Эколого-географические проблемы атмосферы

ГЛОБАЛЬНЫЕ, РЕГИОНАЛЬНЫЕ И ЛОКАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Вопросы:

1. Понятие об эколого-географической проблеме.

2. Перечень глобальных экологических проблем и проблем природопользования

3. Экологически значимые характеристики отдельных стран мира;

4. Характеристика эколого-географических проблем (атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы, педосферы).

Понятие «проблема» широко используется в науке и на практике и предполагает возникновение какой-то задачи, как правило, негативной, требующей изучения и решения.

Эколого-географическая проблема означает появление негативных ситуаций во взаимоотношениях между организмами (человеком) и окружающей средой, имеющих простран­ственное выражение. Разбирая сущность этого понятия, А. Г. Исаченко понимает под ними проблемы жизнеобеспечения человечества не­обходимыми средствами существования, т.е. оптимальными условиями жизни и деятельности. В практическом плане основная сущность этих проблем сводится к сохранению среды обитания людей и разработке мер защиты природной среды. Б. И. Кочуров связывает экологические проблемы с нарушени­ем структуры и функционирования природных систем, приводящим к социальным и экономическим последствиям (табл. 1).

Таким образом, экологические проблемы близки по своему содер­жанию к проблемам природопользования. Так, Т. Г. Рунова, И. Н. Вол­кова и Т. Г. Нефедова из всего многообразия проблем природопользова­ния выделяют экологические. В качестве проблемной эти авторы назы­вают «такую ситуацию в состоянии природной среды, которая возникла в результате антропогенного воздействия и содержит опасность для здо­ровья людей, условий их проживания и работы, для саморазвития при­родных комплексов и сохранения их свойств как ресурсо- и средовоспроизводящих систем».

Таблица 1 Основные экологические проблемы при различных видах антропогенных воздействий

Вид антропогенного воздействия	Экологические проблемы
Охотничье промысловое хозяйство	Б
Выпас скота	Б, П
Рубки леса	Б, П, В
Богарное земледелие	П, Б, В
Осушение	П, В, Б, Н
Орошение	П, В, Н
Гидротехническое строительство	Н, В, П, Б
Урбанизация, обрабатывающая промышленность	А, Н, В, Б, П
Транспорт	А, Н, П, Б, В
Поиск и добыча полезных ископаемых	Н, В, Б, П, А
Тепловая энергетика	А, В, Б, П

Примечание. Виды воздействия расположены в порядке убывания значимости. Условные обозначения: А — загрязнение атмосферы; В — загрязнение и истощение вод, нарушение водного режима; П — деградация и загрязнение почв; Б — деградация и исто­щение биоты; Н — комплексное нарушение земель и разрушение локальных геосистем.

Какие же экологические проблемы необходимо учитывать в первую очередь? Наиболее полный их список приводит Н. Ф. Реймерс. Основные экологические проблемы ныне хорошо известны и широко обсуждаются в научной, популярной и газетно-журнальной печати. Они следующие:

■ изменение климата (геофизики) Земли на основе усиления теп­личного эффекта, выбросов метана и других низкоконцентри­рованных газов (малых газовых примесей), аэрозолей, легких радиоактивных газов, изменения концентрации озона в тропо­сфере и стратосфере;

■ замусоривание и иное загрязнение ближайшего космического пространства;

■ общее ослабление стратосферного озонового экрана, образова­ние большой «озоновой дыры» над Антарктидой, малых «дыр» над другими регионами планеты;

■ загрязнение атмосферыс образованием кислотных осадков, силь­ноядовитых и пагубно действующих веществ в результате вто­ричных химических реакций, в том числе фотохимических (в этом состоит одна из основных причин разрушения озоново­го слоя, на который воздействуют фреоны, водяные пары, веще­ства типа NOx, малые газовые примеси);

■ загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактив­ных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосфе­ры, поступление в него антропогенных нефтепродуктов, других загрязняющих веществ, особенно тяжелых металлов и сложно-органических соединений, подкисление мелководий за счет за­грязненной S02 и NOx атмосферы, нарушение естественных эко­логических связей между океаном и водами суши в связи со стро­ительством плотин на реках;

■ истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континен­тальных водоемов и водотоков, подземных вод, нарушение ба­ланса между поверхностными и подземными водами;

■ радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых ре­гионов, особенно в связи с эксплуатацией атомных устройств, чернобыльской аварией и испытаниями атомного оружия;

■ изменение геохимииотдельных регионов планеты в результате, например, перемещения тяжелых металлов и концентрации их на поверхности Земли при нормальной дисперсности в лито­сфере;

■ продолжающееся накопление на поверхности суши ядовитых и радиоактивных веществ, бытового мусора и промышленных от­ходов, особенно почти неразложимых и очень стойких, типа по­лиэтиленовых изделий, других пластмасс и т.п.; возникновение вторичных химических реакций во всех средах с образованием токсичных веществ;

■ нарушение глобального и регионального экологического равно­весия, соотношения экологических компонентов, в том числе сдвиг экологического баланса между Океаном, его прибрежны­ми водами и впадающими в него водотоками;

■ опустынивание планеты в новых регионах, расширение уже су­ществующих пустынь, углубление процесса опустынивания;

■ сокращение площади тропических и северныхлесов, ведущее к дисбалансу кислорода и усилению процесса исчезновения ви­дов животных и растений;

■ освобождение и образованиев ходе названного процессановых экологических ниши заполнение их нежелательными организ­мами — вредителями, паразитами, возбудителями новых забо­леваний растений и животных, включая человека;

■ абсолютное перенаселение Земли и относительное демографи­ческое переуплотнение в некоторых ее регионах;

■ ухудшение среды жизни в городах и сельской местности, увели­чение шумового воздействия, стрессов присутствия, загрязнения воздуха промышленностью, транспортными средствами, зри­тельного подавления человека высокими зданиями, возникно­вения «грусти новых городов», дискомфорта обезличенного стро­ительства, напряженного темпа городской жизни и потери социальных связей между людьми; возникновение «психологи­ческой усталости».

Большинство перечисленных проблем широко освещено в печати. Менее известны проблемы антропогенного освобождения экологиче­ских ниш и заполнения их вредными и опасными организмами, в том числе болезнетворными (вероятно, таков был механизм распростране­ния вируса иммунодефицита человека — ВИЧ, вызывающего пока не­излечимое заболевание — СПИД, и возбудителя лейкозов скота). Од­нако среди проблем экологии эта одна из самых острых и потенциаль­но опасных. Как отмечает Н. Ф. Реймерс, именно возникновение новых летальных заболеваний наиболее вероятно в процессе вполне воз­можного самоизреживания популяций человека, достигших аномаль­но больших размеров. В природе это естественный процесс, относящий­ся к экологическим факторам, зависящим от плотности населения популяции. Популяционные взрывы обычно сопровождаются возник­новением вспышек заболеваний. У людей помимо контролируемых бо­лезней (чума, желтая лихорадка) закономерно должны возникать но­вые, ранее не проявлявшиеся или не существовавшие. Например, уже были вспышки «болезни легионеров», синегнойной инфекции в родиль­ных домах и др.

■ Демографическая проблема относится к одной из самых тяжелых в связи с тем, что для ее решения требуется наиболее длительный период времени — не менее трех-четырех поколений, т.е. около века. Инерция размножения ведет к увеличению числа особей даже после того, как прирост становится отрицательным.

■ Поскольку человечество стало глобально целостным физически, политически и экономически, но не социально, сохраняется угроза во­енных конфликтов. Увеличение численности населения в развивающих­ся странах и их промышленное развитие вызывает вторую волну эколо­гического кризиса. Она намного опаснее первой, поскольку накладыва­ется на нее. Если экологический кризис в развитых странах был связан в основном с крупной промышленностью, то его новая фаза будет опре­деляться множеством мелких предприятий. Промышленные гиганты можно сравнить со слонами, мелкие — с саранчой. Одновременное на­шествие саранчи и слонов, еще не ставших ручными в ходе постиндуст­риального развития, грозит окончательно разрушить биосферу планеты.

■ Экологически значимые характеристики отдельных стран показа­ны в табл. 2.

