Сети МСоЭС
Дела МСоЭС
СоЭС-издат
|
Краткое описание некоторых экологических проблем
Кислотные дожди
Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОx) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. ("ХХ век: последние 10 лет." с. 91) Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Впервые термин "кислотный дождь" был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. ("Environmental Issues for the '90s: A Handbook for Journalists." Logan Robert A., Wendy Gobbons and Stacy Christiansen. p. 3) И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O > H2CO3). ("Химия и общество" Американское химческое общество. с. 423-424) Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.
В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина - кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, котoрые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (Н+). Основаниями он назвал вещества, котрые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Термин рН изпользуют в качестве показателя кислотности воды. "Термин рН значит в переводе с английского "показатель степени концентрации ионов водорода". (Химия и общество. с. 428)
Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН-). Когда концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой раствор является нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0 до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают кислотность воды или, иными словами, рН воды. При этом, с повышением концентрации ионов водорода (Н+) понижается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). Те растворы, значение рН которых на приведенной шкале находится в пределах от 0 до <7, называются кислыми. Когда в воду попадают щелочи, то в воде повышается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). При этом в растворе понижается концентрация ионов водорода (Н+). Растворы, значение рН которых находится в пределах от >7 до 14, называются щелочными.
Следует обратить внимание еще на одну особенность шкалы рН. Каждая последующая ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении концентрации ионов водорода (Н+)(и соответственно кислотности) в растворе и увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН-). Например, кислотность вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности вещества со значением рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со значением рН6 и в сто тысяч раз выше, чем кислотность вещества со значением рН9.
Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.
Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и еще во многих странах земного шара.
Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.
По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. ("ХХ век: последние 10 лет." с. 94)
Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьезные заболевания.
Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца еще не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы...в совокупности приводят к деградации лесов. ("За чистоту воздуха" Хилари Френч, с. 101).
Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов,- это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу. Если вы работаете с проблемой кислотных дождей, пожалуйста, уточните последние данные о проблеме.
Литература
- "Acid Rain, What It Is - How You Can Help" (Washington, DC, National Wildlife Federation), 1982.
- Bourodimos, E.L., "Thermopollution in the aquatic environment," in "Against Pollution and Hunger" (New York, John Wiley and Sons) 1974.
- "Japan and China set up joint study on acid rain", Asahi Evening News, 14 April 1987.
- Postel, Sandra, "Air pollution, acid rain, and the future of forests," Worldwatch Paper 58, Worldwatch Institute, Washington, DC, 1984.
- "За чистоту воздуха". "ХХ век: последние 10 лет". 1990-1991 Сборник статей из ежегодников State of the World, издаваемых Институтом Worldwatch под руководством Лестера Р.Брауна. Перевод А.Г. Куприяновой et al. Москва: А/О Издательская группа "Прогресс", 1992 (сс.91-112)
- "Химия и общество" Американское химическое общество. Перевод канд. хим. наук М.Ю. Гололобова, под редакцией проф., д-ра хим. наук М.Г. Гольдфельда. Москва: Мир, 1995 (сс. 423-429)
- Logan Robert A., Wendy Gobbons and Stacy Christiansen. "Environmental Issues for the '90s: A Handbook for Journalists." 1993-94 Edition. Washington DC: The Media Institute, p. 3.
Взвешенные в воздухе токсичные частицы
Одна из причин, по которой загрязненность воздуха вызывает всеобщее беспокойство - это токсичные частицы и пыль, попадающие в организм при вдыхании и способные вызывать различные заболевания. Взвешенные в воздухе частицы обычно подразделяют на две категории: мелкодисперсные и крупнодисперсные. Мелкодисперсные аэрозольные частицы состоят из таких веществ, как соединения углерода, свинца, серы и азота, попадающих в атмосферу в результате человеческой деятельности. Крупнодисперсные частицы состоят из природных веществ, которые образуются вследствие естественной эрозии и в процессе различных работ по дроблению камня. К наиболее распространенным крупнодисперсным частицам относятся гипс, известняк, мрамор, карбонат кальция (мел), кремний и карбид кремния (карбид, используемый при сварочных работах).
Первичные мелкодисперсные примеси - сажа, летучая зола, частицы металлов и пары - попадают в атмосферу в результате физических или химических процессов. Вторичные мелкодисперсные примеси образуются вследствие реакций между различными газами в атмосфере. Вторичные примеси составляют от шестидесяти до восьмидесяти процентов всех мелкодисперсных частиц, регистрируемых в городах.
Человеческий нос естественным образом отфильтровывает крупные частицы пыли, но не защищает от мелкодисперсных частиц, и такие вещества, как серная кислота, мышьяк, бериллий или никель, могут попасть в легкие. Некоторые вещества (бенз[а]пирены, бензантрацен-супертоксикант, соединения металлов), попадающие в организм при вдыхании, обладают канцерогенными свойствами.
Одно исследование показало, что соли серной кислоты, выбрасываемые в атмосферу автотранспортом, а также при сжигании нефти и угля, стали причиной двадцати одной тысячи преждевременных смертей в регионе, где проводилось это исследование. Специалисты считают, что эти вещества обостряют респираторные заболевания - астму, хронические бронхиты, эмфизему легких - и вызывают прерывистое дыхание и раздражение слизистой оболочки глаз.
Оксиды азота (NOx), главным образом образующиеся вследствие вторичных реакций соединений азота, также связывают с респираторными и седечно-сосудистыми заболеваниями.
Металлы, обнаруженные в воздухе, включают: свинец, кадмий, никель, бериллий, ртуть, мышьяк, ванадий и хром. Кроме того в воздухе присутствуют сравнительно небольшие количества стекловолокнистого минерала асбеста. Высокие концентрации свинца поражают центральную нервную систему, в то время как низкие дозы поражают мозг и приводят к психическим расстройствам у детей. Асбест вызывает рак легких и плевры. Никель, мышьяк, хром и тальк связывают с образованием раковых опухолей.
В дополнение к перечисленным аэрозольным частицам, в воздухе присутствует еще множество других загрязняющих веществ, которые приводят к заболеваниям человека, животных и птиц, к поражениям сельхозкультур и так далее. Ниже приведен список наиболее часто встречающихся загрязнителей.
Наиболее распространенные химические вещества-загрязнители воздуха и их воздействие на человека
As (мышьяк). Источники поступления в атмосферу: угольные и нефтяные печи, стекольное производство. Вызывает разрушение вегетативной нервной системы, паралич кровеносной системы, нарушение обмена веществ. Воздействие на протяжении продолжительного времени может привести к раку легких и кожи.
С6Н6 (бензол). Источники поступления в атмосферу: нефтеперерабатывающие заводы, автомобильные выхлопы. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызвать лейкемию.
Cd (кадмий). Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, сжигание мусора, угля и нефти. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызывать поражение почек и легких, ослабление костей.
Сl2(хлор). Источники поступления в атмосферу: химическое производство. Вызывает раздражение слизистых тканей.
СО (угарный газ). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, сжигание угля и нефти, сталеплавильное производство. Вызывает удушье, поражает сердечно-сосудистую систему, нарушает работу кровеносной системы.
F (ион фтора). Источники поступления в атмосферу: сталеплавильное производство. Высокие концентрации приводят к флюорозу (разрушению зубов у детей).
НхСх (углеводороды). Источники поступления в атмосферу - пары несгоревшего бензина. На солнечном свету вступает в реакцию с оксидами азота и образует фотохимический смог.
НСНО (формальдегид). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, химическое производство. Раздражает слизистые оболочки глаз и носа.
НСl (хлористый водород). Источники поступления в атмосферу: мусоросжигающие заводы, химическое производство. Раздражает слизистые оболочки глаз и легкие.
HF (фтористый водород). Источники поступления в атмосферу: заводы по производству минеральных удобрений, сталеплавильное производство. Раздражает кожу, глаза, слизистые оболочки.
Hg (ртуть). Источники поступления в атмосферу: сжигание угля и нефти, сталеплавильное производство. Вызывает тремор (дрожание рук) и психические расстройства, врожденные дефекты.
HNO3 (азотная кислота). Источник: реакции диоксида азота (NO2) в атмосфере. В высоких концентрациях приводит к возникновению кислотных дождей. Вызывает респираторные заболевания.
HONO (азотистая кислота). Поступает в атмосферу в результате реакций между диоксидом азота(NO2) и парами воды. Вызывает респираторные заболевания.
Н2S (сероводород). Источники поступления в атмосферу: нефтеперерабатывающие заводы, очистные сооружения, целлюлозно-бумажное производство. Вызывает тошноту, раздражает глаза.
H2SO4 (серная кислота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции диоксида серы и гидроксил ионов(-OH). Вызывает респираторные заболевания.
Mn (марганец). Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, электростанции. Воздействие на протяжении долгого времени может вызвать болезнь Паркинсона.
Ni (никель). Источники поступления в атмосферу: сталеплавильное производство, сжигание нефти и газа. В высоких концентрациях может вызывать рак легких.
NO (оксид азота). Источники поступления в атмосферу: автотранспорт, сжигание угля и нефти. Легко переходит в диоксид азота(NO2).
NO2 (диоксид азота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету из NO. При этом в тропосфере образуется озон, который в нижних слоях атмосферы является загрязнителем. При попадании в верхние слои атмосферы - стратосферу - диоксид азота разрушает озоновый слой земли. Диоксид азота вызывает бронхит, понижает сопротивляемость организма к респираторным заболеваниям.
ОН (радикал гидроксила). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции углеводородов и оксидов азота. Вступает в реакции с другими газами и образует кислоты.
О3 (озон). Источники поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции оксидов азота и углеводородов. Раздражает слизистые глаз, обостряет астму.
ПАН (гидронитрат пероксиацетила). Источники поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции оксидов азота и углеводородов. Раздражает слизистые глаз, обостряет астму.
Pb (свинец). Источники поступления в атмосферу: выхлопы автомобильного транспорта, сталеплавильное производство. Поражает головной мозг, вызывает высокое кровяное давление, замедляет рост.
