Загрязнение биосферы

К настоящему времени выявилось семь основных каналов, по которым идет загрязнение биосферы Земли: промышленные, в результате сельскохозяйственного производства, транспортом, бытовые загрязнения, шумовые, электромагнитные и повышения радиационного фона планеты.

Вполне естественно, что нельзя подробно разобрать как причины, так и последствия тех или других загрязнений биосферы в одной статье. Наша задача — показать важность проблемы для нормальной жизни биосферы и привести хотя бы несколько конкретных примеров.

Промышленное загрязнение биосферы

За последние 50 лет промышленностью выброшено в биосферу в качестве отходов производства более чем по 1 миллиону тонн кремния, мышьяка и никеля, около 600 тысяч тонн цинка и сурьмы. Сейчас в мире ежегодно выплавляется около 0,5 миллиарда тони стали, установлено, что более 10% железа ежегодно поступает в окружающую среду вследствие стирания и коррозии. За 70 лет концентрация железа в почвах мира возрастет в два раза. Трамвайные рельсы за 5 лет эксплуатации теряют примерно 20% массы. Учитывая, что в России многие тысячи железнодорожных путей и большинство их двухпутные, мы можем представить себе, каковы потери железа. Конечно, железнодорожные рельсы стираются меньше трамвайных, но и здесь потери велики. Около 80% цветных металлов, в т. ч. и особо токсичных, как ртуть и свинец, рассеиваются по земному шару.

Особенно велики непроизводительные траты сырья в горнорудной промышленности, где иногда до 95% добытой породы идет в отвалы. То, что сегодня выбрасывается в трубы и сток — сгусток человеческого труда. Его надо использовать, анне выбрасывать. Если на каком-нибудь заводе есть продукт, который выбрасывается в воздух или в воду, то ученые и инженеры обязаны доказать, что данный продукт не нужен, что его нельзя использовать в качестве сырья для нового производства. Только после этого может идти речь об очистных сооружениях. Иное решение — непозволительная растрата ценностей.

Совершенно очевидно, что в дальнейшем мы должны проектировать промышленные агломерации так, чтобы отходы одного производства служили сырьем для второго, а отходы второго — сырьем для третьего и т. д. Безотходная технология — это технология будущего. Например, в сточных водах предприятий цветной металлургии присутствует в значительных количествах мышьяк, извлекать который не умели. В стоки добавляют фосфорную кислоту и гидроокиси кальция, образуются соли, полностью связывающие мышьяк и выпадающие в осадок, извлечь который не составляет большого труда. Изменение технологии и более полное использование отходов должно всячески развиваться. Беструбное и бессточное производство позволит избежать громадных затрат на очистные сооружения, которые по скромным рассчетам отнимают до 30% средств, выделяемых на строительство предприятия. Следует отметить, что даже стоки, прошедшие биологическую очистку, отрицательно действуют на ряд обитателей вод не только безпозвоночных, но и на некоторых рыб.

Загрязнение биосферы в результате сельскохозяйственной деятельности

Около 30-40 лет тому назад вопрос о загрязнении биосферы в результате сельскохозяйственного производства даже не стоял. Сейчас совершенно отчетливо выявилось, что широкое применение ядохимикатов (пестицидов) в сельском хозяйстве отрицательно сказывается на ряде животных и диких растений и далеко не безразлично для человека. Значительный вред природе приносят отходы крупных животноводческих комплексов. Кроме того, сельскохозяйственный транспорт и сельскохозяйственные машины сильно уплотняют почву и могут стимулировать эрозионные процессы. Наконец, выявилось, что применение минеральных удобрений без органических нередко убивает некоторых обитателей почвы, важных для поддержания ее плодородия. Рассмотрим несколько шире высказанные выше положения.

Широкое применение пестицидов для борьбы с вредными в сельском хозяйстве насекомыми, болезнями и сорняками началось с середины этого века. Высокая эффективность пестицидов определила бурное развитие химической промышленности и активные исследования по синтезированию новых ядохимикатов. Ежегодно производится в мире около 3 миллионов тонн, если учесть, что обрабатываемые сельскохозяйственные площади составляют 4 миллиарда га, то на каждый га приходится, около 750 г пестицидов. Рекордсменом по применению пестицидов является Япония, где на га выкладывается до 11 кг.

