Курс+лекций+по+уст.+развитию+Миркин

леных вод в Северной Атлантике. Если начнется таяние ледников Гренландии, то воды теплого течения станут более пресными и, соответственно, менее тяжелыми. Они перестанут «тонуть», и «конвейер» передачи тепла с Юга в Северное полушарие остано вится. В результате произойдет не потепление, а похолодание во всех странах Северной Европы (в России похолодает не только в Санкт Петербурге, но и в Москве, а возможно — и южнее).

Потепление в низких широтах может компенсироваться похо лоданием в высоких широтах. Наконец, блокировать парнико вый эффект могут и аэрозоли в атмосфере, которые образуются при повышении концентрации серы в результате сжигания топ лива. Охлаждению атмосферы будет способствовать и увеличение облачности (облака отражают солнечные лучи).

Однако при всей дискуссионности прогноза направления дальнейшего изменения климата бесспорным является факт, что вмешательство человека в атмосферу уже вызвало небывалые ранее стихийные бедствия, свидетельствующие о нарушении климатической системы Земли. Так, 1998 г. стал годом самых опустошительных наводнений за всю историю, от которых по страдало 54 государства. В Китае при наводнении на реке Янцзы погибли 2500 человек, а 56 млн человек остались без крова. Бан гладеш пережила необычайно затянувшийся сезон дождей, в ре зультате которого 2/3 территории страны оставалось под водой целый месяц, 21 млн человек лишились крова, была уничтожена значительная часть урожая риса. На Центральную Америку обру шился ураган «Митч». Скорость ветра достигла рекордной силы — 270 км/ч. Его продвижение на север оказалось заблокиро ванным мощным атмосферным фронтом, и оказавшийся в ло вушке ураган низверг на некоторые районы Центральной Америки до 2 м осадков за одну неделю. Сильнее всего пострадали Гондурас и Никарагуа, которые потеряли 70% урожая. Погибли 11 тыс. человек и столько же пропали без вести. Изменение кли мата учащает штормы и делает их более разрушительными.

В1995 г. была зафиксирована рекордно высокая температура морской поверхности в Северной Атлантике, и в тот же год на регионы обрушилось 19 тропических штормов – это в среднем вдвое больше, чем за каждый из предыдущих 49 лет (Макгинн, 2000).

Дестабилизация климата может приводить и к сильной жаре.

ВТехасе во время такого жаркого периода в 1998 г. от перегрева умерли 100 человек, а в Индии в том же году жертвами небывалой жары стали 3 тыс. человек. Страшная сушь привела к возникно

19

вению беспрецедентных пожаров в Юго Восточной Азии и в рай оне реки Амазонки: горели тропические леса, которые обычно не горят. В 1998 г. из за засухи в России был получен самый низкий за последние 40 лет урожай.

Суммарные экономические потери от стихийных бедствий в 1998 г. составили 72 млрд долл., что превысило прежний рекорд ный показатель 60 млрд долл. в 1996 г.

В зависимости от степени и продолжительности потепления климата уровень Мирового океана может к 2100 г. подняться на 5–95 см. Если подъем уровня береговой линии достигнет отметки 1 м, последствия будут драматичными и разорительными. Будет затоплена большая часть Нью Йорка со всей системой подземного транспорта и аэропортами. Трудно представить себе убытки, ко торые понесут страны, имеющие низменные густонаселенные районы в дельтах рек (Бангладеш, Китай, Египет, Нигерия). По предварительным оценкам Организации экономического сотруд ничества и развития, ущерб для мировой экономики может в 2100 г. приблизиться к 970 млрд долл.

Влияние потепления климата может вызвать широкий спектр косвенных эффектов, так как скажется на функционировании эко систем и санитарных и других условиях жизни, что может обер нуться социально экономическими потрясениями. Так, можно прогнозировать, что переносчики опасных болезней (малярийный комар, брюхоногие моллюски, переносящие шистоматоз) захватят новые широты и высоты. В результате заболеваемость малярией может увеличиться с 2 до 50–80 млн случаев в год. Рост температу ры воды будет способствовать более интенсивному цветению водо емов и размножению холерных вибрионов (возможно появление и новых штаммов). Засухи будут способствовать росту недоедания и голода, что особенно скажется на бедных странах.

1.3.3. Разрушение озонового слоя

Озоновый слой — слой атмосферы (стратосферы) с повышен ным содержанием озона (О3), расположенный на высоте 20–45 км. Содержание озона в нем примерно в 10 раз выше, чем в атмосфере у поверхности Земли. Если весь этот озон собрать и сжать до дав ления, равного давлению атмосферы на уровне моря, то толщина его слоя составит 3 мм.