SiF4 (тетрофторид кремния). Источники поступления в атмосферу: химическое производство. Раздражает легкие.
SO2 (диоксид серы). Источники поступления в атмосферу: сжигание нефти и угля, сталеплавильное производство. Диоксид серы является причиной кислотных дождей. Понижает сопротивляемость к респираторным заболеваниям, раздражает слизистые глаз.
Литература
- Васильева Е.А. et al. "Как организовать общественный экологический мониторинг: Руководство для общественных организаций". под редакцией к.х.н. М.В. Хотулевой. Москва: Социально-экологический союз, 1997 (сс. 200-222)
- Grove, Noel, "Air: an atmosphere of uncertainty," National Geographic, April 1987, pp. 510-511.
- Kendler, Helene, ed., "Fine particles in the atmosphere," in Natural Resources Defense Council, NRDC Newsletter, vol. 7: 2-3, March-June, 1978.
Сведение лесов (обезлесивание)
Сведение лесов является серьезной проблемой не только потому, что лес - это природный ресурс чрезвычайной важности для человека, который не может быть восстановлен за один день. Сведение лесов имеет огромное количество побочных эффектов. Оно является главной причиной таких экологических проблем, как, например, опустынивание, деградация почв, наводнение, образование селевых потоков, заиливание водотоков, разрушение ареалов диких животных, вымирание видов животных и растений.
Схема факторов, приводящих к сведению лесов
Мы разработали схему, которая поможет вам лучше разобраться в связях и взаимодействиях различных факторов, которые приводят к сведению лесов. Составить подобную причинно-следственную схему не сложно, и она может очень пригодиться в работе над экологической статьей. Такая "самодельная" схема поможет вам спланировать интервью и четче представить себе структуру материала. Составив базовую схему, вы сможете дополнять ее по мере накопления дополнительных знаний о проблеме.
Кислотный дождь Чрезмерная эксплуатация (вырубка на топливо,
| / коммерческая вырубка, огненно-подсечное сельское
| / хозяйство.
| /
| /
| /
Сведение лесов ---->Высыхание почвы -->Выветривание, пыль
| | (крупнодисперсные воздушные
| | частицы)
| |
| |->Экономические потери
| |->Смыв поверхностных почв->Наводнения->Деградация почвы
| | |
| | V
| |->Нарушение режима пополнения Заиливание водоемов
| грунтовых вод
| | |
| | |
| | |
|->Разрушение ореолов V |
| дикой природы Засуха->Пожары V
| | | Ухудшает качество
| | V запасов воды,
| | Гибель флоры и фауны, вызывает наводнения,
| | потеря урожаев, проблемы с судо-
| | потери скота ходством,
| V | сказывается на
| Гибель флоры V запасах рыбы
| и фауны Расходы на |
| здравоохранение |
| V
--> Изменение климата, Потери продо-
температурного режима, вольствия
разрушение ветряных барьеров |
| |
V V
Увеличение количества тайфунов и Голод
циклонов
|
V
Гибель людей, скота, потери в
продовольствии, возмущение
водных ресурсов, разрушение
ареалов диких животных
Сведение лесов - одна из серьезных экологических проблем России. "Россия обладает более чем одной пятой мировых лесных ресурсов". (с.170) Из них 79,6 %, это хвойные леса, 2,7 % - твердолиственные и 17,7% - мягколиственные леса. За пятилетний период леса погибли на площади 1,5 млн.га. Основные причины гибели лесов включают в себя: пожары (821 тыс.га или 55%), экстремальные погодные условия (398 тыс.га или 27%), потрава дикими животными (48 тыс.га или 2%), вредные насекомые и болезни (68 тыс.га или 5%) и воздействие выбросов промышленных предприятий (161 тыс.га или 11%).
Эксперты установили, что между 1988 и 1993 годами площадь покрытых лесом территорий в целом увеличилась на 6 млн. га. за счет высадки молодых деревьев. Однако, в ряде регионов эти площади земель сократились из-за пожаров, промышленных рубок главного пользования и передачи земель лесного фонда другим пользователям. Так за тот же период времени площадь погибших и списанных лесных культур всех возрастов составила 1,7 млн. га. "Основными причинами гибели лесных культур являются: несвоевременный уход и заглушение мягколиственными породами, потравы скотом, и дикими животными, неблагоприятные климатические факторы (вымокание, выжимание, засуха, заморозки), лесные пожары". ("Экологическая безопасность России". с. 170)
Что приводит к сведению лесов в России?
- Пожары. "В районах Сибири и Дальнего Востока они часто носят глобальный характер". ("Экологическая безопасность России". с.173) Между 1988 и 1993 годом в России произошло 122,8 тысяч лесных пожаров. Пожарами пройдено 5,1 млн.га лесной площади. По мнению специалистов, "площадь гарей и погибших древостоев в стране втрое превышает площадь рубок". ("Экологическая безопасность России". с.176)
- Промышленные рубки. "За период 1988-1993 годов в России пройдено сплошными рубками 8,8 млн. га, а лесовосстановление выполнено на площади 7,2 млн. га". ("Экологическая безопасность России". с.172)
- Потери заготовленной древесины (особенно в Сибири и на Дальнем Востоке). Лесозаготовка производится со значительными потерями древесины. В 1993 году потери составили 4,9 млн. куб.м древесины. Это "создает дополнительную пожарную опасность, способствует возникновению очагов вредителей." ("Экологическая безопасность России". с.171)
- Незаконные порубки. Хотя объемы заготовки древесины в России в последние годы сократились, тем не менее специалисты предполагают, что значительное количество заготовленной древесины просто не учитывается. Согласно данным Государственной лесной службы России количество незаконных порубок в 1993 году вырос по сравнению с 1992 годом в 2,8 раза. Учащаются случаи незаконного вывоза древесины за рубеж. "По данным МВД России, только в 1993 году предотвращен незаконный вывоз за рубеж 157,4 тыс.куб.м леса и пиломатериалов". ("Экологическая безопасность России". с.171)
- Вредные насекомые и болезни. Эксперты ежегодно регистрируют очаги насекомых и болезней на площади от 1,5 до 2,5 млн.га.
- Поражение промышленными выбросами. "В целом по Российской Федерации промвыбросами поражено более 780 тыс.га лесов, в том числе на 380 тыс.га леса погибли или усыхают. В районе Норильска погибло около 300 тыс.га". ("Экологическая безопасность России". с.174) Территория лесов зараженных в результате ядерных аварий и испытаний ядерного оружия составляет 3,5 млн.га.
* При подготовке данной статьи были использована и адаптирована глава из сборника материалов Межведомственной комиссии по экологической безопасности России "Экологическая безопасность России".
Литература
- "Об угрозе экологической безопасности России в связи с истощением и расхищением лесных ресурсов" Экологическая безопасность России. Выпуск 1. Материалы Межведомственной комиссии по экологической безопасности (октябрь 1993 г. - июль 1994 г.) Москва: Юридическая литература, 1994 (сс.170-178)
- Grainger, Alan. Desertification, Earthscan, 1986.
Опустынивание
Опустыниванием называют процесс, в результате которого уменьшается продуктивность земель, подверженных засухе. Опустынивание может происходить вследствиe сведения лесов, нерационального землепользования, засухи, перевыпасов, нерационального орошения (заболачивания и засоления), деградации почв и других причин. Многие проблемы, связанные со сведением лесов, имеют прямое отношение к проблеме опустынивания.
Нерациональное землепользование приводит к падению продуктивности почвы, падению урожаев, высыханию поверхностного слоя почвы, увеличению смыва плодородного слоя почвы, эрозии почвы, оврагообразованию, ветровой эрозии, наступлению песчаных дюн на орошаемые земли и уничтожению урожаев песчаными бурями.
Другая причина приводящая к опустыниванию, - это перевыпас. С увеличением поголовья скота увеличивается нагрузка на пастбища, и одновременно падает их продуктивность.
Перевыпас приводит к следующим последствиям:
- к уменьшению количества подножного корма и съедобной растительности
- к замещению многолетних видов растений однолетними, которые не способны уберечь почву от эрозии
- к сбиву пастбищ копытами скота
- к дестабилизации песчаных дюн в результате того, что скот поедает когда растительность на их гребнях
- ухудшению здоровья стад и постоянным падениям надоев молока и производства мяса (Grainger)
Засоление почв происходит в результате нерациональной ирригации. Сначала происходит подтопление и заболачивание земли. Это приводит к тому, что соли выходят на поверхность или намываются водой, если дренажные системы не отводят эту воду.
Сведение лесов становится причиной наводнений, которые тоже вносят вклад в процесс засоления, так как вместе с водой намывается соль.
Некоторые специалисты полагают, что опустынивание - это лишь одна из фаз естественного климатического процесса, который происходит очень медленно. Другие специалисты считают, что засухи только провоцируют процесс опустынивания, но не являются его причиной. Они полагают, что именно нерациональное землепользование и перевыпас, которые значительно ослабляют землю и снижают ее производительность, являются истинной причиной опустынивания.
Специалисты Экологической программы ООН (ЮНЕП) подсчитали, что из-за опустынивания к концу века человечество потеряет треть пахотных земель. Опустынивание является одной из причин деградации почв и в Российской Федерации. Согласно данным, приведенным в сборнике материалов Межведомственной комиссии по экологической безопасности России "опустыненные земли расположены на территории 50 млн.га, причем особенно подвержены этому процессу земли юга России". ("Экология России". с.97) Нерациональное использование земель, в частности бесконтрольный выпас скота, привел к появлению единственной в Европе пустыни "Черные земли" в Калмыкии. Специалисты подсчитали, что если процесс будет продолжаться теми же темпами, то через 15-20 лет площадь опустыненных земель в этой республике достигнет 1 млн.га. Кроме того, опустыниванию подвергаются земли на вырубках в Республике Коми. ("Экология России". с.97)
Ежегодно в Южном регионе пески занимают 40-50 тыс.га. Только в Прикаспии песками занято около 800 тыс.га. Также отмечается увеличение площади сбитых пастбищ. За пять лет с 1985 года в Дагестане, Саратовской и Астраханской областях эти площади возросли на 14;260 и 394,2 тыс.га соответственно. ("Экология России". с.97)
Некоторые мероприятия, предлагаемые для решения проблемы опустынивания, включают в себя улучшение качества землепользования, рациональную ирригацию, бережное обращение со скотом, рациональное использование пастбищ и уменьшение поголовья скота и восстановление лесов. Другие мероприятия включают восстановление пустынных земель, "социальное лесопользование" (когда местные жители берут на себя ответственность за сохранение лесов вокруг их деревень), создание лесонасаждений.