В первые годы массового применения пестицидов, получая повышенные урожаи, писали, что на каждый потраченный рубль, израсходованный на пестициды, мы получаем 10 рублей прибыли, и на негативную сторону не обращали внимания.

Продовольственная и сельскохозяйственная Организация Объединенных Наций (ФАО) писала, что потери урожая в мире от вредителей и болезней ежегодно оцениваются почти в 75 млрд. долларов. Гибнет 34,9% урожая — от вредителей 13,8%, от болезней 11,6%, от засоренности посевов сорняками 9,5%.

Из 200 случаев гибели рыб в США, зарегистрированных в 2007 г., в 38% случаев гибель была вызвана пестицидами; при обработке водоемов ДДТ дозой 0,2 кг на га водоема погибало 83% рыб. Эти факты определили начало серьезных работ по изучению негативных последствий применения пестицидов. Оказалось, что большая группа ядохимикатов отрицательно действует на теплокровных животных, накапливаясь в половых органах, они приводят к гибели сперматозоидов. Эта группа гонадотропных препаратов не безразлична и для человека, и в первую очередь для мужчин, половая система которых более замкнутая, чем у женщин. Попадают пестициды в организм человека с пищей, выращенной на полях, обработанных пестицидами. Некоторые пестициды сохраняются в почве более 15 лет, а гептахлор в почве преобразуется в гептахлор апатит, в 5 раз более ядовитый, чем гептахлор. Овощи, выращенные на таких землях, несут остаточные пестициды, и употребление салата, спаржи, редиски, капусты, моркови в сыром виде, что очень распространено во Франции, приводит к накоплению остаточных пестицидов и неспособности мужчин иметь детей.

Необходимо отметить, что накопление пестицидов в разных средах для разных групп ядохимикатов весьма различно. При обследовании озера Мичиган в иле обнаружены пестициды в количестве 0,014 мг/кг, в креветках 0,44 мг/кг, в планктоне 0,67 мг/кг, в рыбах 7,9 мг/кг, в чайках 98,8 мг/кг. Значительное сокращение численности хищных птиц в мире сейчас связывают с поеданием птицами полу отравленных грызунов, попаданием в организм птиц пестицидов, которые нарушают кальциевый обмен, и птицы начинают нести яйца с утонченной скорлупой. Известно, что, например, грачи переворачивают яйца до 60 раз в сутки. Вполне естественно, что утонченная скорлупа не выдерживает это и зародыш погибает.

Широкое применение пестицидов привело к выработке устойчивых к ядохимикатам насекомых (резистентных). Если на заре развития промышленности, вырабатывающей пестициды, в 1964 г. резистентными свойствами обладала только домовая муха, то таких насекомых сейчас более 1200 видов. Появились даже насекомые, которые поедают ядохимикаты и более интенсивно растут. Вполне возможно, что такая ускоренная «пестицидная эволюция» приведет к тому, что у нас на планете появятся очень стойкие к ядохимикатам насекомые, справиться с массовым размножением которых окажется весьма трудно. Наконец, мы должны отметить, что до сего времени почти нет ядохимикатов, которые действовали бы только на определенный вид насекомых. Обычно они убивают всех насекомых на территории, охваченной обработкой. В результате этого погибают не только, например, луговые мотыльки, которых старались уничтожить, но и пчелы, муравьи и хищные насекомые, сдерживающие массовые вспышки вредителей. Интенсивность размножения хищных насекомых, как правило, в десятки и даже сотни раз ниже, чем у растительноядных насекомых. Полевая жужелица откладывает около 50 яичек, а колорадский жук до 2500. К тому же при обработках, как правило, никогда не погибают все насекомые. Выжившие после обработки растительноядные насекомые быстро восстанавливают свою численность, тогда как хищникам требуется для этого, при благоприятных условиях, несколько лет.

Сейчас мы не можем отказаться от применения пестицидов, так как это резко снизит выход товарного зерна. В отдельных местах пестициды уже выполняют биологическую роль, замещая уничтоженных ими же хищных насекомых. Химическими средствами защиты растений не следует пренебрегать, но их следует использовать только в крайних случаях, когда другие средства не помогают. К настоящему времени выработалась стройная система интегрированной борьбы с вредными в сельском хозяйстве насекомыми и болезнями, состоящая из 5 этапов.

