностью населения. Подобная катастрофа угрожает Венеции и другим европейским городам. К 2015 году исчезнут снега с самой высокой африканской вершины – горы Килиманджаро; растают льды в горах Южной Америки и Тибета. В Африке и Азии существенно сократятся урожаи и скажется недостаток питьевой воды. На восточное побережье США обрушатся разрушительные шторма и наводнения, усилятся эрозионные процессы, распространятся малярия и различные виды лихорадки. Внутриконтинентальные районы подвергнутся опустыниванию.

Особое беспокойство вызывает высокая скорость климатических и связанных с ними биосферных изменений, которая не оставляет человеку времени на адаптацию к новым условиям. В 1992 году в Нью-Йорке была принята Рамочная Конвенция ООН об изменении климата. Цель соглашения – стабилизация концентрации парниковых газов на уровне, который предотвратит антропогенное изменение климата. В соглашении отражены национальные квоты на выброс парниковых газов, финансовые механизмы реализации и меры контроля. Согласно договоренности, достигнутой в 1997 году в Киото, к 2010 году США обязались уменьшить эмиссию со своей территории на 8 % от уровня 1990 года, Европа – на 7 %, Япония – на 6 %. Однако, уже в 2000 году Конференция ООН по климатическим изменениям, прошедшая в Гааге, выявила разногласия между Европой и США по квотам на выброс. В марте 2001 года США выходят из Киотского соглашения. Правительство РФ не ратифицировало эти договоренности до сих пор.

По мнению академика Г.С. Голицина, выполнение международных соглашений по защите атмосферы несомненно ведет к совершенствованию техно-логий, но “к борьбе с климатическими изменениями оно имеет… малое отно-шение”. Потепление, вызванное парниковыми газами, неотвратимо и человечеству необходимо готовиться к его приходу.

Ученые Института физики атмосферы РАН установили, что одновременно с увеличением температуры приземной атмосферы в верхних слоях стратосферы отмечается резкое похолодание – на 20^о и более. Это связано с истоще-нием озонового слоя и увеличением в два раза концентрации метана – второго по значению парникового газа после СО₂. В свою очередь, “замораживание стра-тосферы” негативно сказывается на ситуации с озоном.

Межправительственная конференция ООН (Мадрид, 1995) провозгласила потепление научным фактом. Однако, российский географ профессор А.П. Ка-пица считает эту теорию псевдонаучной. По его данным, некоторое потепление последних 30 лет развивается на фоне медленного похолодания. Причем увели-чение содержания СО₂ не предшествует потеплению, а происходит уже после него. Также псевдонаучными называет А.П. Капица представления о механиз-мах возникновения озоновых дыр и настаивает на колебательной природе этого явления. Согласно его оценкам, вулканизм является более мощным источником фреонов по сравнению с антропогенной деятельностью. Таким образом, вклад человека в глобальные климатические изменения продолжает оставаться предметом дискуссий.

Научное течение, акцентирующее внимание на катастрофических послед-ствиях антропогенной деятельности и необходимости принятия незамедлитель-ных мер для оптимизации системы “природа – общество”, известно как эколо-гический алармизм (от фр. alarme – тревога, беспокойство). Прогнозы, выпол-ненные в рамках этого направления, играют роль долгосрочных ориентиров как для развития общества, так и системы научного знания.

Уменьшение общего содержания озона атмосферы и дифференцированное потепление определяют негативные изменения биосферы в целом. Однако, проживанию человека на освоенных, в том числе городских территориях угрожают и другие опасности. Специалистами Военно-медицинской академии установлено влияние на здоровье человека физических полей низкой интенсивности – акустических колебаний, электромагнитного излучения оптического и радиочастотного диапазонов. Например, воздействие звука с частотой 5-100 Гц вызывает ощущение дискомфорта, тревоги и страха, чувство вибрации тела, головокружение и тошноту. В результате увеличивается время зрительной реакции, растет число ошибок операторской деятельности. Входным контуром по отношению к инфразвуку является рецепторное поле всего организма. Поэтому может сформироваться болезнетворный импульс, по силе превосходящий травматический шок, который нарушит функции головного мозга. Колебания с частотой 4 Гц сказываются на работе сердца, с частотой 2-16 Гц – на работе легких.

Акустические шумы в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц воздействуют на органы слуха и другие внутренние органы и также считаются мощным источником опасности. При длительных контактах с источником шума наиболее опасны уровни звукового давления, превышающие 80 дБ_А¹. Для военных специалистов допустимым считается уровень в 90 дБ. Увеличение уровня шума с 70 до 100 дБ снижает вероятность правильного приема сообщений с 75 до 30 %. Так называемая шумовая болезнь может носить специфический и неспецифический характер. В первом случае поражаются органы слуха, во втором – другие органы и системы человеческого организма. В результате обостряется течение гипертонической болезни, возможен атеросклероз сосудов, острое нарушение коронарного и мозгового кровообращения, обострение язвенной болезни.

Ультразвук характеризуется частотой свыше 20 кГц и в основном поражает центральную нервную систему.

На протяжении всей эволюции развитие человека как вида происходило под влиянием физических полей различной природы. И лишь в ХХ веке на его жизнедеятельности начинают сказываться искусственные электромагнитные по-ля, по сути, загрязняющие окружающую среду. Спектр электромагнитных полей простирается от низкочастотного радиоволнового диапазона (3 кГц) до ионизи-рующих излучений (3 000 ГГц). Особо выделяют диапазон от 3 до 30 ГГц, из-вестный как сверхвысокие частоты, или СВЧ-диапазон.

К антропогенным источникам электромагнитного загрязнения окружаю-щей среды относят линии электропередач, радио- и телевизионные передающие станции, радиолакационные и навигационные средства, лазерные маяки. Даже влияние бытовых электроприборов может превышать фоновые характеристики электромагнитного поля. Наиболее неблагоприятные условия складываются в населенных пунктах, расположенных вблизи аэропортов и военных баз. Сниже-ние уровней поля от данных источников невозможно в силу специфики выпол-няемых задач.

Механизмы влияния СВЧ полей на биологические системы изучены до-статочно хорошо и в основном сводятся к тепловым эффектам на уровне мо-лекул, клеток, тканей и органов (табл. 1).

Таблица 1