* При подготовке данной статьи были использована и адаптирована глава из сборника материалов Межведомственной комиссии по экологической безопасности России "Экологическая безопасность России".
Литература
- "О мерах по предотвращению деградации почв России с целью снижения угрозы национальной безопасности." Экологическая безопасность России. Выпуск 1. Материалы Межведомственной комиссии по экологической безопасности (октябрь 1993 г. - июль 1994 г.) Москва: Юридическая литература, 1994 (сс.93-102)
- Desertivication in Asia and the Pfcific, U.N. ESCAP, Bangkok: 1987.
- Granger, Alan. Desertificaition, Earthscan, 1986.
- Problems and Prospects of Desertification Control in the ESCAP Region, U.N. ESCAP, Bangkok: 1983.
- Qingming, Wang. "China Building Green Great Wall' To Combat Desertification," The Vanguard March 29, 1986.
- UNEP. Sand of Change, UNEP Environment Brief No 2, Nairobi: no date.
Экосистемы
Один из словарей определяет экосистему как "систему, сложившуюся в результате взаимодействия сообществ организмов с окружающей их средой". Но что же это все-таки значит? В качестве экосистемы можно рассмотреть почву и все населяющие ее организмы, начиная с бактерий и заканчивая растениями и насекомыми. Организмам для жизни нужна пища и вода, но еще им необходимы сбалансированные условия в окружающей их среде. Растениями и насекомыми питаются птицы и другие мелкие животные. Им тоже необходима вода и хороший источник пищи. И процесс этот продолжается в каждом звене пищевой цепи - цепи, где одни, более мелкие, организмы служат пищей для других, более крупных. Организмы любого из звеньев, включая человека, нуждаются в пище и воде и зависят от друг от друга в экосистеме. Очевидно, что изменение в погоде, например долгие засухи, или химическое загрязнение земли или воды, могут серьезно повлиять на экосистему в целом и каждый ее элемент в отдельности.
Возможно, взаимосвязи внутри экосистем лучше всего продемонстрировать на примере животных и ареалов их обитания. По мнению ученых, на земле существует около десяти миллионов видов животных и растений. Чаще всего предметом для материалов в СМИ становятся исчезающие виды. Однако биологи и другие специалисты смотрят на проблему значительно шире. Их беспокоит судьба других животных и растений, вовлеченных одну пищевую цепь с исчезающим видом. Когда одно звено пищевой цепи разрушено, начинает страдать вся экосистема, и это может привести к ее деградации.
Как функционируют экосистемы
Каждый биологический вид играет определенную роль в своей экосистеме. Ученые доказали, что некоторые виды могут оказывать большое влияние на экосистему в целом и организмы в ней. Ученые назвали такие виды ключевыми. Как правило исчезновение ключевого вида может привести к гибели целого ряда других видов данной экосистемы и самой экосистемы в целом. Например уничтожение земляной черепахи в южных штатах США привело к исчезновению сорока других видов животных, включая серую лису, оппоссума, змеи индиго и многих насекомых. Дело в том, что земляная черепаха роет глубокие норы в земле (глубиной до 9 метров), которые и служат убежищем для всех этих видов животных.
В экосистеме каждый организм занимает определенную экологическую нишу. "Экологическая ниша - это комплекс всех физических, химических и биологических факторов среды, которые необходимы тому или иному биологическому виду для жизни, роста и размножения в данной экосистеме". ("Жизнь в окружающей среде". ч.1, с.164) Ученые различают специализированные и общие ниши. Большинство видов растений и животных могут существовать только в специальных нишах, в которых поддерживается определенные физико-химические факторы, температура и источники питания. После того, как в Китае, например, началось уничтожение бамбука, панда, чей рацион на 99% состоит из бамбука, оказалась на грани вымирания.
Виды с общими нишами могут легко приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания. Поэтому существует меньшая опасность вымирания этих видов. Типичные представители видов с общими нишами являются мыши, тараканы, мухи, крысы и люди.
Экологические ниши включают в себя взаимодействие различных видов в экосистеме. Основные способы взаимодействия - это "межвидовая конкуренция, хищничество, паразитизм, мутуализм и комменсализм". ("Жизнь в окружающей среде". ч.1, с.165)
О межвидовой конкуренции говорят, когда два или более видов начинают конкурировать за один необходимый для жизни ресурс. Это может быть пища, вода, солнечный свет и так далее.
Хищничество и паразитизм. Хищничество - наиболее характерная форма взаимодействия видов в пищевых цепях. Хищники вынуждены добывать себе пропитание, так как жертвы обладают различными механизмами защиты. Хищничество - это один из механизмов естественного отбора, который служит на благо как самим хищникам, так и их жертвам. Еще один вид взаимодействия - это паразитизм. Паразиты, как правило, живут на хозяине или внутри его большую часть своего жизненного цикла и питаются его питательными веществами. Паразитами могут быть и растения и животные. Типичные представители паразитов - это блохи, ленточные черви, клещи, вши, омела белая (растение).
Мутуализмом называют межвидовые взаимодействия, когда два вида выигрывают от взаимодействия друг с другом. Без юкковой бабочки опыление пустынного растения юкка было бы невозможным. В то же время, личинки бабочки питаются семенами юкки. Оба эти вида не могли бы существовать друг без друга.
Комменсализм характеризуют тем, что один из двух видов извлекает пользу из взаимодействия с другим видом, при этом на другом виде такое взаимодействие никак не отражается. Некоторые виды усоногих рачков поселяются на челюстях китов, приобретая стабильный источник пищи и убежище. Киты же не получают ни пользы, ни вреда от такого соседства.
* Данная глава адаптирована из книги Тайлера Миллера "Жизнь в окружающей среде. 1", глава "Экосистемы: что они собой представляют и как работают?"
Литература
- Миллер Тайлер. "Жизнь в окружающей среде. 1" Перевод Алексеевой Б.А. et al. под редакцией Г.А. Ягодина. Москва: Прогресс/Пангея, 1993 (сс.133-172)
Парниковый эффект и глобальное потепление климата
Еще в 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. И он был прав. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и "ближний" инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают "далекое" инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.
Исходя из того, что "естественный" парниковый эффект - это устоявшийся, сбалансированный процесс, вполне логично предположить, что увеличение концентрации "парниковых" газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество СО2 в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объемах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ.
Сегодня уже мало кто из ученых, занимающихся этой проблемой, оспаривает тот факт, что деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмофере. По мнению Межправительственной комиссии по изменению климата, "увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли... Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды".
Тем не менее, ведутся ожесточенные споры вокруг того, какое конкретно количество этих газов вызовет потепление климата и в какой степени, а также как скоро это произойдет. Дело в том, что даже когда изменение климата действительно происходит, в этом трудно быть стопроцентно уверенным. Мировые средние температуры могут сильно колебаться в пределах нескольких лет и десятилетий - причем по естественным причинам. Проблема в том, что считать средней температурой, и на основании каких критериев судить, действительно ли она изменилась в ту или другую сторону.
В конце восьмидесятых - начале девяностых годов несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 - 0,6 градусов Цельсия. Однако среди них нет согласия в том, что именно вызвало это явление. Трудно с уверенностью сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все еще находится в пределах естественных температурных колебаний.
Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности. Проблема заключается в том, что когда гипотеза об антропогенных факторах глобального потепления подтвердится, уже поздно будет что-либо предпринимать.
Возможные последствия глобального потепления климата
По мнению многих ученых, если сохранится тенденция глобального потепления, это приведет к изменению погоды и увеличению количества осадков, что, в свою очередь, приведет к подъему уровня мирового океана. Ученые уже отметили изменения в картине выпадения осадков. Они подсчитали, что в США и бывшем СССР последние 30-40 лет выпадает осадков на 10 процентов больше, чем в прошлом. В то же время, количество осадков над экватором сократилась на те же десять процентов. Дальнейшее изменение в системе выпадения осадков окажет огромное воздействие на сельское хозяйство, смещая зоны возделывания культур в северные районы Северной Америки и Евразии. Наиболее благоприятные условия для выращивания культур сложатся в сельскохозяйственных регионах России и обильные осадки будут выпадать в Северной Африке, где засуха продолжается с 1970-го года. Кроме того, повышение температуры увеличит испарение влаги с поверхности океана. Это приведет к увеличению выпадения осадков на 11 процентов.
Последствия потепления климата будут ощущаться на Северном и Южном полюсах, где увеличившаяся температура приведет к подтаиванию ледников. По расчетам ученых увеличение температуры на 10 градусов по Цельсию, вызовет повышение уровня мирового океана на 5-6 метров, что приведет к затоплению многих прибрежных территорий во всем мире.
Встреча в Киото и торговля квотами на выбросы тепличных газов
Так как предполагаемое потепление климата, вызванное человеческой деятельностью, на 50% происходит в результате потребления энергии, напрашивается вывод о том, что для того, чтобы предотвратить кризис, надо изменить практику этого потребления. По мнению Агентства по охране окружающей среды США, мировое сообщество должно предпринять серьезные меры. Если опасения, связанные с потеплением климата, оправдаются, то плата за бездействие будет намного выше, чем затраты на предотвращение кризиса.
