блем, необходимостью системного подхода к выработке ресурсо-экологиче ских решений, эмоциональностью дискуссий на экологические темы и эко номико-политическим фоном охраны природы показан столь рельефно. И в этом безусловная заслуга авторов, рискнувших пойти против течения.
Недаром крупнейший российский авторитет по экологическим пробле мам акад. Н.Н. Моисеев, оценивая “озоновую опасность”, утверждал, что она “сильно преувеличена. Но во всяком случае она не так страшна, как это пытаются представить международные корпорации, заинтересованные в массовом производстве безфреоновых холодильников. В данном случае имеет место явное лоббирование или, говоря точнее, спекуляция экологиче ской безопасностью в интересах крупного производства”.
Не менее определенно высказался бывший в то время председателем Госкомэкологии В.И. Данилов-Данильян: “В том, что ХФУ - озоноразруша ющие вещества, лично у меня никаких сомнений нет... Более сложный воп роснасколько существенно это воздействие на озоновый слой в целом. Су ществует предположение, что это - естественный процесс, который, вполне вероятно, реализуется в атмосфере на протяжении сотен миллионов лет, скорее всего является циклическим, имеет непонятные для нас причины и непонятную для нас динамику. Если это предположение верно, то тогда ис тощение озонового слоя происходит потому, что мы находимся на той фазе цикла, которая соответствует спаду. И хотя мы усиливаем этот спад антро погенным воздействием, но наверняка оно не доминирует, не играет реша ющей роли...
Цели Монреальского протокола оказались очень хорошо соответству ющими интересам крупных транснациональных корпораций. Протокол подготовлен таким образом, что он дал блестящую возможность этим кор порациям осуществить, привлекая средства мирового сообщества, рекон струкцию своих предприятий. Я совершенно убежден, что постановка эко логических целей в значительной степени направлялась этим экологиче ским интересом”.
2.2.3.2.3. Антропогенное воздействие на ближний космос
Озоновый экран находится на территории ближнего космоса, или, как его называют специалисты, околоземного космического пространства (ОКП). ОКП представляет собой внешнюю газовую оболочку, окружаю щую Землю. Формально ОКП не входит в биосферу, и, чтобы устранить сложные терминологические недоразумения, ряд специалистов обозначают области биосферы и ОКП понятием “экосфера”. Наряду с защитой от жест кого ультрафиолетового излучения ОКП играет важную роль в сложных солнечно-земных взаимосвязях, от которых зависят условия жизни на Зем ле. К настоящему времени механизмы влияния состояния ОКП на биосферу изучены мало.
Антропогенные воздействия на ОКП начали проявляться с началом ко смической эры. Тем не менее становится все более ясным, что вмешатель ство человека в функционирование этой среды весьма опасно и уже сейчас такое воздействие оказалось существенно значительнее уровня более про должительного влияния на любую другую среду (приземная атмосфера, гид росфера, литосфера). Эта сфера является более уязвимой с точки зрения на
рушения естественных механизмов саморегулирования, так как количество вещества в ней значительно меньше и энергетика процессов гораздо слабее, чем в приземной атмосфере, а тем более в гидросфере и литосфере.
Кроме угрозы изменений природной среды, есть другие возможные не гативные последствия бесконтрольной деятельности человека в космосе. К настоящему времени ОКП загрязнено огромным количеством (более 3000 т) мусора, состоящего из остатков использованных технических средств (М.Н. Власов, 1998 г.). Опасность этого загрязнения осознана специ алистами по космическим аппаратам, поскольку столкновения в космосе стали реальной угрозой. Так, поток мелких осколков, не зарегистрирован ных и не внесенных в соответствующие каталоги, на много порядков превы шает поток естественных метеоритных тел. Согласно ряду прогнозов, при нынешних темпах загрязнения суммарное количество твердых частиц раз мером более 1 см за 100 лет вырастет более чем в 2 раза.
Выделяют следующие виды антропогенного воздействия на ОКП:
- выброс химических веществ в результате работы ракетных двига
телей; -энергетические и динамические возмущения вследствие полетов
ракет;
-загрязнение твердыми фрагментами - космическим мусором (отрабо тавшие спутники, элементы стыковочных узлов, разгонные блоки и т.д.);
-электромагнитное излучение радиопередающих и других промышлен
ных систем;
-перемещение загрязнителей из приземной атмосферы;
-радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергети ческих установок, используемых в космических аппаратах.
Наиболее опасным с точки зрения изменения состояния ОКП считают выброс химических веществ. В основном они представлены газообразными продуктами, имеющими высокую температуру и скорость вблизи сопла раке ты, поэтому происходит быстрое гидродинамическое расширение массы вы брасываемого газа с его последующим охлаждением до температуры окружа ющей среды. Вследствие этих процессов в верхней части атмосферы вдоль всей траектории полета ракеты формируется газовое облако сложного хими ческого состава, компоненты которого взаимодействуют с компонентами верхней части атмосферы и ионосферы. Основные продукты выброса ракетвода и диоксид углерода. В результате полета одной ракеты типа “Протон” в ОКП поступает около 100 т воды и более 90 т диоксида углерода. Для систе мы “Шаттл” эти величины составляют 470 и 110 т соответственно.