1. Проведение агротехнических мероприятий, уменьшающих воздействие вредителей и болезней на сельскохозяйственные культуры.

2. Подбор и выведение сортов, не повреждаемых насекомыми и болезнями. Селекция в этом направлении сулит большие перспективы.

3. Проведение механических мер борьбы, что для некоторых вредных насекомых, например, свекловичного долгоносика, дает хорошие результаты и позволяет использовать собранных жуков для откорма птицы и свиней.

4. Возможно более широкое применение биологических мер борьбы. Разведение трихограммы, привлечение в поля и сады насекомоядных и хищных птиц, создание условий для естественного размножения жаб и чесночниц путем устройства небольших водоемов и т. д. Хорошие результаты дает применение микробиологических препаратов, вызывающих те или другие болезни, и использование генетических методов по выведению стерильных линий.

5. Проведение химических мер борьбы, когда перечисленные выше не обеспечивают сохранность урожая.

Кроме того, совершенно необходимо упорядочить хранение и применение ядохимикатов. Особенно опасно применение ядохимикатов на склоновых землях в дождевую погоду. В низины, ручьи и реки смываются пестициды и губят рыб и другое население водоемов. Высокое мастерство требует рассеивание пестицидов с самолетов. Мы во время экспедиций встречали полезащитные полосы, лишенные листвы. При неумелом разбрасывании ядохимикатов для борьбы с сорняками они могут привести к усыханию древесной растительности.

Вероятно, перед применением химических мер борьбы необходима экологическая экспертиза, это несомненно упорядочит применение ядохимикатов и сохранит природные комплексы от их вторжения.

Сооружение крупных животноводческих комплексов позволяет значительно увеличить получение животного белка и поставить его производство на промышленную основу. При этом совершенно необходимо учитывать, что если в комплексе 5000 коров, то каждый день получают около 50 тонн навоза и примерно такое же количество жидкого стока. Все это должно пойти на поля или подвергнуться соответствующей обработке для получения гранулированных удобрений и кормов. В США, на крупных животноводческих комплексах, где трудно вывозить каловые массы коров, приготовляют смесь, в которой содержится до 20% протеина, в виде сухих колбасок длиной 12-15 мм и шириной 5-6 мм. Она может храниться долгое время, удобна для транспортировки и охотно поедается свиньями, используется и различными видами птиц. Совершенно недопустимо, когда навоз и жидкий смыв сбрасываются в овраги и речки. Это приводит к загрязнению природной среды и к непродуктивной гибели ценнейшего органического удобрения, так необходимого для разумного использования минеральных удобрений.

Несколько фраз о роли сельскохозяйственного транспорта в изменении природной среды. Для обеспечения лучшей сохранности оленьих стад и перевозки имущества обслуживающих стада пастухов были выделены вездеходы на гусеничном ходу. Оказалось, что проход вездехода вызывает уплотнение почвы и появление на этом месте воды. Последующие наблюдения показали, что за очень короткий вегетационный период восстановление и зарастание следов вездеходов не происходит, и сейчас в тундре есть участки, где вездеход прошел 20 лет тому назад, а следы его сохранились до наших дней. Это обстоятельство заставило в ряде типов тундр отказаться от применения вездеходов в бесснежный период времени.

Наблюдение на полях показало, что при проведении всех агротехнических мероприятий, без совмещения операций, до 3% площади полей уплотняются следами тракторов, сеялок, культиваторов, комбайнов и грузовых машин. Если это происходит на склоновых землях, то по следам, оставленным транспортом, бегут ручьи, унося верхний плодородный слой почвы, внесенные удобрения и даже высеянные семена. Видимо, сейчас надо, по возможности, совмещать ряд операций, вместе с пахотой проводить боронование, внесение удобрений и посев. Особенно важно это делать на склоновых землях, где пахота и все другие сельскохозяйственные операции должны производиться при проходе транспорта только поперек склона.

Экологический подход к проведению сельскохозяйственных работ, лёнточное размещение лесов по окраинам полей, обеспечивающее непромерзаемость почвы и уменьшение эрозионных явлений, наряду с проведением мероприятий, обеспечивающих стабилизацию уровня грунтовых вод, несомненно будет способствовать сохранению полевых биогеоценозов и повышению урожайности.

