Разрушение озонового слоя

Другой глобальной проблемой, связанной с антропогенным воздействием на атмосферу, является разрушение озонового слоя в верхних слоях атмосферы (на высоте 18-26 км). Есть основания полагать, что в этом повинны также и жёсткие космические излучения, активность которых возросла в последние годы. Таким космическим телом, мощно влияющим на климат и события на Земле, является, например, Ригель[4] Ориона [18].

Как формируется озоновый слой? Какую роль он играет? Как может сказаться его истончение на животном и растительном мире Земли? Какие антропогенные газовые выбросы влияют на содержание озона в верхних слоях атмосферы?

Общая масса озонового слоя меньше одной миллионной доли массы всей атмосферы. Формируясь под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца, он задерживает жёсткое ультрафиолетовое излучение. Это оберегает животный и растительный мир от вредных мутаций. Уменьшение озонового слоя на 1% влечёт увеличение ультрафиолетового излучения на 1, 5% и рост онкологических заболеваний на 6%. По сообщениям 1999 года, за 20 лет содержание озона в атмосфере уменьшилось на 10-20%.

Впервые озоновую дыру над Антарктидой обнаружили с космического спутника в 1979 г. Её площадь растёт. В 1999 году она составила 27, 3 млн. км ² , что в 1, 6 раза больше площади России. Эта озоновая дыра смещается. Установлено, что в периоды появления её над Австралией у населения этого континента возрастает число раковых заболеваний кожи.

Зимой 1992 г. было отмечено снижение содержания озона над приполярными и умеренными широтами Северного полушария. На территории нескольких миллионов квадратных километров, охвативших Архангельск, Санкт-Петербург, Ригу, Москву, его концентрация уменьшилась на 15-20%. В 1994 г. уменьшение толщины озонового слоя было отмечено на огромной территории от побережья Северного Ледовитого океана до Крыма, над Западной и Восточной Европой. В феврале 1995 г. над всем Северным полушарием зарегистрировано рекордное снижение озона – на 40%, а в середине марта – даже до 50%. В марте 1997 г. озоновые дыры появились над Ленинградской, Псковской, Новгородской областями, над Восточной Сибирью, Якутией и центром Красноярского края.

Полагают, что одной из причин разрушения озонового слоя является производство хлорфторуглеводородов (фреонов), которые сохраняются в атмосфере до 60-100 лет. Под действием ультрафиолетовых лучей они разрушаются и освобождают хлор, который вступает в реакцию взаимодействия с озоном. При этом каждый атом хлора способен прореагировать со 100 тыс. молекул озона, разрушая их.

Разрушающее действие на озоновый слой атмосферы оказывает также твёрдотопливная ракетная система – ускоритель американских “Шаттлов”. В процессе подъёма до высоты 50 км “Шаттл” выбрасывают в атмосферу 187 т хлора и его соединений, 7 т окислов азота и 177 т окислов алюминия в виде аэрозолей. За один полёт “Шаттл” уничтожает до 10 млн. т озона при содержании его в атмосфере в количестве всего лишь 3 млрд. т.

Разрушительное действие на озон в верхних слоях атмосферы оказывают также отработанные газы суперлайнеров с потолком полета 10 км и более.

Фреонам, выброшенным в атмосферу в наши дни, предстоит около 8-12 лет, чтобы достичь озонового слоя верхних слоёв атмосферы, где они будут в течение многих десятилетий разрушать молекулы озона. Такова цена непродуманных технических внедрений с неизвестными последствиями. Необходима разработка принципиально иных систем ускорителей космических кораблей и самолётов, полное прекращение производства фреонов, чтобы восстановить количество озона в атмосфере и сохранить жизнь на Земле [35, 81].

Несмотря на международные договорённости по улучшению экологической ситуации на планете (конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г., Международная конференция в Киото в декабре 1997 г., Международная конференция в Йоханнесбурге в 2002 г. и др.) экологи оценивают их результаты в целом как неутешительные. Разрушающее действие на биосферу Земли, в том числе хлорфторуглеводородов (фреонов), продолжается. Намеченные мероприятия по улучшению экологической ситуации практически оказались невыполненными. Экологическая безопасность мирового сообщества находится в кризисном состоянии.