Озон образуется при поглощении ультрафиолетового излуче ния молекулами кислорода. Атомы кислорода отщепляются от этих молекул и, сталкиваясь с молекулами кислорода, соединя ются с ними. Это же излучение разрушает молекулы озона. Обра

20

зованию озона способствуют электрические разряды и присут ствие в атмосфере оксидов азота и углеводородов. В процессе образования и разрушения озона происходит поглощение ультра фиолетового излучения. Таким образом, озоновый слой защи щает поверхность планеты от избытка ультрафиолетовых лучей, неблагоприятно влияющих на живые организмы.

В настоящее время отмечено ухудшение состояния озонового слоя и образование «озоновых дыр» (областей с пониженным со держанием озона) над полюсами Земли, что представляет эколо гическую опасность. Временные «дыры» возникают также над обширными районами вне полюсов (в том числе и над конти нентальными районами РФ). Причиной этих явлений является попадание в озоновый слой хлора и оксидов азота, которые обра зуются в почве из минеральных удобрений при их разрушении микроорганизмами, а также содержатся в выхлопных газах авто мобилей. Эти вещества разрушают озон с более высокой ско ростью, чем он может образовываться из кислорода под влиянием ультрафиолетовых лучей.

Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероят ность заболевания человека раком кожи. Этим объясняется высо кое распространение этой болезни в Австралии: при населении в 17 млн человек раком кожи ежегодно заболевают 140 тыс. чело век, из которых 1 тысяча умирает.

По последним данным, истощение озонового слоя пагубно влияет на экосистемы океанов, так как ведет к активизации про цесса фотосинтеза и бурному разрастанию фитопланктона и мак роводорослей. Ультрафиолетовое излучение нарушает личиноч ное развитие крабов, креветок и некоторых рыб, и потому играет дважды убийственную роль: воздействует на океанические формы жизни в самый чувствительный и уязвимый период их развития и уменьшает количество необходимых им питательных элементов, что может самым губительным образом сказаться на рыболовстве.

Впрочем, мнение о том, что виновником разрушения озоно вого слоя является только хлор, разделяют не все исследователи этого процесса. Есть мнение, что главным фактором является во дород, выбрасываемый при извержениях вулканов. Эти аргу менты заслуживают внимания: ведь основная промышленность, загрязняющая атмосферу хлором, сконцентрирована в Северном полушарии, а «озоновая дыра» над Антарктидой много больше «дыры» над Арктикой, да и вулканов в Южном полушарии гораздо больше, чем в Северном.

21

1.3.4. Кислотные дожди

Кислотные дожди — это осадки, в которых содержатся серная и азотная кислоты. При выпадении кислотных дождей происхо дит самоочищение атмосферы от загрязнения. Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота предприятиями топливно энергетического комплекса, ме таллургическими и химическими заводами, а также транспор том. Образование кислот из оксидов и воды происходит при участии фотохимических реакций, рН кислотных дождей — 2,6–3,6.

Кислотные дожди вызывают подкисление почв, снижение прироста леса и урожайности сельскохозяйственных культур. Германия ежегодно теряет от этого 4,7 млрд долл., Польша — 2,7, Швеция — 1,5 (Данилов Данильян и др., 2001). При высоких на грузках кислотных дождей может происходить усыхание лесов, гибель рыб и многих других организмов в озерах. Кроме того, кис лотные дожди переводят в растворимое состояние соединения тя желых металлов, которые усваиваются растениями, а затем с пищей попадают в организм животных и человека, что вызывает у них болезни.

Кислотные дожди разрушают памятники архитектуры, спи сок которых достаточно велик. Это — мраморные античные храмы Афин, построенный из известняка Собор Святого Павла в Риме, королевский дворец в Амстердаме, Вестминстерское аббат ство и Тауэр в Лондоне, величественный архитектурный ком плекс Тадж Махал в Индии и др. Белые потеки на стенах зданий и бронзовых статуях — почти обязательное дополнение к архи тектурному облику многих городов Западной Европы.

Вследствие атмосферного переноса загрязнения, ввиду преоб ладания ветров западного направления, европейская часть РФ по лучает значительно больше (примерно в 10 раз) кислотных дож дей от наших западных соседей (ФРГ, Чехия, Словакия, Польша), чем переносится в страны Центральной Европы с терри тории РФ (Данилов Данильян и др., 2001). Главным «экспорте ром» сернокислых осадков оказалась Великобритания, которая «поставляет» в другие страны в 11 раз больше оксидов серы, чем получает сама, за ней следуют Германия, Польша, Чехия и Словакия.