Велика роль, так называемых, моющих средств в загрязнении природы. Трудно забыть удручающую картину: Сена в майский солнечный день, по которой плывут целые айсберги мыльной пены, наползая на берега и на проплывающие лодки. Моющие средства плохо поддаются биологической очистке, губят растительный и животный мир рек и делают воду непригодной даже для полива огородов. Применение моющих средств необходимо строго регламентировать, а химикам изменить технологию их изготовления, сделав их податливыми микробиологическому разложению.

Бытовые отходы с каждым годом растут, чему в немалой степени содействует широкое использование в качестве упаковочного материала пластмассы. Достаточно напомнить, что только США за год выбрасывают на свалки более 4 миллионов тонн пластмассы. Очень много выбрасывается полиэтиленовых упаковок в Японии и Швеции.

Остро стоит вопрос с утилизацией бытовых отходов в крупных городах. В Швеции построены и апробированы заводы по переработке твердых бытовых отходов, которые выпускают порошковое удобрение. К сожалению, продукция получается очень дорогой, поскольку технология сортировки и последующей обработки очень сложна. Широко практикуемое сжигание городских отходов не может считаться рациональным, но если сжиганию будет сопутствовать пиролиз, разложение и использование составных компонентов, то это довольно прогрессивный путь. Непозволительно низок у нас возврат бумаги. В этом отношении мы должны использовать опыт Финляндии, где более 50% выпускаемой в стране бумаги возвращается в виде макулатуры. Само население складывает ненужную бумагу в три разные тары — отдельно газеты, журналы, брошюры; отдельно бумажные простыни, полотенца, рубашки, скатерти, салфетки и отдельно — упаковки продуктов, молочные пакеты и т. д. В нашей стране возврат бумаги менее 5%, и нам приходится вырубать большое количество леса для обеспечения страны нужным количеством бумаги.

Загрязнение биосферы разными видами транспорта

Выше мы уже говорили о стираемости железнодорожных рельсов и колес вагонов и о сильном зажелезнении почвы около железнодорожного полотна. Создание закрепляющей пленки или обливание поверхности угля каким-либо закрепляющим составом позволит избежать этих потерь. Перевод большинства дорог на электротягу уменьшит загрязнение биосферы отходами органического горючего.

В настоящее время на дорогах мира бегает более 1-го миллиарда автомобилей. Этот завоевавший планету наиболее подвижный, наиболее маневренный вид транспорта серьезно загрязняет воздух. Этилированный бензин при сгорании дает отходы в виде угарного газа, окислов азота, свинца и углеводородов.

Свинец, как правило, накапливается в организме человека и может приводить к появлению тех или иных «спящих болезней». Недавно в Америке были подвергнуты анализу на содержание свинца кости человека, жившего в доавтомобильный период, и человека недавно умершего в Чикаго. У первого обнаружили около 2 ммг, второго — почти 200 ммг свинца.

В целом ряде стран сейчас ведутся ведутся работы по улучшению конструкции двигателей с целью уменьшения вредных выбросов в атмосферу, создаются электромобили, конструируются и строятся двигатели, работающие на жидком водороде. Баллон, укладывающийся в багажник, обеспечивает пробег автомобиля на расстояние в 725 км. Очень интересна конструкция двигателя, работающего на сжиженном азоте, причем для преодолении 100 км расходуется всего 5,6 литра.

Наша цель — не отказ от услуг автомобиля, а совершенствование его, чтобы он служил на радость и здоровье людей, на пользу всей страны. Перевозка грузов на большие расстояния згГпределами городов на дизельных, наиболее экономичных машинах, каким является наш «КамАЗ», не представляет сколько-нибудь Существенной угрозы для здоровья человека.

Количество автомобильных дорог в мире растет. В США дороги называют 51 штатом, поскольку площадь, занимаемая ими, составляет 1/50 часть страны. Скорости на дорогах растут и часто превышают 150-200 км. Резко возрастает количество аварий из-за столкновений с теми или другими видами животных.

За последние 10 лет потерпели аварию более 30 крупных танкеров, перевозящих нефть и ее продукты. По данным мировой статистики, среди кораблекрушений около 70% приходится на танкеры, численность которых растет с каждым годом. Сейчас строят супертанкеры, способные сразу перевезти более 550 тыс. тонн нефти. Вполне естественно, что они плохо управляемы, имеют сравнительно тонкие стенки, при штормовых условиях часто терпят аварию и тысячи тонн нефти попадают в Мировой океан.