2.5. Кризисное состояние водных бассейнов и проблема их экологической безопасности

Вода играет важнейшую роль в жизни животного и растительного мира Земли. Мировой океан, а не суша является основным поставщиком органического вещества биосферы Земли. В него ежегодно поступает около 6 млрд. тонн углерода, из которых примерно половина поглощается обитающими в нём растениями (водорослями и др.). Они же поставляют и кислород.

Человек наносит огромный ущерб мировому водному бассейну. В настоящее время реки, озёра, моря и океаны загрязнены громадным количеством разнообразных промышленных продуктов, поступающих со стоками и с атмосферными осадками. Это наносит огромный, а порой непоправимый ущерб водным животным и растениям, а через них и человеку. В связи с неуклонно нарастающим хищническим уничтожением лесов, а также их гибелью вследствие воздействия токсических веществ антропогенного характера и пожаров мировой океан приобретает всё большее значение в круговороте углерода и кислорода.

Большую тревогу вызывает угнетающий (ингибирующий) ферментативную активность эффект ксенобиотиков (чужеродных для природы Земли веществ антропогенного характера) на фотосинтез, осуществляемый водорослями и фитопланктоном. К ингибиторам фотосинтеза относятся некоторые соединения серы, азота, тяжёлые металлы (кадмий, никель, таллий, свинец, цинк и др.), гербициды, моющие средства – поверхностно-активные вещества (ПАВ). Лишь Великобритания ежегодно сбрасывает по всему побережью 9 млн. тонн сточных вод, содержащих азотные и фосфорные удобрения, полихлорвинилы, тяжёлые металлы, пестициды, и другие ксенобиотики. Южная часть Северного моря загрязняется промышленными и сельскохозяйственными стоками, поступающими в реки промышленно развитых стран Западной и Центральной Европы. В результате скопления нитратов, фосфатов и других токсических веществ в шельфе Северного моря с непомерно большой скоростью размножаются морские водоросли. Бактерии, участвующие в разложении погибших водорослей, потребляют практически весь растворённый в воде кислород. Это ведёт к гибели рыбы и других животных. Кроме того, содержащиеся в сточных водах фосфаты стимулируют выделение водорослями и фитопланктоном диметилсульфида. Его концентрация максимальна в местах скопления водорослей. Окисляясь кислородом воздуха, диметилсульфид образует двуокись серы, которая на 25% повинна в кислотных дождях над территорией Европы.

Ингибирующий эффект ксенобиотиков может быть прямым и опосредованным. Например, никель оказывает прямое действие на процесс фотосинтеза. ПАВ действуют опосредованно: вследствие экранизирующего эффекта. Так, ПАВ, имеющие в своём составе фенольные структуры и спектры поглощения фотосинтезирующей активной радиации в диапазоне от 380 до 720 нм (например, лигнины, фенолы, гуминовые и другие вещества), служат экраном, задерживающим солнечные лучи. ПАВ концентрируют на себе многие вещества и микроорганизмы (в том числе патогенные), загрязняющие поверхность водоёмов. Формирующаяся при этом на поверхности водоёма плёнка усиливает экранизирующий эффект ПАВ. Одновременно возникают эффекты усиления токсического действия многих ксенобиотиков и рост вирулентности (степени патогенности) микроорганизмов.

Мировое производство ПАВ составляет около 4 млн. тонн, а их ассортимент – более 10 тыс. наименований.

Аналогичный процесс идёт у юго-восточного побережья США, где вследствие притока минеральных веществ – нитратов и фосфатов – стали бурно развиваться красные водоросли. Это привело к резкому снижению количества растворённого в воде кислорода. Сине-зелёные и красные водоросли выделяют высокотоксичные вещества – альготоксины, отравляющие планктон.