В настоящее время от кислотных дождей в Европе пострадало почти 50 млн га леса, что составляет 35% от общей площади лес ных массивов континента. В некоторых странах (Чехия, Слова кия, Греция, Великобритания, Германия, Норвегия, Польша)

22

доля пораженных лесов составляет более половины общей площади массивов.

Однако в ряде случаев кислотные дожди могут быть полез ными. Если кислотные дожди выпадают в районах распростране ния карбонатных, а особенно щелочных почв, то они снижают ще лочность, увеличивая подвижность элементов питания, их доступность для растений.

В заключение отметим, что одни и те же вещества, загрязняю щие атмосферу, могут быть участниками разных биосферных процессов (табл. 7).

Таблица 7

Источники и влияние на атмосферные процессы основных газов загрязнителей (по: Грейдел и Крутцен, 1989)

Примечание

Знаком +/– показано неоднозначное влияние газа, который в одних условиях может усиливать, а в других — ослаблять атмосферный процесс.

23

1.4. Влияние на гидросферу

Хозяйственная деятельность человека влияет на все составля ющие гидросферы — Мировой океан, континентальные надзем ные и подземные воды, ледники. Мировой океан загрязняется, континентальные воды загрязняются и истощаются. Ледники ис пытывают меньшее влияние, однако они загрязняются атмосфер ным переносом веществ, выброшенных в воздух городами. Кроме того, ускоряется таяние ледников под влиянием потепления кли мата и загрязнения. К примеру, соль, поднимающаяся в атмос феру в районе Аральского моря, достигает ледников Памира, Тянь Шаня и Алтая и ускоряет их таяние. Более подробно рас смотрим загрязнение океана и нарушение человеком естест венного состояния континентальных вод.

1.4.1. Загрязнение Мирового океана

Долгое время считалось, что емкость океана как естественного очистителя безгранична. Однако теперь стало ясно, что загрязне ние морей не менее опасно, чем загрязнение континентальных (пресноводных) водоемов.

В настоящее время 40% населения мира проживает в 100 ки лометровой береговой линии, и на побережьях или вблизи них расположено 2/3 крупных городов мира. Например, плотность населения в 11 китайских прибрежных провинциях составля ет в среднем более 600 человек на 1 км2. Такая концентрация населения пагубно влияет на наиболее продуктивные прибреж ные районы океана. Из этих районов в Мировой океан ежегодно поступает несколько миллиардов тонн жидких и твердых от ходов.

Загрязнение нефтью. Глобальный характер приобретает за грязнение морей нефтью. Наряду с «текущим» загрязнением пе риодически огромное количество нефти попадает в океан при ава риях танкеров. В мире происходит ежегодно до 15 крупных разливов нефти при авариях и до 1000 второстепенных утечек. Наиболее крупные — аварии супертанкера «Амоко Кадис» в 1978 г. (в море вылилось около 200 тыс. т нефти и 4 тыс. т мазута) и танкера «Эксон Валидец» (вылилось 100 тыс. т нефти). Побере жье Бретани, близ которого произошла первая катастрофа, было загрязнено на протяжении 320 км, в борьбе с этим несчастьем приняли участие более 8 тыс. человек. В результате второй ава рии было загрязнено южное побережье Аляски. В 2002 г. боль шой ущерб прибрежным экосистемам Испании и Португалии на несла авария греческого танкера «Престиж».

24

Океан загрязняется в результате выноса в него нефти реками, которые протекают через районы с разрабатываемыми нефтя ными месторождениями. Так, на дне Обской губы (Обь протекает через главные районы добычи нефти в Западной Сибири) осевшая нефть составляет местами 10% донных осадков.

В Балтийском море концентрация нефтепродуктов в 10 раз выше средней в Мировом океане. Наиболее загрязнен Финский залив. В Японском море сильно загрязнен Залив Петра Великого. Нефтяной пленкой покрыта часть поверхности Черного, Азовского и Каспийского морей. Значительным было нефтяное загрязнение Персидского залива в результате войны в Кувейте, когда Ирак взорвал нефтяные скважины.