Серьезным загрязнителем океана служит и нефтедобывающая промышленность. К настоящему времени около 20% мировой добычи нефти производится на акватории океанов и морей. Достаточно сказать, что только в Персидском заливе суточная добыча нефти превышает 100 тыс. тонн. Утечка нефти в воды морей и океанов в суммарном выражении достигает, видимо, не менее 10 млн. тони ежегодно.

Кроме того, загрязнение океана нефтью и ее продуктами ухудшает фотосинтез и снижает поступление кислорода в атмосферу за счет водной растительности, которая раньше давала до 70% кислорода, а наземная растительность всего около 30%. Далее акватории портов и прилежащих участков и места, где нефть добывают со дна океана и где «мазутные шарики» образуются особенно часто, они со временем опускаются на дно, к ним прилипают отмершие ракушки, песок и галька. Все это создает на дне плотный «гудроновый» панцирь, который является непреодолимым препятствием для рыб, добывающих корм в толще донных отложений.

Жак-Ив Кусто писал: «Океаны умирают, сейчас они тяжело больны. За 50 последних лет в них исчезло около тысячи биологических видов, которые никогда не будут восстановлены. В течение 20 лет жизнь в Мировом океане сократилась на 40 процентов». Мы думаем, что Жак-Ив Кусто не совсем справедлив, распространяя на весь Мировой океан данные по Ла-Маншу, очень сильно загрязненному, где действительно погибло большое количество животных. Положение в Мировом океане действительно весьма тревожное, ибо в водной среде распространение тех или других опасных для океана веществ происходит в несколько раз быстрее и, как правило, не носит локального характера, как на суше. Например, в Балтийском море началось повышение в воде концентрации мышьяка. Видимо, сброшенные около пятидесяти лет тому назад цементные контейнеры, содержащие 7 тысяч тонн мышьяка, дали течь и это уже сказалось на большей части мелководного Балтийского моря. Очень беспокоит судьба сброшенных в Мировой океан США контейнеров с остатками радиоактивных веществ. Однако сейчас Организация Объединенных Наций, страны, у которых есть морские границы, и мировая научная общественность делают многое, чтобы уменьшить загрязнение Мирового океана и привлечь к этой важной проблеме внимание всего населения нашей планеты. Будем надеяться, что общими усилиями Мировой океан будет спасен.

Шумовое загрязнение биосферы

К настоящему времени появился ряд серьезных работ, показывающих отрицательное влияние шума на здоровье человека. Сейчас мы можем говорить, что шум стал фактором большого социального значения. В крупных городах каждый год шумовой фон увеличивается на 1-4 децибела. Жители центральной части Нью-Йорка начинают терять слух с 30-летнего возраста, жители сельской местности с 70 лет. Сильный шум снижает производительность труда при физической работе на 20-30%, при умственной — на 50-70%. В крупных городах уровень шума достигает интенсивности промышленных шумов — 80-100 дБ. А если учесть, что на каждого горожанина в среднем приходится до 600-700 поездок в год, то вполне естественно, что шумовые стрессы значительно чаще воздействуют на горожан, вызывая рост нервных расстройств, заболеваний сердечнососудистой системы, язвенных болезней и прогрессирующего развития тугоухости. Ряд ученых утверждают, что шум больших городов сокращает жизнь человека на 8-12 лет. Очень интересны исследования японских гигиенистов, которые провели наблюдение за роженицами, живущими около крупного аэропорта, где ежедневно садится и взлетает около 500 самолетов, и живущими вне шумов, производимых самолетами. Оказалось, что у женщин, живущих около аэропорта, почти в два раза больше наблюдалось патологий при родах. Таким образом, изучение и предотвращение шумовых загрязнений среды, в которой обитает человек, приобретает сейчас весьма важное значение и в первую очередь в городской среде, где уже живет более 60% населения нашей страны.

Выделяют четыре степени воздействия шума на организм человека: шум в 40-50 дБ, когда начинают возникать психические реакции; шум в 60-80 дБ, при котором происходят расстройства вегетативной нервной системы; 90-110 дБ уже вызывают глухоту, понижение слуха, а 120 дБ причиняют болезненные ощущения и влекут за собой повреждение органов слуха.