Таблица 2. Экологически значимые характеристики отдельных стран (в % к мировому уровню)

Характеристика	Россия	Герма­ния	Фран-ния	Велико­британия	США
Территория		0,26	0,42	0,18
Лесопокрытая площадь		0,25	0,35	0,05
Площадь внетропических лесов		0,62	0,88	0,13
Площадь «диких» земель					0,7
Длина морского побережья		0,4	0,57	2,1	3,3
Площадь охраняемых территорий		0,94	0,57	0,53	13,5
Возобновимые ресурсы речных вод	9,2	0,23	0,42	0,29	6,1
Население	2,6	1,42	1,0	1,0	4,6
Городское население	4,3	2,73	1,63	2,0	7,8
Плотность населения (мир = 100%)
Площадь пашни	9,2	0,82	1,32	0,45	12,9
Площадь пастбищ	2,3	0,15	0,32	0,32	7,1
ВВП	1,2	7,91	5,38	4,36	26,6
Производство электроэнергии	6,7	4,75	4,35	2,95	32,4
Производство электро­энергии на АЭС	5,5	7,0	17,0	4,1	28,1
Потребление энергии	9,2	4,2	2,8	2,9	25,1
Выбросы в атмосферу: СО2 SO2 N02 СО	8,0 6,29 6,0 7,5	3,6 2,3 4,2 5,2	1,5 0,4 2,2 5,5	2,4 0,7 3,4 3,2	24,1 12,4 30,9 44,6
Твердые вещества	5,2	2,3	0,4	0,7	12,4
Крупные водохранилища:
количество		0,5	1,0	0,5
суммарный полный объем		0,03	0,1	0,04
Использование водных ресурсов	2,78	1,42	1,16	1,07	14,42
Вложение техногенной энер­гии на единицу территории (мир = 100%)		1 900		1 613

Целесообразно выделить группу теоретических проблем, в той или иной степени связанных с экологией, геоэкологией и природопользова­нием. X. Лезер считает «теоретические» проблемы «практически­ми» с той лишь разницей, что первые требуют объяснения их смыслово­го значения, а вторые предполагают практическое решение. Основной теоретической проблемой следует признать «теорию экологического планирования» и «теорию экологической политики», которые широко дискутировались в зарубежной литературе. Но даже тео­ретизирования по этому поводу выдвигали на первый план практиче­ские стороны проблемы в их прагматическом смысле.

В нашей стране также не обошли стороной теоретические геоэколо­гические проблемы. Институт географии АН СССР в 80-е гг. выпустил несколько книг под редакцией В. С. Преображенского, посвященных рассмотрению, в том числе и с теоретических позиций, геоэкологичес­ких подходов к проектированию и планированию. Здесь теория и практика в рассмотрении и решении столь сложных проблем, к кото­рым, безусловно, относятся экологические, неразделимы.

Эколого-географическую проблему можно рассматривать как поня­тие, близкое к проблеме природопользования.

В связи с этим целесообразно объединить их в пять больших групп по принадлежности к основным компонентам природной среды.

1. Эколого-географические проблемы литосферы

Исключительно сложный морфологически и генетически рельеф вместе с верхней частью земной коры испытал и испытывает воздей­ствия человека, связанные с разработкой разнообразных полезных ис­копаемых, прокладкой дорог, со строительными работами (например, сооружение ГЭС) и с другими видами воздействий.

С эколого-географических позиций исключительно важна сама фи­зическая поверхность Земли как универсальный интегрирующий фак­тор, с которым связано ключевое понятие «местоположение», рассмат­риваемое как ячейка географической оболочки и биосферы. Роль рельефа сводится к возникновению направленного потока вещества, обусловленного гравитационной энергией. Усиленный человеческой деятельностью, этот поток приводит к существенным изменениям при­родной среды и возникновению экологических проблем. Степень ант­ропогенного воздействия с каждым годом возрастает все быстрее и ста­новится сравнимой с природными процессами, прокладывая принципи­ально новые пути перемещения вещества и энергии. Отрицательные последствия, проявляющиеся в отраслях, опирающихся на прямое исполь­зование источников природных ресурсов, передаются в смежные отрас­ли, которые менее тесно связаны с природой. Этим вызываются или углубляются изменения во всех звеньях хозяйственного механизма Горные выработки изменяют не только ландшафты, но и протека­ние геохимических процессов. Хорошая проницаемость отвалов приво­дит к миграции химических элементов и дополнительному загрязнению, вплоть до образования геохимических аномалий. В состав сопутствую­щих элементов большинства месторождений входят химические элемен­ты, вредные для человека (свинец, ртуть, кобальт, цинк, кадмий). Вся эта информация должна не просто учитываться, а включаться в экологиче­скую оценку территории. «Природные геохимические аномалии с эко­логических позиций в период геологической разведки могут быть интер­претированы как зоны загрязнения, ограничивающие возможности при­родопользования при функционировании горных предприятий».