На высоте свыше 90-100 км молекулы воды диссоциируют под воздей ствием ультрафиолетового излучения с образованием атомарного водорода. Выброшенный газ расширяется, претерпевает ряд превращений и распро страняется на расстояние от сотен до десятков тысяч километров. Ключе вым является процесс диффузионного расплывания облака водорода.
Расчеты показывают, что даже через 10 суток после пролета ракеты “Протон” в верхней атмосфере сохраняется избыток антропогенного водо рода. При пролете ракеты “Шаттл” в случае ее регулярных пусков с интер валом в Ю суток происходит стационарное глобальное увеличение концен трации водорода, превышающее фоновые уровни на высоте более 200 км на десятки процентов.
Молекулы воды и диоксида углерода, которые выбрасываются в верх нюю атмосферу при работе ракетных двигателей, активно взаимодейству ют с ионами кислорода ионосферы, причем их реобразование происходит гораздо быстрее, чем в естественных условиях. Вследствие этого резко воз растает скорость рекомбинации ионосферной плазмы и падает концентра ция заряженных частиц, т.е. образуются так называемые ионосферные ды ры. Наиболее крупномасштабные дыры были обнаружены после запуска ракет “Сатурн-5”: горизонтальные размеры дыр составили тысячи километ ров, а концентрация электронов в них уменьшилась в несколько раз. Перво начально ионосферные дыры образовались над территорией США, а позже были обнаружены над Западной Европой и территорией б. СССР.
Диоксид углерода, который распространяется на сотни километров от траектории движения ракеты, как известно, играет важнейшую роль в теп ловом балансе биосферы. Можно сказать, что этот баланс устанавливается в результате нагрева ультрафиолетовым излучением и охлаждения инфра красным излучением, значительная часть которого обусловлена молекула ми диоксида углерода. Хотя все возможные последствия изменения концен трации диоксида углерода под влиянием антропогенного воздействия труд но прогнозировать, совершенно ясно, что естественные процессы в ОКП будут нарушены.
Исследование влияния полетов ракет на озоновый слой показало, что при ежемесячных пусках “Шаттла” (что примерно соответствует существу ющему сейчас режиму) в течение 4 лет общее содержание озона снизится на 0,3% для средних широт и на 0,4-0,5% - для высоких. Запуски ракет “Шаттл” и “Энергия” могут вызвать глобальное уменьшение содержания озона, сравнимое с долголетними изменениями.
Что касается антропогенного выделения энергии, то полагают, что мощность антропогенного источника на сегодняшний день составляет при мерно 10% естественного и оно не должно вызвать резкой перестройки ди намики верхней атмосферы. Радиоактивное загрязнение ОКП, возникаю щее вследствие использования ядерных энергетических установок на косми ческих аппаратах, также ныне не представляет угрозы. Тем не менее неиз бежно будет происходить осаждение радиоактивных веществ из ближнего космоса в приземную атмосферу и далее на поверхность Земли.
Специалисты считают, что сохранение ОКП как внешней защитной оболочки Земли возможно только при ограничении числа пусков ракет и принципиального изменения технических средств и методов выведения кос мических аппаратов на орбиту. В противном случае ОКП может оказаться полностью разрушенным.
2.2.3.3. ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ВЫБРОСЫ
Загрязнение стало обыденным словом, наводящим на мысли об отрав ленных воде, воздухе, земле. Однако на самом деле эта проблема является более сложной. Загрязнению невозможно дать простое объяснение, так как оно может включать сотни факторов, связанных с самыми разными источ никами. Одно из определений звучит как “неблагоприятное изменение на шего окружения, являющееся полностью или в основном побочным резуль татом деятельности человека” (Б. Небел, 1994 г.). Некоторые изменения,
такие, как загрязнение воздуха или питьевой воды, могут непосредственно влиять на здоровье и самочувствие человека. Другие чреваты косвенными последствиями.
Эколог из США Эдуард Кормонди подчеркивает: “Загрязнители - нор мальные побочные продукты деятельности человека как чисто биологиче ского вида, так и социального существа. Они представляют собой органиче ские и неорганические отходы метаболизма и пищеварения, а также дея тельности по выращиванию и защите урожая, обогреву домов, производст ву одежды, овладению ядерной энергией. Решить эту проблему невозможно простым устранением причин, так как пока существует человек, будут и по бочные продукты его жизнедеятельности. Ответ скорее кроется в разумном управлении производством и в контроле за неблагоприятными изменениями нашего окружения”.