Огромный ущерб растительному и животному миру морей и океанов наносят нефтяные загрязнения. Ежегодно около 6000 танкеров транспортируют 3, 5 млрд. тонн нефти и её производных. Ежегодно в морские воды поступает 3, 5 млн. тонн нефти и нефтепродуктов (при авариях танкеров и других морских судов, при разработках нефтяных скважин и т. д.). Более 20% Мирового океана покрыто нефтяной плёнкой. На дне морей пробурены более 2, 5 тысяч нефтяных скважин, построены тысячи морских платформ в водах Мексиканского залива, Японском море, на Каспии, в Северном море и др. Проложены тысячи километров нефте- и газотрубопроводов. Лишь в Северное море каждый год вытекает около 30 тыс. тонн нефти из трубопроводов, связывающих морские нефтяные платформы с материком. Однако эти работы продолжаются. Риск нарастает.

Все фракции нефти токсичны. Они частично поглощаются фитопланктоном, что нарушает его фотосинтетическую деятельность, заглатываются мелкими рыбками и по пищевым цепочкам накапливаются в крупных рыбах, морских млекопитающих и других животных. Рыбы гибнут или становятся непригодными в пищу. Происходит прямое удушение птиц и животных вследствие обволакивания их тел нефтью. Лишь при аварии супертанкера “Экссон Валдиз” у берегов Аляски в 1989 г., когда 37473 тонны нефти покрыли поверхностные воды площадью 600 км², биологами официально было зарегистрировано 146 мёртвых орлов, 980 погибших выдр, 33000 мёртвых морских птиц. Эти числа составляют только 10-30% от числа всех погибших особей [78]. Большой ущерб был нанесён океану в результате гибели танкера “Находка” в январе 1997 г. В результате берега Японии на протяжении сотен километров покрылись мазутом.

В связи с очень высокой степенью вероятности тяжёлых катастрофических событий в 2012-2013 гг. [18], в том числе землетрясений, необходимо особенно тщательно продумать и своевременно осуществить всенеобходимые профилактические мероприятия по предотвращению тяжелейших последствий всего этого клубка взаимосвязанных событий, в том числе сопряжённых с деятельностью человека.

Повреждающее действие нефти возрастает в присутствии хлорорганических соединений (ХОС). Так, относящийся к этой группе соединений ДДТ в 1 млн. раз более растворим в нефти, чем в воде. ДДТ подавляет разрушающую нефть микрофлору, вследствие чего подавляется её очистительная функция. Таким образом, ДДТ и другие хлорорганические соединения (ХОС) являются синергистами нефти и нефтепродуктов в их патогенном действии на флору морей и океанов.

По подсчётам, выполненным в 1986 году, ежегодно в Мировой океан сбрасывается примерно 20 млрд. тонн мусора.

До 2 млн. морских птиц и 100 тыс. морских животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибает, проглатывая пластмассовые изделия или запутавшись в обрывках сетей и тросов [81].

Катастрофически ухудшается состав гидросферы континентов. Происходит загрязнение почв и пресных вод продуктами промышленных производств и транспорта, пестицидами, поверхностно-активными веществами (ПАВ), биогенными элементами, фенолами, химической органикой, нефтью и другими веществами. Одновременно с этим имеет место безудержный рост водопотребления. Так, с начала ХХ века объём водозабора на все нужды возрос в мире примерно в шесть раз и составляет в настоящее время около 3300 км³ в год, из которых 2300 км³ отводится под орошение. Безвозвратное водопотребление за это же время, по оценкам ЮНЕСКО, увеличилось в 5 раз. Этому способствовал и рост народонаселения планеты.

Рост городского населения (а оно уже превысило 50% от всего населения Земли) оказывает весьма отрицательное воздействие на окружающую среду, в том числе на гидросферу. Грунтовые воды на территории городов и промышленных площадок сильно загрязнены и по качеству относятся к категории сточных вод. Но и за пределами городов поверхностные стоки с прибрежных зон водоёмов (диффузионный сток) загрязнены смываемыми с полей остатками химических и органических удобрений, ядохимикатами. На ухудшение воды оказывают влияние также загрязнения атмосферного воздуха промышленными предприятиями и автомобильным транспортом.