По мнению экологов, наиболее действенными будут такие меры, как повышение эффективности энергопользования и переход к альтернативным видам топлива (отказ от ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь) Хотя мировое сообщество сделало большой шаг вперед в повышении эффективности использования энергии после нефтяного эмбарго 1973 года, ему еще предстоит огромная работа в этой области.
В 1980 году более 100 миллионов тонн СО2 было выброшено в атмосферу в восточной части Северной Америки, Европе, западной части СССР и крупных городах Японии. Выбросы СО2 развитых стран в 1985 году составили 74% от общего объема, а доля развивающихся стран составила 24%. Ученые предполагают, что к 2025-му году доля развивающихся стран в производстве углекислого газа возрастет до 44%. (Reporting on Climate Change, pp.14-15) В последние годы Россия и страны бывшего СССР значительно сократили выбросы в атмосферу СО2 и других тепличных газов. Это прежде всего связано с переменами, происходящими в этих странах, и падением уровня производства. Тем не менее, ученые ожидают, что в начале двадцать первого века Россия достигнет прежних объемов выброса в атмосферу тепличных газов.
В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы СО2. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008-2012 годам выбросы СО2 на 5% от уровня 1990 года:
- Европейский союз должен сократить выбросы СО2 и других тепличных газов на 8%.
- США - на 7%.
- Япония - на 6%.
Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительныe выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. Таким образом предполагается, что главная цель - сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5% - будет выполнена.
Тем не менее, переговоры по вопросу сокращения выбросов тепличных газов идут очень сложно. Прежде всего конфликт существует на уровне официальных лиц и бизнеса с одной стороны и неправительственного сектора - с другой. Неправительственные экологические организации считают, что достигнутое соглашение не решает проблемы, так как пятипроцентное сокращение выбросов тепличных газов недостаточно для того, чтобы остановить потепление, и призывают сократить выбросы как минимум на 60%. Кроме того, конфликт существует и на уровне государств. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты: а) основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны и б) ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран. В любом случае проблема глобального потепления климата - яркий пример того, какие механизмы, подчас, включены в решение экологической проблемы. Такие компоненты, как научная неопределенность, экономика и политика нередко играют в этом процессе ключевую роль.
Внимание! По проблеме глобального потепления климата между учеными до сих пор существуют разногласия, поэтому прежде чем приступать к статье, необходимо внимательно изучить все точки зрения на проблему.
Литература.
- "Reporting on Climate Change: Understanding the Science." Washingtong, DC:The Environmental Health Center of the National Safety Council. November 1994, p. 68, 73 and 75.
- "A Cooling Down Period". The Economist, pp.119-121 November 23 1997
- "Kyoto Protocol December 11, 1997" National Wildlife Federation, http://www.nwf.org/nwf/news/protocol.html
Грунтовые и поверхностные воды
Почти девяносто семь процентов (97%) воды на земном шаре - это морская вода. Из оставшихся трех процентов, семьдесят семь процентов (77%) находятся в замерзшем состоянии в ледниках, а также на северном и южном полюсах; двадцать два процента (22%) - это грунтовые воды, и только один процент воды (1%) включен в гидрологический цикл на поверхности земли.
Качество поверхностных вод, от которых зависит жизнь многих людей во всем мире, ухудшается в результате человеческой деятельности. Вследствие этого снижается возможность использовать поверхностные водные ресурсы в качестве питьевой воды для людей и сельскохозяйственных животных, для орошения и промышленных нужд. Хозяйственно-бытовые, сельскохозяйственные и промышленные отходы часто загрязняют мировые источники из-за плохого планирования, аварий и умышленных злоупотреблений. Около 75% населения планеты не имеют системы очистки канализационных стоков и поэтому просто сбрасывают их в водотоки (Safeguarding the World's Water). В сельских районах развивающихся стран 71% населения испытывает недостаток в чистой воде и 87% не имеют канализации. Отходы антропогенной деятельности человека - самый опасный загрязнитель окружающей среды. По данным ООН четыре из каждых пяти заболеваний в развивающихся странах вызваны либо загрязненной водой, либо антисанитарными условиями проживания. Ежедневно в этих странах двадцать пять тысяч человек умирает от болезней, вызванных некачественной водой.
Заиливание - следствие плохой организации сельского хозяйства, обезлесивания, неправильной мелиорации и естественных природных явлений - буквально превращает водотоки в грязевые потоки. А тепловое загрязнение от теплоэлектростанций и некоторых видов промышленности нарушает температурный режим рек и озер так, что это совершенно изменяет водные экосистемы. Все эти проблемы приводят к истощению запасов питьевой воды, и ее недостаток становится главной экологической проблемой многих развивающихся стран.
В 1981-м году по инициативе Программы охраны окружающей среды ООН была начата международная декада оздоровления запасов питьевой воды. Целью этой программы было обеспечение к 1990-му году всех и каждого адекватными санитарными условиями и качественной водой. Однако этой цели достичь не удалось.
Грунтовые(подземные) воды - основной ресурс питьевой воды в мире. В отличие от поверхностных вод, которые можно очистить при помощи очистных сооружений, грунтовые воды включены в иной гидрологический цикл и потому не могут быть очищены. Большая часть грунтовых вод подпитывается осадками, которые просачиваются в почву.
На качество грунтовых вод могут оказывать влияние многие виды человеческой деятельности. Вот список источников загрязнения подземных вод: ирригация, использование удобрений и пестицидов, септические отстойники и выгребные ямы, муниципальные канализационные системы, санитарные поля фильтрации и мусорные свалки, скважины, колодцы, подземные трубопроводы, промышленные отходы, поверхностные разливы различных веществ, утилизация соляных растворов и отходов добывающей промышленности.
Проблему представляет собой поливная вода - в ней содержатся растворенные вещества, которые остаются в почве в виде солей после того, как растение забирает влагу. В конце концов почва становится слишком соленой для того, чтобы использовать ее в сельскохозяйственных целях. Когда засоленные почвы омываются водой, соль в высоких концентрациях может просачиваться в грунтовые воды, тем самым делая их непригодными для питья и сельского хозяйства.
Удобрения, используемые в сельском хозяйстве, содержат азот, фосфор и калий. Фосфор и калий, по мнению специалистов, не попадают в грунтовые воды. Зато азот в форме различных соединений активно включается в гидрологический цикл подземных вод.
Хотя существует не так много свидетельств загрязнения грунтовых вод пестицидами, тем не менее есть опасность просачивания этих веществ в почву или их поступления в подземные источники через колодцы.
В густонаселенных районах причиной загрязнения грунтовых вод часто становятся неисправности в системах септических отстойников, где происходит очистка бытовых отходов. Когда эти системы выходят из строя, в почву попадает большое количество нитратов, которые просачиваются в подземные воды. В тех местах, где есть канализационные системы, нередки случаи разрушения старых труб и попадания нитратов в грунтовые воды. В одном случае в результате прорыва трубы произошла утечка 1,3 миллиона литров канализационных стоков, и ученые обнаружили бактерии в колодцах на расстоянии двух километров от места аварии (Wilson).
Главный источник загрязнения грунтовых вод - это мусорные свалки(полигоны). Твердые отходы на свалках состоят из пищевых отходов, бумаги, пластиков, металлов и токсичных материалов (свинца, ртути, кадмия, ядохимикатов и пестицидов). Места утилизации отходов представляют угрозу для грунтовых вод, потому что вместе с дождем и влагой металлы и органические вещества просачиваются в почву. Этот процесс напоминает то, что происходит с пакетиком чая, опущенным в горячую воду.
Ученые подсчитали, что из свалки площадью в сорок-сорок семь гектаров, расположенной во влажном месте, ежегодно вымывается от ста семидесяти двух до трехсот восьми с половиной миллионов литров химикатов и металлов. Обычно в состав этих химикатов входят хлориды, свинец, медь и нитрит натрия.
Плохая эксплуатация водозаборных колодцев приводит к тому, что загрязненные поверхностные воды включаются в гидрологический цикл грунтовых вод.
Утечки из подземных трубопроводов и резервуаров приводят к загрязнению подземных вод канализационными стоками и продуктами нефтяной и химической промышленности.
Из водоемов для сбрасывания промышленных отходов, к которым относятся колодцы, скважины, водостоки и искусственные пруды, в окружающую природу попадает большое количество различных химических соединений - кислот, фенолов и токсичных металлов.
Соляные растворы представляют большую проблему в местах, где соленая вода выкачивается на поверхность вместе с нефтью. Так как химический состав этой воды значительно отличается от состава морской воды, ее утилизация представляет большую проблему. Утечки из заброшенных скважин также могут стать источником серьезных проблем. В одном случае заброшенная скважина давала утечку 5110 литров соленой воды в минуту через пятьдесят три года после того, как она была пробурена.
Наконец, добывающая промышленность создает проблему промышленных бассейнов и шламонакопителей, содержащих сточные воды. Эти поверхностные углубления в конечном итоге заполняются шламами, и эти осадки необходимо вычищать. В конце концов осадки из промышленных бассейнов оказываются в поверхностных и подземных водах. Особо нужно обращать внимание на следующие вещества в жидких отходах добывающей промышленности: нитраты, хлориды, токсичные металлы и радиоактивные отходы. Твердые отходы добывающей промышленности обычно собираются в отвалах. Оттуда они попадают в воду в результате смыва осадками.
Литература
- Kalbermatten, J.M., and others, Appropriate Nechnology for Water Supply and Sanitation: A Planner's Guide (Washington, DC, World Bank, 1980).
- Safeguarding the World's Water, UNEP Environmental Brief No. 6, Nairobi, no date.
- Wilson, James, Ground Water (Academy of Natural Science of Philadelphia, 1982).
Перелов рыбы
Запасы рыбных ресурсов в океанах небезграничны. С ростом численности населения спрос на этот пищевой ресурс возрастает, и когда количество выловленной рыбы превосходит естественные возможности видов к воспроизводству, численность популяции резко падает.
