Общие проблемы природопользования и антропогенного преобразования биосферы

Биосфера испытывает все усиливающееся мощнейшее негативное воз­действие со стороны современной промышленности и сельского хозяйства. Только в России в настоящее время функционирует около 28 тыс. предпри­ятий, в том числе 428 металлургических, 625 химических и нефтехимичес­ких, 5 429 машиностроительных и т.д., выбрасывающих свыше 4 тыс. ви­дов неутилизируемых химических соединений. Кроме того, на территории России эксплуатируются более 1 500 химических и биологических объектов повышенной опасности, размещаются десятки тысяч километров магист­ральных газо-, нефте- и продуктопроводов, транспортируются сотни тысяч взрыво- и пожароопасных продуктов и отравляющих веществ. Серьезную проблему в обществе представляют и несовершенные технологии хранения, утилизации и уничтожения оружия массового поражения.

К настоящему времени в России насчитывается около 100 тыс. опасных производств и объектов. Из них около 1500 ядерных и 3 000 химических объек­тов обладают повышенной опасностью. Существенным загрязнителем биосфе­ры являются и военные ведомства. Так, в одном из хозяйств Энгельсского рай­она Саратовской области длительное время без видимых причин умирали ябло­ни. Деревья засохли на площади 5 га в самом зените плодоношения. Причину установили после того, как взяли на анализы пробы почв погибшего сада: высо­кое содержание авиационного керосина. Источник загрязнения подземных грун­тов и вод оказался рядом с садом — авиационная база Минобороны с двумя подземными хранилищами топлива. К сегодняшнему дню площадь загрязне­ния составляет уже 673, 7 га. Количество нефтепродуктов, находящихся в поч-во-грунтах и подземных водах, — более 460 тыс. т.

В последнее время подобные случаи в российской действительности име­ют широкое распространение. Так, например, в г. Ейске Краснодарского края аналогичное саратовскому подземное «керосиновое озеро» захватило площадь 36 х 6 км. По оценкам геологов, под землей скопилось до 180 тыс. т керосина, который «разбавляет» воды Азовского моря в объеме до 50 т ежегодно.

Практически любые как природные, так и техногенные процессы вызы­вают химические преобразования горных пород, почв, поверхностных и под­земных вод, атмосферы, биоты, т.е. изменения характеристик их геохими­ческих полей: состава и концентрации химических элементов, их соотноше­ний, характера взаимосвязи между ними и т.д. Взаимодействие и трансфор­мация потоков веществ, связанных с разнонаправленными природными и техногенными процессами, выражаются в конечном счете в миграции хими­ческих элементов и соединений во всех составляющих компонентах окружа­ющей среды.

Еще в 1912 г. в журнале «Природа» А.Е. Ферсман впервые обращается к проблеме геохимического воздействия человека на природные равновесия. Горы пустой породы вблизи шахт, долины, засыпанные шлаками, тысячи фабричных труб, выбрасывающих в атмосферу угольную кислоту, — все это, изученное им в промышленных районах Германии и Бельгии, дало импульс для развития нового научного направления в области исследования биосфе­ры — геохимии техногенеза. Под техногенезом подразумевается совокуп­ность химических и технических процессов, производимых деятельностью человека и приводящих к перераспределению масс земной коры. Техногенез есть результат геохимического воздействия промышленности на окружаю­щую среду. В работах 30-х гг. XX в. А.Е. Ферсман указывал на огромную силу следующих процессов, преобразующих биосферу:

• накопление громадных масс промышленных отходов;

• рассеивание различных антропогенных продуктов (в первую очередь металлов);

• загрязнение воздуха сернистым ангидридом и углекислым газом;

• вынос биогенных элементов из почвы с урожаем;

• вспашка как фактор взаимодействия почвенного материала с газами атмосферы;

• влияние ирригации на геохимическое изменение грунтов.

А.Е. Ферсман подчеркивал, что хозяйственная и промышленная деятель­ность человека по масштабу и значению сделалась сравнимой с процессами самой природы.

Вопросы глобального изменения литосферы человеком подробно изуча­лись и английским ученым Р. Шерлоком. Он охарактеризовал следующие процессы:

• антропогенную денудацию и аккумуляцию (возникающие при горных разработках);

• различные виды нарушения режима и истощения подземных вод;

• создание неизвестных в природе горных пород (кирпича, стекла, фар­фора, шлака и т.п.);

• техногенное изменение деятельности рек, подпруживание озер и об­разование других видов водохранилищ;

• оседание местности при понижении горизонтов подземных вод или подработке территории;

• усиление или ослабление морской абразии.