В настоящее время в большинстве осваиваемых месторождений по­лезных ископаемых (например, Калгутинское полиметаллическое на Алтае, Абазинское железорудное в Саянах и ряд других) не учитывается негативное воздействие на здоровье человека основного компонента (асбеста) и сопутствующих элементов.

С эколого-географических позиций необходимо получить фоновые геохимические характеристики конкретных ландшафтов (например, до уровня сложных урочищ). Это позволяет интерпретировать фактиче­ские материалы, проводить типизацию и районирование территории, чтобы выявить наиболее приемлемые пути размещения горно-обогати­тельных фабрик, отвалов, мест сезонного или временного проживания населения. Экологическая интерпретация геохимических данных с кар­тографированием полей концентраций и потоков рассеяния способству­ет биохимическим оценкам с установлением нормативов безопасного земле- и водопользования, степени концентрации в отвалах вредных компонентов. Однако отсутствие опыта учета при экологическом нор­мировании природных геохимических аномалий может приводить к неоправданным ограничениям хозяйственной деятельности.

Кроме изменения геохимических характеристик, к эколого-географическим проблемам литосферы можно отнести усиление трещиноватости и оседание горных пород, образование провалов.

Совершенно очевидно, что возникновение эколого-географических проблем литосферы влечет за собой возникновение проблемных ситуа­ций в других компонентах природной среды, прежде всего в гидросфере.

2. Эколого-географические проблемы гидросферы

Глобальный процесс ухудшения окружающей среды не обошел сто­роной и водную оболочку. Возросшее антропогенное воздействие ведет к изменению как водных запасов и гидрологического режима, так и ка­чества вод. Уже сейчас можно связывать ускорение таяния ледников с повышенной загрязненностью их поверхности под влиянием техноген­ного фактора, а изменение гидрологического режима, например, с сельскохозяйственной деятельностью. Все это ведет к ухудшению каче­ства воды и нарушению здоровья человека.

Генетическому анализу качества воды посвящена работа Н. И. Алек-сеевского, в которой он вводит понятие «экологическое качество воды». Под ним понимается совокупность свойств, определяющих при­годность водных ресурсов для конкретных видов водопользования, от­ражающих условия существования социально-природных систем, зам­кнутых на водные объекты.

Безусловно, наиболее серьезным фактором ухудшения качества воды является химическое загрязнение, способное привести к кризисному состоянию водных объектов, а в конечном итоге и к экологическому бед­ствию. Но кроме химического загрязнения на качество воды влия­ют и такие факторы, как мутность и плотность воды, концентрация мик­роорганизмов, расход воды, обусловленные естественными причинами.

Таким образом, как отмечает Н. И. Алексеевский, качество воды генетически связано с комплексом естественных и антропогенных фак­торов трансформации потока вещества различной природы в водных объектах. Если суммарный перенос вещества обозначить через R, то его величину можно представить в виде:

R=Q (pb+p+s+С+Т),

где Q — расход воды;

pb — плотность воды;

р — мутность воды;

s — концентрация химических веществ;

С — концентрация микроорганизмов;

Т — температура воды.

Из анализа уравнения следует, что величины суммарного переноса вещества и качества воды испытывают колебания при совместном из­менении расхода воды, гидрофизических и гидробиологических харак­теристик или при сохранении неизменности некоторых из них.

Интегральные шкалы изменения качества воды первоначально бу­дут создаваться на основе экспертных оценок, а их уточнение и совер­шенствование станут возможными по мере накопления информации о роли конкретных видов загрязнений в формировании качества воды.

Наряду с загрязнением жидкой фазы воды для горных областей ха­рактерно накопление вредных веществ в снежно-ледниковой толще.