Некоммерческий перелов рыбы напрямую связан с проблемами роста численности населения и бедности. Благосостояние семей рыбаков, занимающихся некоммерческим выловом рыбы, зависит от размера улова. В то же время, когда регулярно вылавливается большое количество взрослой, способной к воспроизводствы рыбы, это приводит к обезрыбливанию местности, и рыбаки теряют источник доходов и пищи. В Таиланде десять лет назад большинство рыбаков вело промысел в Таиландском заливе. Сегодня большая их часть покинула местность из-за того, что рыбы в заливе почти не осталось.
Подобная ситуация случилась в конце шестидесятых годов в восточном штате Индии Керала. Там правительство способствовало развитию рыболовства, оснастив рыбацкие шхуны современными рыболовными приспособлениями. В течение семидесятых годов уловы этих судов увеличились на пятнадцать процентов, однако это привело к перелову рыбы, вследствие чего уловы упали на пятьдесят процентов (Sharma).
Помимо того, что модернизированные шхуны внесли свой вклад в обезрыбливание залива, применяемое ими донное траление, при котором огромные сети-тралы буквально соскребают со дна все живое, разрушило морское дно и уничтожило донные виды флоры и фауны - важные звенья пищевой цепи. Подобная техника добычи рыбы по своему разрушающему воздействию, сродни филиппинскому способу прозванному муро-ами. Филиппинские рыбаки буквально бомбардировали тяжелыми камнями хрупкие коралловые рифы, выпугивая из них рыбу в поджидавшие ее рыбацкие сети.
Коммерческий перелов - результат деятельности коммерческого рыболовного флота в открытом океане - тоже имеет серьезные последствия. Когда популяция рыбы в Таиландском заливе и в Андаманском море истощилась, рыбаки модернизированных рыбацких шхун стали использовать сети с более мелкой ячеей, чтобы потери в крупной рыбе восполнить количеством мелкой рыбы. Вылавливая мелкую и более молодую рыбу, они нанесли еще больший удар по популяции рыбы. Однако Таиланд - не единственная страна, которая испытывает проблему перелова. В мире, между 1950-ым и 1970-ым годами, вылов рыбы возрос более чем в три раза, с двадцати одной до семидесяти миллионов тонн (Brown), но в 1970-м году, по данным FAO, данная тенденция остановилась на шестидесяти-семидесяти миллионах тонн.
Некоторые государства, такие как Япония, потребляют особенно много рыбы. Такие страны более других будут страдать от истощения рыбных ресурсов. Уже сейчас увеличение добычи рыбы, связанное с ростом численности населения планеты, привело, по расчетам специалистов, к снижению среднестатистического улова на одиннадцать процентов и увеличило цены на большинство пород рыбы (Brown). Браун так пишет о глобальной ситуации с рыбой: "Многие биологи считают, что международный вылов промысловых видов рыбы приближается к максимально допустимому".
Примерами уменьшения количества рыбы в Северной Атлантике могут служить такие виды, как пикша (род трески), уловы которого достигли пика в 1965-м году (249 тыс. тонн) и с тех пор упали до одной седьмой от вылова 1965 года. Уловы трески, палтуса и сельди достигли пика в 1968-м году и к 1978-му году упали на 40% по сельди и 90% по палтусу.
Браун делает заключение: "Выловы тридцати ведущих пород рыбы возможно уже превысили допустимые количества. Иными словами, способность этих пород к самовоспроизводству не может поддержать их численность и, следовательно, уловы на сегодняшнем уровне".
Некоторые правительства уже осознали возможные последствия истощения рыбных ресурсов. Они ввели ограничение на коммерческий промысел рыбы и других промысловых морепродуктов для того, чтобы дать возможность для восстановления их популяций.
Литература
- Barnes, Vincent, "Saving Thailand's Sea Life," Bangkok Post, 3 May 1987, pp.15 and 22.
- Brown, Lester R., The Twenty-Ninth Day, (New York, W.W. Norton and Co., 1978)
- Sharma, Ravi, "Assessing development costs in India," Environment, April 1987, pp.6-11 and 34-38.
Озон и озоновый слой в атмосфере
Озоновый слой - это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере) состоящий из особой формы кислорода - озона. Молекула озона состоит из трех атомов кислорода (О3). Озоновый слой начинается на высотах около 8 км над полюсами (или 17 км над Экватором) и простирается вверх до высот приблизительно равных 50-ти км. Однако плотность озона очень низкая, и если сжать его до плотности, которую имеет воздух у поверхности земли, то толщина озонового слоя не превысит 3,5 мм. ("Reporting on Climate Change"). Озон образуется, когда солнечное ультрафиолетовое излучение бомбардирует молекулы кислорода (О22 > О3).
Так как озоновый слой поглощает ультрафиолетовое излучение, то его разрушение приведет к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхности земли. Это, в свою очередь, вызовет увеличение случаев рака кожи. Другим следствием повышенного уровня ультрафиолетового излучения станет разогрев поверхности земли и, вследствие этого, изменение температурного режима, режима ветров и дождей и повышение уровня моря.
В 1985 году британские ученые обнародовали данные, согласно которым в предшествующие восемь лет были обнаружены увеличивающиеся каждую весну озоновые дыры над Северным и Южным полюсами.
Ученые предложили три теории, объяснявшие причины этого феномена:
- разрушение озонового слоя окисями азота - соединениями, образующимися естественным образом на солнечном свету;
- воздушные потоки из нижних слоев атмосферы при движении вверх расталкивают озон и
- соединения хлора в атмосфере разрушают озон.
Ученые пришли к заключению, что соединения хлора, называемые хлорфторуглеродами (ХФУ), которые широко использовались в промышленности и в быту, несут ответственность за разрушение озонового слоя земли. Некоторые виды хлорфторуглеродов использовались в качестве охладителей в холодильных установках и кондиционерах. Другие ХФУ применялись для производства поролонов и пенопластов - материалов, широко используемых во многих потребительских товарах, начиная от одноразовой пенопластовой посуды и заканчивая изоляционными материалами. Хлорфторуглероды нашли широкое применение в баллонах для распыления аэрозолей и в качестве веществ для промывания электрооборудования.
В середине сентября 1987 года представители двадцати четырех стран встретились в Монреале и подписали соглашение, по которому обязались сократить вдвое использование озоноразрушаюших ХФУ к 1999-му году. Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в 1990-м году в Лондоне были приняты поправки к Монреальскому протоколу. Согласно Лондонским поправкам в список регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ и было принято решение прекратить использование ХФУ, галогенов и четырехлористого углерода к 2000-х тысячному, а метилхлороформа - к 2005-му году.(Reporting on Climate Change. p.75)
В Монтреале была принята система, по которой озоноразрушающие вещества подразделялись по следующим критериям: способность разрушать озон и продолжительность их жизни в атмосфере (Reporting on Climate Change. p.73) Ниже приведена таблица этих веществ, взятая из Федерального реестра 1988-го года (английская аббревиатура CFC обозначает "хлорфтороуглерод"):
Озоноразрушающий потенциал некоторых веществ
|
Разрушающий потенциал (усл.ед) |
Продолжительность жизни (лет) |
CFC 11 |
1.0 |
75 |
CFC 12 |
1.0 |
111 |
CFC 113 |
0.8 |
90 |
CFC 114 |
1.0 |
185 |
CFC 115 |
0.6 |
380 |
HCFC 22 |
0.05 |
20 |
Метилхлороформ |
0.10 |
6.5 |
Четырехлористый углерод |
1.06 |
50 |
Halon 1211 |
3.0 |
25 |
Halon 1301 |
10.0 |
110 |
Halon 2402 |
6 |
не установлено |
Sourse: 52 Federal Register 47498 (1988).
Иная проблема, связанная с озоном, но не связанная с разрушением озонового слоя - это фотохимический смог. Озон в нижних слоях атмосферы (тропосфере) является загрязняющим веществом. Он образуется на свету при реакции оксидов азота с углеводородами (см. главу "Взвешенные в воздухе токсичные вещества"). Озон в тропосфере снижает продуктивность сельскохозяйственных культур. Он замедляет фотосинтез в растениях и ослабляет их. По оценкам специалистов, в США ежегодные потери кукурузы, пшеницы, соевых бобов и арахиса вызванные озоном достигают от 1.9 до 4.5 миллиардов долларов. (Postel)
В дополнение озон ускоряет процесс разрушения резиновых изделий, текстиля и покрытий. (Environmental Science and Technology, January 1984)
Литература
- "Reporting on Climate Change: Understanding the Science." Washington, DC:The Environmental Health Center of the National Safety Council. November 1994, p. 68, 73 and 75.
- "A reassessment of crop loss from ozone", Environmental Science and Technology, December 1983.
- Environmental Science and Technology, January 1984.
- Postel, Sandra, "Air pollution, acid rain, and the future of forests," Worldwatch Paper 58, Worldwatch Institute, Washington, DC, 1984.
- The Changing Atmosphere, UNEP Environment Brief No. 1, Nairobi, no date.
- The Ozone Layer, UNEP/GEMS Environment Library No. 2, Nairobi, 1987.
Пестициды
Слово пестициды употребляют в качестве общего термина для обозначения всех химических веществ для борьбы с вредителями. Вредителем называют любой нежелательный организм, причиняющий, прямо или косвенно, вред человеку, домашним или диким животным, сельскохозяйственным культурам или лесам. Пестициды, включающие в себя инсектициды (для борьбы с насекомыми), фунгициды (для борьбы с грибковыми), гербициды (для борьбы с сорняками), родентициды (для борьбы с грызунами), бактерициды (для борьбы с бактериями), майтициды (для борьбы с клещами), нематоциды (для борьбы с червями) и моллюскициды (для борьбы с моллюсками), проникают в организм через желудочно-кишечный тракт, легкие, кожу и раны на теле.
Список химикатов, используемых для борьбы с вредителями очень велик и постоянно пополняется. Поэтому невозможно перечислить все пестициды в данной книге. Следует сказать, что журналисты не должны иметь иллюзий по поводу безопасности пестицидов, вне зависимости от того, как попали эти пестициды в организм.