Свой вклад в нефтяное загрязнение океана вносит добыча нефти на береговом шельфе. Сегодня на шельфе ее добывается уже 30%. Если соблюдаются строгие экологические предписания об изоляции попутных нефтяных вод и их закачке обратно в нефтесодержащие слои, а также принимаются меры, исключаю щие попадание в море самой нефти, то вред от добычи нефти срав нительно невелик. Это показывает опыт Норвегии, где обеспечи вается добыча нефти при минимальном отрицательном влиянии на окружающую среду. Нефтепромысел не становится альтер нативой рыбному промыслу, который в шельфовой зоне особенно успешен.

Однако если эти экологические требования нарушаются, мор ским экосистемам наносится ущерб. Пагубность антиэкологич ной добычи нефти иллюстрирует плачевный опыт эксплуатации нефтяных месторождений на Каспии, где загрязнение моря нефтью достигло того уровня, когда в опасности находятся попу ляции промысловых рыб, в первую очередь осетровых. По нега тивному сценарию развиваются события на береговом шельфе Сахалина, где в Охотском море сосредоточено более половины за пасов морской рыбы и прочих морепродуктов России. Случаются также аварии. Так, в 1977 г. на буровой платформе «Браво» в центральной части Северного моря произошел выброс нефти. За 8 суток было потеряно 13 тыс. т нефти и 19 тыс. м3 газа. Собрать удалось всего лишь 750 т нефти, а остальная ее часть разлилась на площади более 3000 км2.

Один из основных источников загрязнения нефтью морей Се верного Ледовитого океана — Северо Атлантическое течение, ко торое переносит загрязненные воды от побережий промышленно развитых стран Западной Европы. Низкая температура воды этих морей мешает быстро избавиться от загрязнения. Нефть, не раз

25

лагаясь, может сохраняться там до 50 лет. (В более теплых водах морей Тихого океана процесс разложения нефти и других промышленных загрязнителей происходит быстрее.)

Загрязнение твердым мусором. В 1993 г. проведена междуна родная акция по очистке морских побережий от твердых отходов. Около 160 тыс. добровольцев в 33 странах мира «прочесали» более 8 тыс. км побережий. Они собрали почти 5,5 млн предметов, выброшенных людьми в море, а морем — на берег. 58,8% собран ного составляют предметы из пластмасс; 16,8% (около 900 тыс. шт.) — окурки от сигарет с фильтром; 12,7% — бутылки и банки из под напитков, а также пробки и крышечки от них. Рыболовное снаряжение и его остатки (леска, блесны, обрывки сетей, по плавки) составляют всего 1% мусора. Но это самый опасный про цент: запутавшись в обрывках лески или сетей, гибнет немало морских животных.

Загрязнение биогенами. Загрязнение морей стоками, содер жащими фосфор, азот и органические вещества, вызывает их эв трофикацию, что нарушает экологическое равновесие экосистем и ведет к бурному разрастанию фитопланктона и крупных водо рослей. Массовое развитие водорослей получило название крас ного прилива. Такая перенасыщенная фитопланктоном вода имеет цвет от зеленого до коричнево красного. Водоросли препят ствуют проникновению света в воду и расходуют кислород. По причине эвтрофикации значительная площадь Мексиканского залива стала сегодня биологически мертвой зоной. О красных приливах известно с библейских времен, но сегодня их частота катастрофически возросла. Они приносят многомиллионные убытки рыбопитомникам и устричным банкам, отрицательно влияют на популяции промысловых рыб.

Загрязнение тяжелыми металлами. Тяжелые металлы посту пают в моря с промышленными стоками, сбрасываемыми в реки. Наиболее загрязненным является Северное море. Европейские страны (особенно ФРГ) ежегодно сбрасывают в него 11 тыс. т мышьяка, 335 т кадмия, 75 т ртути (кроме того, 150 тыс. т нефти, 100 тыс. т фосфатов, 1,5 млн т азотистых соединений).

Повышается уровень загрязнения Средиземного моря, кото рое древние римляне называли «Маре нострум» («наше море»). По ироничным оценкам современных экологов, оно превратилось в «море монстр», не справляющееся с огромным потоком загряз нителей, которые несут в него Рона из Франции, По из Италии, Нил из Египта. Узкий Гибралтарский пролив и еще более узкий Суэцкий канал не могут обеспечить обмен вод Средиземного моря

26

с Мировым океаном. В будущем положение может еще более ухудшиться. К 2025 г. прогнозируется удвоение населения при морских стран, повышение интенсивности туристского потока в 2,5 раза, увеличение автомобильного парка стран Северной Африки в 13 раз. В Мраморное море сбрасывает свои бытовые стоки, содержащие тяжелые металлы и биогены, 9 миллионный Стамбул.