Действительно, каждый организм в естественной экосистеме произво дит потенциально загрязняющие среду отходы. Устойчивость экосистемы обусловлена тем, что отходы одних организмов становятся пищей или “сырьем” для других. В сбалансированных экосистемах отходы не накапли ваются до уровня, вызывающего “неблагоприятные изменения”, а разлага ются и рециклируются. На протяжении большей части своей истории люди избавлялись от производимых ими отходов за счет таких же природных про цессов. Таким образом природа работала за человека. Ныне положение рез ко изменилось. Демографический взрыв в сочетании с бурным экономиче ским ростом привели к поступлению в окружающую среду такого количе ства отходов, которое превышает возможности самоочищения естествен ных экосистем. Проблему усугубляет производство все больших количеств и типов небиодеградирующих материалов, которые лишь с трудом разруша ются и ассимилируются в результате естественных процессов.
Поведение отходов в окружающей среде разнообразно, оно существен но влияет на ход химических процессов в атмосфере, водоемах и на суше (см. раздел 2.3.3.1). Используя модель устойчивого состояния, каждую из этих сред можно представить в качестве резервуара. Однако знаний о пре вращениях в рамках отдельного резервуара недостаточно для того, чтобы оценить влияние отходов на биосферные процессы. Процессы в резервуарах существуют не в изоляции. Между отдельными резервуарами имеют место крупные и продолжительные потоки химических веществ. Более того, вы нос материала из одного резервуара может мало повлиять на него, но иметь очень сильное воздействие на “принимающий” резервуар. Например, при родный поток восстановительной газообразной серы из океана в атмосфе ру практически не влияет на химизм морской воды, но играет ведущую роль в химии кислот и оснований в атмосфере, а также влияет на количество об разующихся облаков.
При обсуждении химического аспекта накопления разнообразных отхо дов деятельности человека важно различать типы воздействия на системы Земли. Здесь можно выделить две глобальные категории:
1. Изменения в природных круговоротах в результате добавления или удаления присутствующих в них, “знакомых Природе” химических веществ из-за избыточных циклических и/или антропогенных воздействий. Такой тип изменений может быть проиллюстрирован на примерах поведения угле рода, серы, азота, фосфора. Круговорот этих элементов имел место в тече-
ние всейисгории Земли. За последние несколько сотен лет человеческая де ятельность нарушила круговороты этих элементов. Антропогенное влияние на природные циклы копирует, а в некоторых случаях усиливает и ускоряет
то, что делает Природа.
2. Поступление в окружающую среду необычных, тгезнакомых Приро де” техногенных химических веществ. Влияние этих экзотических ве ществ на окружающую среду предсказать, сложно, поскольку не существует подобных им природных соединений, чье поведение уже изучено. Новое ве щество может оказаться безвредным, но недостаток знаний может привес ти к непредриденным, а норой и пагубным последствиям. Например, уже упоминавшиеся хлорфторуглероды из-за химической инертности считают абсолютно безвредными для окружающей среды. Это оказалось верным для всех природных резервуаров, за исключением верхних слоев атмосферы (стратосферы), где они подвергаются распаду под влиянием солнечного из лучения, что приводит к разрушению озона и утончению озонового экрана.
Далее будут рассмотрены некоторые аспекты поведения антропогенных
отходов в биосфере.
В отходы жизнедеятельности человека входят выбросы в атмосферу и водоемы и твердые техногенные и бытовые отходы, скапливающиеся на по верхности Земли. Деление отходов на выбросы и собственно отходы весьма условно.
2.2.33.1. Ядохимикаты и опасные отходы
Опасные явления, связанные с “жизнью” отходов. Наиболее опасные побочные продукты деятельности человека отличаются способностью к биоаккумуляции. Она заключается в том, что малые, кажущиеся безвред ными дозы, получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здо ровью. Биоаккумуляция происходит, во-первых, из-за отсутствия биодегра дации. Например, тяжелые металлы, как простые элементы, невозможно разрушить или преобразовать в ходе химических процессов. Хлорсодержа щие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре, но в боль шинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расщепить. Вовторых, эти вещества легко поглощаются, а если и выводятся, то крайне медленно. Организм не способен освобождаться от них с мочой, поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками, а галогенированные уг леводороды растворяются в жирах гораздо лучше, чем в воде. В результате, поступая с воздухом, пищей и жидкостями, эти вещества удерживаются и на капливаются в организме, как в фильтре.
Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, на ходящиеся в ее начале, поглощают ядохимикаты из внешней среды и акку мулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные сле дующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, на капливают более высокие концентрации. В результате на вершине данной пищевой цепи концентрация ядохимикатов в организмах может стать в 105 раз выше, чем во внешней среде. Такое накопление (“обогащение”) ве
щества при прохождении через трофическую цепь называют биоконцент рированием.