В результате вовлечения техногенных элементов в круговорот ве­щества (особенно активизировался этот процесс во второй половине двадцатого столетия в связи с созданием предприятий горно-химиче­ской промышленности) изменился ход естественных геохимических процессов. Одним из негативных последствий этого стала аккумуляция токсичных металлов в ледниках.

Полученные данные не вполне согласуются с представлением о лед­никах как накопителях чистой воды. Сопоставление результатов с принятыми в настоящее время ПДК обнаружило довольно значительное, по содержанию тяжелых металлов, загрязнение ледников Алтая. Обра­щает на себя внимание и то, что опубликованные данные о ледниках Кавказа, Средней Азии и Казахстана показывают меньшее содержание токсичных элементов, чем на Алтае.

Качество воды тесно связано с количественными характеристика­ми, прежде всего с изменением (чаще в сторону уменьшения) суммар­ного стока. Снижение речного стока или сокращение запасов воды в озеpax происходит под влиянием не только антропогенных факторов. Гло­бальные климатические изменения также способны вызывать нарушение сложившихся систем тепло- и влагооборота в пределах круп­ных речных бассейнов и территорий, следствием чего может быть умень­шение или увеличение водных ресурсов.

В соответствии с существующими сценариями возможных измене­ний климата, связанных с антропогенным воздействием на атмосферу, составлена табл. 3 сезонных изменений температуры и осадков для Се­верного полушария при повышении средней глобальной температуры воздуха на 1 и 2°С.

Таблица 3 Ожидаемые изменения водных ресурсов Оби и Енисея при глобальном потеплении климата на 1 и 2°С

Река	Естествен­ные водные ресурсы, км3 в год	Изменение атм. осад-	Изменение температуры воздуха в период	Измене­ние вод-
ков, мм в год	холодный	теплый	ных ре­сурсов, км3 в год
1°С	2°С	1°С	2°С	1°С	2°С	1"С	2°С
Обь				2,7	6,6	2,3	2,3	-17	3,0
Енисей				3,0	7,3	3,2	2,2

Наряду с отмеченными выше экологическими проблемами в водной оболочке, имеющими ярко выраженную географическую обусловлен­ность, существуют и такие, как усиление водной эрозии, изменение рус- /' ловых процессов, общее обводнение одних территорий и иссушение других. Однако в горных регионах они выражены не столь отчетливо, как на равнинах.

Эколого-географические проблемы атмосферы

В наиболее обобщенном виде эколого-географические (геоэкологические) проблемы атмосферы Земли рассмотрены в учебном пособии «Основы геоэкология». В настоящее время нет прямых доказа­тельств проявившегося антропогенного изменения климата, хотя и очевидны физические процессы, которые неизбежно приведут к измене­нию климата Земли в будущем. Наиболее серьезные изменения клима­та следует связывать с четырьмя факторами, имеющими ярко выражен­ное пространственное распределение:

1)загрязнением атмосферы взвешенными частичками ;

2)поступлением в атмосферу углекислого газа;

3)образованием «парникового эффекта»;

4)разрушением озонового слоя.

Загрязняют атмосферу в первую очередь различные взвеси, наблю­даемые в виде дымки, тумана или смога. Они обычны в межгорных кот­ловинах в зимнее время, когда холодные массы воздуха стекают вниз и при отсутствии ветра могут здесь долго застаиваться. Если в этих кот­ловинах находится населенный пункт, то поступающие в атмосферу выбросы промышленных предприятий, как и любые другие, способству­ют созданию проблемной экологической ситуации. В качестве примера крайне негативных последствий можно привести обстановку в зимнее время в крупных городах, где высок процент легочных заболеваний, обусловленных названным фактором.

Более вредное воздействие на здоровье человека оказывают тяже­лые металлы. Источником загрязнения воздуха могут быть металлур­гические комбинаты и другие промышленные предприятия, а также транспорт, использующий в качестве топлива этилированный бензин. Продукты его сгорания вдыхаются человеком, вызывая различные за­болевания, или аккумулируются в различных средах: воде (ледниках, озерах), почве, растениях и животных. Особенно ощутим стресс, вы­званный загрязнением у растений. Они переносят его до определенного уровня без видимых последствий, но в дальнейшем даже слабое увели чение концентрации вредных веществ в атмосфере или длительное воз­действие загрязнителя превышает предел устойчивости вида и ведет к резкому падению его прироста или гибели.