Пестициды нашли широкое применение в странах Азии, и согласно данным Института мировых ресурсов, миллионы долларов тратятся ежегодно в качестве субсидий фермерам на закупку химикатов. Отчет Института мировых ресурсов также говорит о том, что без субсидий, которые получают Китай, Индонезия и Пакистан, фермеры этих стран использовали бы значительно меньше пестицидов и искали бы альтернативные способы контроля за вредными насекомыми.
Эксперты подсчитали, что в развивающихся странах 10 тысяч человек умирает и еще 40 тысяч человек страдает от острых отравлений пестицидами. Значительно большее количество людей испытывают хроническое отравление от продуктов распада пестицидов, потребляемых с едой и питьем. В Китае и Индии, где используются стойкие пестициды (пестициды, которые сохраняются в природе долгие годы), продукты распада этих химикатов обнаружены в высоких концентрациях в женском молоке.
Попытка регулировать использование пестицидов во многих странах остается неэффективной. Ситуацию усугубляет то, что фермеры часто не понимают инструкций по их использованию. В 1987 году специалисты обнаружили, что фермеры Камеронских высот в Малайзии обрабатывают большими количествами фунгицида свои овощи, для того чтобы предотвратить появление черных пятен и дыр в овощах. По словам председателя Малазийской ассоциации по использованию химии в сельском хозяйстве, фермеры использовали избыточные количества фунгицидов, потому что были абсолютно неграмотны в вопросе их использования и не понимали инструкции на этикетке.
Широкое использование гербицида paraquat в Малазии и 130 других странах также создало проблемы. В соответствии с данными Министерства здравоохранения Малайзии, 1200 человек умерло в период между 1980-ым и 1987-ым годом от отравления этим химикатом, а по мнению местных экологов эта цифра была значительно выше.
Неумелое обращение с пестицидами, нарушение санитарных и природоохранных требований при применении, транспортировке и хранении пестицидов было и остается причиной того, что проблему использования пестицидов в России и других странах СНГ нельзя снимать со счетов. История применения пестицидов в сельском хозяйстве СССР показывает масштаб проблемы. Прежде всего - это отсутсвие жесткого контроля со стороны регулирующих органов. Из 400 применяемых в сельском хозяйстве пестицидов контолировались лишь 60. (Фешбах, М. с.53) Эффективность их использования составляла лишь 10 процентов и, по подсчетам одного специалиста, 200 000 тонн "использовались бесцельно" каждый год. (Фешбах, М. с.54) Кроме того, даже после запрещения использования такого пестицида как ДДТ в 1970 году, до конца 80-ых существовала практика "специального разрешения" Минестерства сельского хозяйства для применения этого пестицида. Через двадцать лет после формального запрещения ДДТ ученые установили, что остатки этого вещества превышают допустимые нормы "на более чем 10 миллионов гектар культивируемых земель". (Фешбах, М. с.53) "Средняя концентрация в Азербайджане, Армении, Молдове и Узбекистане в 2-8 раз, превышала допустимый предел". (Фешбах, М. с.53) Наконец, пестициды использовали неграмотно. Мюррей Фишбах в своей книге "Экоцид в СССР" цитирует специалиста, помнению которого "правда заключалась в том, что мы часто не уничтожали насекомых, мы их заливали". (Фешбах, М. с.54) Исследования, проведенные в 1989 году показали высокое остаточное содержание пестицидов в среднем по России. При этом, если среднероссийское превышение норм по этим веществам составляло 4,6 процента, то в Азербайджане эта цифра достигала 29,2 процента. "В Белоруссии и Грузии четверть проб земли показывали избыточный уровень пестицидов". (Фешбах, М. с.54)
Специалисты в ближайшие годы не ожидают существенного влияния пестицидов на экологию стран бывшего СССР, так как вследствии сокращения финансирования сельского хозяйства фермеры значительно сократили использования химикатов. Тем не менее, проблема эта все еще актуальна. Отчасти из-за наследия, оставленного советской системой, и отчасти потому, что экономическое развитие этих стран может стимулировать спрос на пестициды и химические удобрения в будущем. Экологи обращают внимание еще и на активность крупных химических компаний, ищущих выход на новые рынки. В 1997 году экологические организации Европы организовали кампанию протеста против использования биотехнологии в сельском хозяйстве, в частности против внедрения соевых бобов с измененным генетическим кодом. Один из аргументов активистов заключался в том, что еще не известно, как в естественных условиях поведут себя культуры с измененным генетическим кодом, как это скажется на экологии и на здоровье людей. Другой аргумент обращал внимание на то, что производителями генетических измененных сортов занимаются те же фирмы, которые являются главными производителями пестицидов. Часто сорта с измененным генетическим кодом выводятся с целью использования их в паре с определенным пестицидом той же компании. Если принять во внимание агрессивную стратегию по внедрению новой продукции на новые рынки, и в частности на рынки стран бывшего СССР, то, по мнению экологов, в будущем распространение сортов с измененным генетическим кодом может сопровождаться ростом использования пестицидов.
Медики и экологи, озабоченные воздействием пестицидов на здоровье людей и на окружающую среду в целом, ставят под сомнение целесообразность использования сотен видов веществ. Эти химикаты не только действуют отрицательно на человека, они, также, убивают животных и птиц. В конце концов, многие пестициды теряют свою эффективность из-за того, что вредители вырабатывают к ним невосприимчивость.
Литература
- Cervantes, Nestor, "Subsidies promote use of toxic pesticides," Business Times, 28 February 1987, p.20.
- "Herbicide or suicide?" Nagpur Times Magazine, 16-22 March 1987.
- "Why farmers overspray the greens," New Straits Times, 7 March 1987.
Радиация
Радиация - неотъемлемая часть окружающей нас среды. Она попадает в окружающую среду из природных источников и из источников, созданных человеком (деятельность атомных станций и испытания ядерного оружия). К природным источникам радиации относятся: космическое излучение, радиоактивные породы, радиоактивные химические вещества и элементы обнаруженные в пище и воде. Ученые называют все эти виды природной радиации термином "радиационный фон".
Другие формы радиации поступают в природу в результате деятельности человека. Люди получают различные дозы радиации из таких источников, как, например, медицинский или стоматологический рентген. Кроме того, радиация попадает в природу вследствие эксплуатации атомных станций, проведения научных исследований, использования некоторых продуктов в быту и испытаний ядерного оружия.
В первую очередь нас интересует ионизирующее излучение. Ионизирующим его называют, потому что энергии такого излучения достаточно для того, чтобы выбивать электроны из атомов и тем самым производить ионы. Кроме того существует еще и неионизирующая радиация. Это радиоволны, микроволновое и инфракрасное излучение. Из ионизирующей радиации особый интерес для нас представляют нейтроны, альфа-излучение, бета-излучение и гамма-излучение. Нейтроны - это незаряженные (положительно или отрицательно) частицы, которые находятся в каждом атоме, за исключением атома водорода. Нейтроны поддерживают цепную реакцию в ядерном реакторе. Альфа-излучение (альфа-частицы) - это поток положительно заряженных ядер гелия. Альфа-частицы содержат два протона и два нейтрона. Бета-излучение (бета-частицы) представляет собой поток электронов (отрицательно заряженных частиц) или их античастиц позитронов. Гамма-излучение - это электромагнитные волны, которые содержат больше энергии, чем рентгеновское излучение (Edelson). Все эти виды излучения несут в себе различные количества энергии и потому по-разному действуют на человека. Как это происходит, мы рассмотрим ниже.
Фоновая (природная) радиация и ее дозы
Так как космическая радиация попадает на землю из космоса, то естественно, что уровень этой радиации выше в верхних слоях атмосферы. Очевидно, что человек, живущий на высокогорье, получает большую дозу космической радиации по сравнению с человеком, живущим на уровне моря. Средняя доза, получаемая человеком, живущим на высоте уровня моря - около 26 миллибэр в год, в то время как доза того, кто живет на высоте 3200 метров над уровнем моря, составит около 125 миллибэр. Миллибэр - это единица измерения поглощенной дозы радиации (Environment, p.7).
Радиоактивные материалы, встречающиеся в естественной природе - в почве и камнях, - тоже излучают радиацию. Человек, живущий в каменном доме, например, получает более высокую дозу радиации, чем человек, живущий в деревянном доме. Пример камня с относительно высокой радиоактивностью - это гранит. Человек, стоящий около гранитной стены в течение года, может получить более 200 миллибэр радиации (Edelson). В большинстве случаев естественная радиация природных камней и минералов значительно ниже.
С 1984-го года особую тревогу ученых вызывает один из источников естественной радиации, называемый радоном. Радиоактивный газ, без цвета и запаха, просачивающийся в здания домов из подземных залежей урана, стал большой проблемой в США и Европе. Американское Агентство по охране окружающей среды считает, что радон занимает второе после курения место в ряду причин, вызывающих рак легких. По мнению правительственных экспертов отрицательное воздействие радона на здоровье людей значительно превосходит воздействие от радиации, выброшенной в окружающую среду атомными станциями.
Кроме того естественная радиация является источником поступления в окружающую среду долгоживущих радиоактивных элементов (называемых радионуклидами), таких как тритий (одна из форм водорода), калий-40 и углерод-14. Они попадают в воду, пищу и человеческое тело, но хотя эти элементы присутствуют повсюду, они оказывают сравнительно слабое воздействие на человека. Среднегодовая поглощенная доза радиации из этих источников составляет около двадцати пяти миллибэр. Искусственные источники радиации, такие как рентгеновские установки, радиоактивные медицинские препараты для диагностики и терапевтических целей, являются источниками ионизирующей радиации. Средняя поглощенная из этих источников доза радиации составляет около восьмидесяти миллибэр. Однако эта доза распространена неравномерно по телу. Так, локальная поверхностная доза от рентгена грудной клетки составляет от тридцати до пятидесяти миллибэр, в то время как локальная доза от рентгена органов брюшной полости достигает шестисот миллибэр. Для сравнения, ежегодная доза получаемая человеком вследствие испытаний ядерного оружия составляет около 4-5 миллибэр в год. (Edelson and Environment) (на момент написания первого варианта пособия - прим.ред.)