Нарушает водообмен планеты излишняя зарегулированность водных бассейнов гидросооружениями. Нарушение режима рек и интенсивное использование грунтовых вод вызвало снижение их уровня в некоторых местах до 100 м.

Специалисты, принимавшие участие в работе Международного конгресса “Вода: экология и технология” (1994), единодушно пришли к мнению, что прогресс в области охраны окружающей среды не достигнут, и она продолжает деградировать. Причиной этого является продолжающееся загрязнение водоисточников сточными водами и диффузионными (поверхностными) стоками.

Воды рек, озёр, морских побережий, особенно вблизи промышленных городов, в низовьях рек и даже в рекреационных зонах (зоны отдыха) в настоящее время практически повсеместно характеризуются как грязные или очень грязные. Например, у г. Санкт-Петербурга вода Невы временами бывает чрезвычайно загрязнена фенолами (до 70 ПДК). В водах северных рек европейской и азиатской частей России содержание соединений меди и цинка в десятки и сотни раз превышает ПДК.

С учётом опубликованных материалов и в соответствии с классификацией Ю.А.Рахманина и соавт. (1994), бассейны Северной Двины, верхнего течения Енисея, нижнего течения Амура, рек Кама, Чусовая, Колыма, Томь, а также Куйбышевское водохранилище давно уже следует отнести к зонам чрезвычайной экологической ситуации по их загрязнённости соединениями меди, цинка и фенолами.

Отмечается загрязнение подземных, в том числе артезианских, вод солями тяжёлых металлов, фенолами, пестицидами, тяжёлыми неводными жидкостями, или плотными органическими растворителями. Попав в подземные воды, например, хлорорганические растворители могут сохраняться там даже столетиями. К ним относятся трихлорид и тетрахлорид углерода, хлороформ, трихлорэтилен, тетрахлорид этилена − высокотоксичные соединения, обладающие канцерогенными свойствами. Концентрация их в питьевой воде даже менее 1 мкг/л представляет серьёзную опасность для здоровья населения.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), свыше 500 млн. человек ежегодно болеют от потребления загрязнённой или инфицированной воды.

Особенно тяжёлая ситуация сложилась в Аральском регионе, где качество не только поверхностных, но и подземных вод не соответствует санитарным нормам по множеству показателей. Исследования качества подземных вод бассейна Амударьи показали уровни загрязнения фенолами, в сотни раз превышающие ПДК, нефтепродуктами – в десятки раз и т. д. С начала 60-х годов в регионе значительно увеличилось число заболеваний желчнокаменной болезнью, хроническим гастритом, заболеваниями почек, раком пищевода. Отмечается высокий уровень заболеваемости с поражением центральной нервной системы, органов кровообращения (атеросклероз, ишемическая болезнь), кожи и др. В этом регионе практически нет источников, пригодных для питьевого водоснабжения.

Имеющейся пресной воды вполне хватило бы человечеству и сейчас. Однако в ближайшее время людям угрожает водный кризис вследствие её множественных и разнообразных загрязнений. В.П.Казначеев и соавт. [42] пишут: “Заглядывая в будущее, мы видим серьёзную угрозу в том, что исчерпание ресурсов, прежде всего запасов пресной воды, а также острые формы деградации окружающей среды могут привести к непредсказуемому, но потенциально опасному усилению социально-политической напряжённости”. Этот взрыв может быть вызван не только нехваткой питьевой воды, но и голодом вследствие деградации почв, т. е. потери их сельскохозяйственной продуктивности. Политикам и предпринимателям всех стран мира следует не только разработать, но и внедрить систему природоохранных мероприятий, что, как оказалось на практике, осуществить чрезвычайно сложно (подробнее об этом см. § 2.14).

Сберечь и сохранить высокое качество вод, как морских и океанических бассейнов, так и рек, озёр и подземных источников – значит сохранить жизнь на Земле.