Городские и жилищно-бытовые шумы обычно располагаются в диапазоне от 40 до 100 дБ. Очень показательно, что большинство звуков, которые мы слышим в природной обстановке, ниже 40 дБ и не травмируют, а наоборот, успокаивают человека. Мы вправе говорить о музыке природы, о нежных звуках переговаривающихся на восходе солнца камышевых зарослей, о музыке ветра, воды, набегающей на берег волны, о музыке леса. И каждое дерево имеет свою гамму звуков. Трепетный голос осиновых крон не спутаешь с басовитыми звуками дуба, голос сосновой хвои со свирелевыми звуками еловых вершин, голос лип, мягкий и успокаивающий, со звуками, характерными для берез, веселыми и задорными и порой даже резковатыми. Все звуки в природе выше 40 дБ — это звуки, связанные с предупреждением об опасности — раскат грома, шум водопада, прибой в штормовую погоду, крики льва или других крупных животных. Широко известны случаи ослабления слуха и даже глухоты у клепальщиков, артиллеристов, профессиональных охотников, сейчас к ним присоединяются музыканты молодежных джаз и рок-оркестров и официанты ресторанов, где играют эти оркестры. Видимо, стоит посоветовать руководителям ресторанов обратиться к практике японской фирмы «Колумбия», которая начала выпускать пластинки с записями тишины. На таких пластинках с интервалами в две минуты записано щебетание птиц, кузнечиков, легкий порыв ветерка, заставивший заговорить крону ближайшего дерева, отдаленное кукование и петушиный голос.

Каковы же пути уменьшения шумового засорения среды? Это и планировка зданий с учетом источников шума, с их постановкой на транспортные магистрали не фасадом, а торцом и обсаживание транспортных магистралей деревьями, наиболее сильно задерживающими шум, и применение в строительстве шумозадерживающих материалов, замена старых трамваев вагонами новой конструкции, снижающей силу звука почти на 15-20 дБ, запрещение прохождения грузового транспорта в ночные часы, закрытие для транспорта ряда улиц и т. д.

Радиационное засорение биосферы

Поразительные темпы развития атомной физики, применение атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки и не прекращающиеся испытания в некоторых странах атомного оружия, наряду с широким развитием атомных электростанций, влекут за собой повышение на нашей планете радиационного фона.

Лайнус Полинт, виднейший американский ученый, лауреат Нобелевской премии, профессор Калифорнийского университета, получивший в 1970 г. Ленинскую премию «За укрепление мира между народами» еще 13 января 1958 г. подал в Организацию Объединенных Наций петицию, которую подписали 9235 ученых большинства стран мира о том, что применение ядерного оружия может поставить судьбу населения Земли в катастрофическое положение. Сейчас в атмосфере уже более 30 кг стронция-90.

Экспериментальные работы по облучению в дозах, не нарушающих жизненного цикла животных, их питания и воспроизводства, приводят к резкому увеличению самых необычных уродств в потомстве.

Засорение биосферы электромагнитными полями

Эта проблема возникла в течение последних 20-25 лет. До этого большинство авторов стояло на точке зрения полного отрицания биологического действия магнитных полей, считая, что в природе они достаточно широко распространены и растительные и животные организмы к ним достаточно хорошо приспособились.

Однако исследования показали, что импульсные (пульсирующие) поля оказываются биологически активными при весьма низких значениях напряженности. При действии искусственных магнитных полей 0,4; 0,8 В/м с частотой 1,2 и 8 гц у млекопитающих наблюдается дистрофия, некрозы, микроочаговое расплавление в сердечной мышце после 2-4 суток воздействия. Воздействие электромагнитных полей на беременных крольчих в течение 8 дней по 3 часа в день вызывало снижение срока имплантации, нарушение формирования плода на ранних стадиях, снижение численности потомства, веса и темпов роста плода.

Особенно серьезное предупреждение было получено при наблюдениях за рыбами, которые, стремясь к местам нереста, дошли до пересекающей реку линии электропередач и дальше не пошли. Все это говорит о существенной роли геомагнитных полей на живые организмы и необходимости постановки серьезных исследовательских работ в этом направлении.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.