В принципе любая деятельность человечества обычно сопровождается загрязнением, обеднением и деградацией биосферы. Непрерывный рост го­родов, сокращение площадей лесов, травяного и почвенного покрова, рост выбросов твердых, жидких и газообразных отходов привели к тому, что природные объекты оказались неспособными усваивать или полностью раз­рушать вредные компоненты, в результате чего происходит увеличение об­щего загрязнения биосферы.

Антропогенные изменения в той или иной мере уже охватили почти всю поверхность Земли. При этом изменяются площадь, состав и географическое размещение растительного покрова. Например, ежегодно сводится около 62 тыс. км² лесов и 155, 4 тыс. км² подвергается деградации, а за истекшие не­сколько сотен лет уничтожено около 2/3 лесов, что вызвало изменение кли­мата, активизировало поверхностный сток, эрозию, а также понижение уров­ня грунтовых вод и другие негативные процессы. Климатические изменения объясняются тем, что имеющаяся до уничтожения растительность фильтро­вала (кроны хвойных деревьев на 1 га ежегодно задерживают свыше 32 т пыли, дубовых — 56 т, а буковых — 63 т) загрязнения атмосферы и улучшала ее состояние, выделяя антисептические фитонциды (если в 1 м³ воздуха боль­ших городах содержится около 36 000 бактерий, то в лесу — всего 490).

Леса поставляют 1/3 кислорода воздуха и являются поглотителями уг­лекислоты и токсичных газов. Они уменьшают аэрозольное помутнение на 20-40 %, увеличивают ультрафиолетовую радиацию на 15-20 % и уменьша­ют концентрацию выхлопных газов на 5-40 %. Расчеты показывают, что леса Земли содержат почти столько же углерода, сколько его находится в атмосфере. Один гектар леса способен выделить 10 т кислорода. За счет фо­тосинтеза в воздух природных лесов выделяется более 300 наименований химических веществ, ароматических соединений а эфирных масел, 1 га ли­ственного и хвойного лесов выделяют 2-4 кг таких веществ соответственно. Около 25 % добытой в России древесины составляет древесное топливо. Для сравнения в Индии эта величина равна 90 %, в Китае — 70 и в США — 20 %.

Леса также выступают в роли регулятора температуры атмосферы и по­верхностной области земной коры, смягчая климат. Поэтому в странах

умеренного пояса, покрытых большими лесами, лето обычно короткое, хо­лодное и влажное, а зима более умеренная, сухая и продолжительная. Леса способствуют накоплению влаги, усиливают инфильтрацию осадков и по­вышают уровень грунтовых вод. Так, леса на площади 100 тыс. м² увеличи­вают питание грунтовых вод на 0, 3-0, 8 км³.

Человечество кардинально и зачастую бесконтрольно преобразует боль­шинство характеристик биосферы, главными из которых являются загряз­нение и трансформация климата на планете. Среди многообразия антропо­генных изменяющих климат факторов выделяют две основные группы, вли­яющие на состояние и динамику атмосферы и подстилающей поверхности. К важнейшим из них, формирующим многолетний режим погоды, отно­сятся приход и расход солнечной энергии, атмосферная циркуляция, верти­кальный тепло- и влагообмен, а также взаимодействие тепла и влаги в сис­теме «атмосфера— подстилающая поверхность».

Антропогенному воздействию наиболее подвержены прямая солнечная радиация и отражающие свойства поверхности Земли, которым и принадле­жит основная роль в общем радиационном балансе. Так, загрязнение снижа­ет исходную прозрачность атмосферы и уменьшает прямую солнечную ра­диацию вследствие ее поглощения аэрозольными и твердыми взвесями. В результате человеческой деятельности уменьшение прямой радиации колеб­лется на разных территориях в пределах от 1 до 50 % и более. В связи с этим ухудшается их освещенность и на планету поступает меньше тепла.

Большая роль в аккумулировании радиации и формировании теплового режима принадлежит альбедо, т.е. отражательной способности различных поверхностей (табл. 2.1).

В настоящее время альбедо Земли изменяется в направлении пониже­ния отражательных свойств и в связи с этим на ее поверхности повышается температура. Существенными факторами понижения общего альбедо Зем-

Таблица 2.1