На проблему воздействия радиации на человека вследствие эксплуатации атомных станций ученые обратили особое внимание после аварии на американской станции Три майл айленд и Чернобыльской катастрофы. Жители острова, на котором находилась атомная станция, по подсчетам получили не более десяти процентов той дозы, которую они ежегодно получают из природных источников. Однако авария на Чернобыльской АЭС повлекла за собой серьезные последствия для населения и окружающей среды Советского Союза и Европы.
По данным ядерной индустрии (на момент написания первого варианта учебника - прим.ред.), средняя доза радиации, попадающей в окружающую среду в результате деятельности атомных станций (исключая инциденты), составляла лишь несколько миллибэр. Рабочие промышленности, конечно же, получали более высокую дозу.
Радиоактивные отходы (РАО) подразделяют на жидкие и твердые. Жидкие РАО подразделяют на слабоактивные (удельная активность менее 1х10-5 Ки/л), среднеактивные (удельная активность менее 1х10-5 - 1 Ки/л) и высокоактивные удельная активность менее 1 Ки/л). Твердые отходы считаются активными при удельной активности: а) 2х10-7 Ки/кг для альфа-излучения, б) 1х10-8 Ки/кг для трансурановых элементов, в) 2х10-8 Ки/кг для бета-излучения, г) 1х10-7 г-экв радия на килограмм для гамма-излучения.
Главным источником жидких радиоактивных отходов, по мнению российских экологов, являются атомные станции и радиохимические предприятия, где осуществляется переработка отработавшего ядерного топлива с атомных станций. В России переработка отработавшего ядерного топлива осуществляется на трех радиохимических предприятиях: ПО "Маяк" в городе Озерске (бывшем Челябинске-65), Сибирском химическом комбинате (СХК) в городе Северск (бывший Томск-7) и Красноярском горно-химическом комбинате (ГХК) - Железногорск (бывший Красноярск-26). За время эксплуатации этих комбинатов, по данным Госатомнадзора, на них скопилось около 416 млн/куб.метров РАО с общей активностью 2,65 млрд Ки.
Огромное количество РАО и радиоактивное загрязнение больших территорий является одним из главных аргументов ряда ученых и экологов против переработки отработавшего ядерного топлива. По их мнению "именно радиохимические производства Южного Урала и Сибири явились основным источником радиоактивного загрязнения больших территорий России в прошлом и продолжают оставаться в обозримом будущем". ("Плутоний в России: экология, экономика, политика" с.85) До настоящего момента ученые и правительства не могут найти безопасный способ хранения отходов, при котором эти вещества хранились бы сотни и тысячи лет до тех пор, пока они перестанут представлять опасность для окружающей среды.
Влияние радиации на здоровье человека
Высокие дозы радиации представляют смертельную угрозу для человека. Полученная доза в 500 бэр или больше убивает практически любого человека в течение нескольких недель. Доза в 100 бэр может привести к серьезной лучевой болезни. Радиация может также способствовать увеличению раковых заболеваний и вызывать различные дефекты плода.
В то время, как у ученых нет разногласий по поводу воздействия высоких доз радиации на человека, они до сих пор не пришли к согласию по поводу воздействия малых доз. Некоторые ученые считают, что безопасных доз не существует, так как в долгосрочной перспективе воздействие низких доз может иметь кумулятивный эффект. Другие утверждают, что существует нижний порог, за которым радиация не представляет вреда для человека, даже если это воздействие долгосрочное. В зависимости от того, какая из этих теорий лежит в основе анализа специалиста, зависит его оценка последствий воздействия малых доз радиации на человека.
Система измерения радиации
Система измерения радиации очень сложная. Для доступности нам пришлось упростить некоторые понятия.
В основе измерений радиации лежат четыре понятия: активность (распад в источнике), экспозиционная доза (ионизирующий эффект при столкновении с веществом), поглощенная доза (в смысле поглощенной энергии) и эквивалентная доза (воздействие радиации на живые ткани). Для каждого из этих понятий существует своя система измерений и терминология. Еще более усложняя эту информацию, добавим, что для каждого из этих понятий существуют две системы обозначений: одна общепринятая (внесистемная), вторая - международная (единицы системы СИ). Международную систему обозначений используют реже. В освещении чернобыльской аварии на Чернобыле были использованы обе системы, и это вводило людей в заблуждение). Какую бы систему вы не избрали для себя, главное - никогда не использовать обе системы в одном материале.
Общепринятые единицы измерения: кюри, рентген, рад, бэр.
Международные единицы измерения: беккерель, кулон/кг, грэй, зиверт.
Активность
Кюри (Ки) и беккерель (Бк) - единицы измерения количества распадов атомов в источнике радиоактивного излучения. 1 Ки = 3,7 х 10 в десятой степени Бк.
Экспозиционная доза
Рентген (Р) и кулон на килограмм (Кл/кг) определяют количество рентгеновского или гамма-излучения, ионизирующего газы (производящего позитивные или негативные ионы в изначально электрически нейтральном веществе). Обе единицы измеряют дозу радиации в газе с точки зрения электрической заряженности частиц и не учитывают поглощенную энергию. Рентген (Р) или кулон (Кл) - не очень хорошие единицы для замеров альфа- или бета-частиц, которые вызывают очень интенсивную, но локальную ионизацию. Один кулон на килограмм равняется 3876 рентген.
Поглощаемая доза
Рад или грэй (Гр) используют для обозначения энергии, поглощенной веществом. Рад является единицей измерения дозы, полученной веществом. Вещество получает дозу в один рад, когда один грамм вещества поглощает энергию, равную 100 эрг. Тоже и с грэем. Вещество получает дозу в один грэй, когда один килограмм вещества поглощает один джоуль энергии. 1 грэй=100 рад.
Эквивалентная и эффективная эквивалентная доза
Рад и грэй показывают какую энергию поглотило вещество, однако эти величины не объясняют, как радиация воздействует на живые ткани. Повреждения тканей, как и распределение этих повреждений, зависит от типа и энергии поглощенной радиации.
Биологический эффект эквивалентной дозы облучения выражают линейной формулой передачи энергии веществу (в английской терминологии LET). "Для расчета эквивалентной дозы поглощенную дозу умножают на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма". (Васильева Е.А. et al, с.41)
Рентгеновские и гамма-лучи - это электромагнитное излучение высокой частоты, поэтому эти виды энергии могут глубоко проникать в живые ткани и материалы.
Гамма-лучи могут пройти через человеческое тело или несколько сантиметров свинца.
Бета-лучи представляют собой частицы (электроны или позитроны), поэтому они могут проникнуть в тело человека через кожу лишь на несколько миллиметров.
Альфа-излучение и нейтроны - относительно крупные частицы, поэтому они обладают низкой проникающей способностью. Альфа-излучение с трудом проходит через кожу человека.
Альфа-излучение способно причинить наибольший вред человеку, но очень локально (так как не может проникнуть в организм сквозь кожу), в то время как гамма-излучение причиняет менее вреда, но поражает живые ткани глубоко и на большом расстоянии вокруг (так как обладает большой проникающей способностью).
Уровень повреждения биологического тела различными видами радиации суммируется с помощью Q фактора, который изменяется в зависимости от способности излучения или частиц производить ионы. Для рентгеновских и гамма-лучей Q фактор равняется 1. Для альфа-частиц Q равняется 10.
Для того, чтобы определить биологическую дозу (показывающую какой эффект на живое тело оказала радиация) (D), поглощенную дозу (R) в грэях или бэрах умножают на качественный фактор (Q) (D = R x Q). Эквивалент биологической дозы (D) выражают в бэрах или зивертах, в зависимости от того, в чем измерялась R, в радах или грэях.
Биологическое воздействие радиации определяется и другими факторами. Некоторые органы более восприимчивы к радиации, чем другие, и сильнее поражаются ей. Радиоактивные вещества, попавшие в организм с пищей, могут накапливаться в определенных органах. Кроме того, одни органы более жизненно важные, чем другие. Эта особенность получила название модифицирующего фактора N. Таким образом эффективную эквивалентную дозу (D), выраженная в бэрах или зивертах, чаще определяют по формуле D = R x Q x N.
Иногда, когда говорят о низких дозах радиации, для их обозначения используют миллибэр или миллизиверт. Один бэр или один зиверт равен 1000 миллибэр или миллизиверт. Один зиверт равен ста бэрам.
Допустимые уровни радиации
Большинство экспертов придерживаются мнения, что человек в среднем ежегодно получает суммарную дозу радиации равную 150-200 миллибэр. Большая часть радиации (около 80 миллибэр) поступает из естественных источников радиации или в результате медицинского облучения рентгеновскими лучами (около 90 миллибэр). Облучение, полученное вследствие проведения научных исследований составляет 1 миллибэр, от эксплуатации ядерных установок - 4-5 миллибэр, от использования бытовых приборов - 3-4 миллибэр, и из других источников - 1 миллибэр (Edelson).
Международная комиссия по защите от радиации установила максимально допустимую дозу для людей, получающих облучение на производстве, в 5 бэр (5000 миллибэр). Поскольку различные органы по-разному реагируют на радиацию, то доза в 5 бэр установлена для всего тела, репродуктивных органов и костного мозга. Для кожи, костей и щитовидной железы лимит составляет 30 бэр в год, а для конечностей - 75 бэр (Boustead).
В России систему радиационной безопасности населения регулируют два документа. Это Федеральный Закон "О радиационной безопасности населения" и "Нормы радиационной безопасности НРБ-96". Система регулирования строится на понятии дозовой нагрузки. (Васильева et al, с. 41) В соответствии с законом "О радиационной безопасности населения" допустимая дозовая нагрузка на население не должна превышать 1 мЗв/год и на персонал, эксплуатирующий источники ионизирующего излучения группы А, - не более 20 мЗв/год. (с.42)
Очевидно, что радиоактивность - это сложный предмет, и вы наверняка столкнетесь с учеными, которые будут оспаривать те или иные заключения своих коллег. Вам придется придется приложить максимум усилий, чтобы писать статьи на эту тему корректно.