Сельскохозяйственное загрязнение. Черное, Азовское и Кас пийское моря загрязняются остатками удобрений и пестицидов, которые приносят впадающие в них реки. Неблагоприятное эко логическое состояние Черного моря усугубляется высоким содер жанием сероводорода, который образуется в морских глубинах и делает их безжизненными. Обедняются фауна и флора верхней части толщи воды и прибрежной зоны. Гибнут мидии, которых называют «почками моря» (потому что они фильтруют воду). Гус тые заросли крупных водорослей (особенно филлофоры), зани мавшие раньше более 10 тыс. км2 на северо западном шельфе, теперь сохранились лишь на 1/10 этой территории.

Возможные последствия затопления химического оружия.

Специальным и сложнейшим для решения вопросом является за грязнение океана затопленным химическим оружием. Т.Н. Бори сов (2002) назвал эту проблему «апокалипсис в масштабе Европы». В 1945 г. по соглашению союзников антигитлеровской коалиции (СССР, США, Великобритания) в Балтийском море были затоплены все запасы химического оружия фашистской Германии. Было затоплено 302 875 т боеприпасов, содержащих 14 типов отравляющих веществ, которые составляют 20% от массы боеприпасов. Великобритания и США топили боеприпасы вместе с судами, а СССР — россыпью. Кроме того 120 тыс. т хими ческих боеприпасов Великобритании также было затоплено в Балтийском море. Борисов считает, что на морском дне Балтики захоронено около 500 тыс. т химического оружия.

Скорость коррозии оболочек боеприпасов в балтийской воде составляет 0,1–0,15 мм в год, толщина оболочек в среднем состав ляет 5–6 мм. После осуществления акции прошло более 50 лет, одновременный выброс больших количеств отравляющих ве ществ может произойти в любой момент. Технических проектов по предотвращению этого апокалипсиса пока нет. По предвари тельным расчетам специалистов, очистка дна Балтийского моря обойдется в 2–3 млрд долл.

Поскольку эффектом самоочищения обладают лишь погра ничные слои воды, составляющие не более 2–3% объема Миро

27

вого океана, его экосистемы уже не в состоянии справляться с за грязнением, вызывающим их деградацию. Спасти морские экосистемы можно, лишь значительно уменьшив количество за грязняющих веществ. Контроль загрязнения морей осложняется быстрым перемещением океанических вод течениями.

1.4.2. Загрязнение континентальных водоемов

Континентальные водоемы, как и моря, страдают от загрязне ния. Кроме того, фактором, оказывающим пагубное влияние на многие реки, является большой водозабор, нарушающий их гид рологический режим. Водопотребление в мире постоянно уве личивается. Так, если в 1942 г. оно составляло 1050 км3, то в 1990 г. — уже 4130 км3, в 2000 г. превысило 5000 км3. В РФ в 2000 г. водопотребление составило 85,9 км3, в том числе 69,1 км3 из поверхностных водных источников, около 11,6 км3 из подзем ных источников и 5,2 км3 морской воды.

Тяжелая экологическая ситуация сложилась во многих пре сноводных экосистемах мира. Река Колорадо полностью зарегу лирована многочисленными плотинами и водозаборами, на полив забирается до 90% речного стока. Практически исчезла великая река Хуанхэ, воды которой также разобраны на полив. Кроме того, на ее водном режиме отрицательно сказалось сведение лесов в водосборном бассейне. В верхних и нижних частях бассейна Нила обострились противоречия за использование воды между Эфиопией и Египтом. Эфиопия — бедная страна с ежегодным до ходом на душу населения 100 долл., в Египте доход в 10 раз выше. Однако если не будет стабилизирована численность народонасе ления, обе страны окажутся «в ловушке гидрологической нищеты». Нарастают противоречия из за воды между Израилем, Иорданией и Палестиной (Браун, 2003).

В большинстве районов РФ потребляется воды больше, чем до пускает естественный норматив водопотребления, соответствую щий скорости возобновления забираемой воды (20–30% речного стока), причем ситуация ухудшается. Так, водопотребление в реках Волжского бассейна с 1960 по 1990 г. нарастало со скорос тью 1 км3 в год и увеличилось в 1,6 раза. Чрезмерно высокое водо потребление отмечается из рек Центральной Азии, что приводит к их гибели — так случилось с реками бассейна Аральского моря. Превышение допустимых норм водозабора из рек Сырдарья и Амударья стало причиной усыхания Аральского моря (см. 6.1.4).

Нарушен гидрологический режим в бассейне реки Волги (здесь на 8% территории России проживает 42% населения

28