Литература
- Boustead, I., "radioactive waste disposal", in Andrew Porteous; ed., Hazardous Waste Management Handbook (London,Butterworths, 1985), pp. 281-297.
- Edelson, Edward, Journalist's Guide to Nuclear Energy (Washington, DC, Atomic Industrial Forum, 1985).
- Environment, December 1984, p.7.
- Васильева Е.А. et al. "Как организовать общественный экологический мониторинг: руководство для общественных организаций." Под редакцией М.В. Хотулевой. Москва: Социально-экологический союз, 1997 (сс. 41-42)
Токсичные химические вещества
В декабре 1984 года в индийском городе Бхопале произошла крупная трагедия. Причиной трагедии стал взрыв одного из хранилищ завода компании Юнион Карбайд и выброс в окружающую среду многих тонн летучего и крайне ядовитого вещества метилизоцианата. Туманоподобное облако газа накрыло густонаселенную территорию к югу от завода. Многие люди умерли в постелях. Те, кто выжил, шатаясь, выбирались из своих домов, ослепшие, с приступами жестокого удушья. Число погибших и пострадавших достигло нескольких тысяч.
Метилизоцианат - это промежуточный продукт в пестицидном производстве. Конечно пестициды способствуют росту урожаев, так же как развитие технологий и индустриализация способствуют экономическому развитию государства. Однако блага цивилизации порождают проблемы: растущую урбанизацию, промышленные катастрофы и опасные уровни загрязнения воды и воздуха. В некоторых странах темпы развития промышленности и урбанизации далеко превысили способность правительств контролировать их побочные эффекты.
Контроль за токсичными химикатами - большая проблема. Токсичными можно назвать вещества, которые при неправильном обращении представляют угрозу для здоровья населения и для окружающей среды. К токсичным веществам относятся вещества с канцерогенными, мутагенными, тератогенными свойствами, а также ядовитые вещества, токсичные для растений (фитотоксичные) или для водной флоры и фауны.
Канцерогенные вещества обладают свойствами, вызывающими раковые заболевания.
Мутагенные вещества вызывают мутации или изменения в генах.
Тератогенные вещества становятся причиной врожденных дефектов. Могут вызывать мутации и деформации, не передающиеся последующим поколениям.
Фитотоксичные вещества отрицательно воздействуют на растения.
Токсичные вещества используются в промышленном производстве или же являются его продуктами, в том числе и побочными.
Источники токсичных химических веществ
Токсичные химические вещества и отходы используются/образуются в производстве электротехники, аккумуляторов, красок и лакокрасочных покрытий, в фармацевтике, при отбеливании текстиля, при производстве резины и пластмасс, в книгопечатании, в целлюлозо-бумажном производстве, а также в металлодобывающей, машиностроительной и других видах промышленности.
Канцерогенные вещества из промышленных источников могут быть подразделены на четыре категории:
Нефтепродукты из отходов нефтеперерабатывающих заводов, станций по автомобильному обслуживанию, отходов нефтехимического и металлургического производства и флота.
Каменноугольные отходы (смолы и деготь) из газоочистных установок, коксо-угольного производства, производства толи и заводов по мoрению древесины.
Ароматические амино- и нитросоединения. Аминосоединения: 2-нафтиламин, бензидин, 4-аминодифинил и похожие соединения на основе азота, образующиеся при отбеливании текстиля, в резиновом, фармацевтическом, пластмассовом и других производствах.
Пестициды, гербициды и почвенные стерилизаторы - продукты химического производства.
Однако токсичные химические вещества можно найти не только на промышленных предприятиях. Пойдите в любой магазин красок, на автостанцию, в хозяйственный или продуктовый магазин, и вы найдете все эти вещества на полках. Вы также найдете их у себя дома - это краски, стиральные порошки и средства от насекомых.
Каждый год в лабораториях создаются тысячи новых химических веществ, и тысячи поступают в промышленное производство. Такое количество просто невозможно проверить на безопасность для людей, животных или растений. В прошлом промышленность просто сбрасывала отходы в окружающую среду без учета последствий для экологии в краткосрочной и долгосрочной перспективах. В настоящий момент в индустриальных странах остро стоит проблема утилизации таких отходов.
Проблемы утилизации и аварий
Большую опасность для человека и животных представляют сбросы в источники питьевой воды канцерогенных веществ. Аварийные разливы на производстве, из кораблей и танкеров, а также плохая очистка сточных вод увеличивают количество токсичных веществ в питьевой воде. Река Рейн в Европе - один из самых печальных тому примеров. Пожар на одном из немецких заводов первого ноября 1986 года привел к крупному сбросу в реку ртути и пестицидов. В результате погибло огромное количество рыбы и был нанесен значительный ущерб экосистеме. На следующий день в реку произошел сброс поливинилхлорида и еще один сброс вблизи от места пожара. Двумя неделями позже в Рейн попал гербицид. Еще через два дня - хлорорганические соединения. Затем, в течение последующей недели, произошло еще три крупных сброса химических веществ. Власти предостерегали против использования речной воды для бытовых нужд или производства пива.
Практически у каждой страны есть опыт аварий, связанных с утечкой токсичных веществ. Лав Канал и Таймс Бич так же печально известны в США, как и Бхопал в Индии.
Городок Таймс Бич "прославился" в конце 1982 года. Его население пришлось полностью эвакуировать, когда ученые обнаружили, что в начале семидесятых годов большинство его немощеных дорог было буквально пропитано смертельным ядом - диоксином. Диоксин настолько токсичен, что одной капли достаточно, чтобы опасно загрязнить сорок восемь тысяч литров воды. В Таймс Бич диоксин попал в окружающую среду не в результате злоумышленных действий, а вместе с отходами химического завода - их использовали в качестве увлажнителя для борьбы с пылью. Бывшие жители города впоследствии вспоминали мертвых птиц, валявшихся в городе, мертворожденных кошек и собак, людей с раком легких и случаи выкидышей у женщин.
Лав Канал - название свалки промышленных отходов в штате Нью-Йорк, которая была наполовину заполнена, а затем продана корпорацией Хукер кемиклз энд пластикс корпорейшн оф Ниагара фолз как участок под строительство. Позднее на ее территории возник жилой поселок, где в 1977 году стали обнаруживать на поверхности почвы ядовитые химикаты из засыпанной в начале 50-х годов свалки.
Тяжелые металлы
К тяжелым или, как их еще называют, токсичным металлам относят элементы с большой атомной массой. Как правило, это элементы из пятого и шестого периодов таблицы Менделеева. Число таких металлов достигает 40. Однако лишь некоторые из них представляют серьезную опасность с точки зрения биологической активности и токсических свойств. (Васильева Е.А. et al. с.217) При попадании в организм с вдыхаемым воздухом или потребляемой пищей эти вещества оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека. Список наиболее опасных металлов данного класса приведен ниже. Большая часть сведений о токсичности тяжелых металлов была получена в результате исследований в промышленных зонах.
При попадании в организм с вдыхаемым воздухом тяжелые металлы в высокой концентрации способны вызывать поражения дыхательных путей и, в отдельных случаях, могут привести к гибели человека.
Кроме того, тяжелые металлы могут попасть в организм человека через желудочно-кишечный тракт вместе с консервированной (в металлических банках) пищей и напитками. Кислые напитки растворяют такие металлы, как сурьма, кадмий, олово и цинк, содержащиеся в эмали кастрюль, консервных банках и автоматах с газированной водой. Бывали случаи, когда вместе с пищей и напитками в организм попадали ртуть и свинец.
Проблема тяжелых металлов существует в местах, где в водные источники попадают кислотные осадки. Повышенная кислотность воды способствует растворению тяжелых металлов, и в результате эти вещества попадают в организм человека с питьевой водой или аккумулируются в морских и речных животных и растениях, которые человек употребляет в пищу. Цинк, кадмий, свинец и алюминий - это тяжелые металлы, непосредственно связанные с проблемой кислотных дождей. Еще один опасный для здоровья человека тяжелый металл - ртуть - попадает в окружающую среду вместе с промышленными отходами и вследствие широкого применения ртути в быту.
Самый известный случай отравления ртутью произошел в Японии в местечке Минамата: сто двадцать человек получили ртутное отравление после употребления в пищу рыбы, загрязненной органическим соединением ртути метилртутью. Метилртуть вызвала необратимые поражения центральной нервной системы.
Матери, пораженные метилртутью, рожали детей с серьезной формой церебрального паралича и поражениями центральной нервной системы. Последствия отравления в Минамате были следующими: из ста двадцати человек, отравившихся метилртутью, двадцать два были детьми, получившими свою дозу во время внутриутробного периода жизни. Сорок шесть человек погибло, включая двух новорожденных. Подобное отравление метилртутью произошло в другом японском городе - Нигата - в 1965 году. Тогда было отмечено сорок семь случаев отравления, шесть из которых закончились летальным исходом.
Еще один случай отравления метилртутью произошел в Ираке: шесть тысяч человек, употребивших хлеб из зерна, обработанного ртутными препаратами, были госпитализированы, пятьсот из них погибли. Семена, обработанные гербицидом на основе метилртути, изначально были предназначены для посева, но каким-то образом попали в хлеб. Подобные отравления произошли в Гватемале и Пакистане.
В 1967 году высокое содержание ртути в рыбе привело к запрету на промышленный лов в сорока шведских озерах. По тем же причинам лов рыбы был запрещен в некоторых озерах Северной Америки.
Ртуть легко попадает в земную атмосферу, так как очень хорошо испаряется. Она испаряется в 10 тысяч раз лучше, чем пестицид ДДТ (Frei and Hutzinger). Из-за своей летучести и потому, что киноварь (ртутьсодержащая руда) залегает на небольших глубинах, огромное количество ртути ежегодно попадает в атмосферу. По подсчетам ученых около 100 тысяч тонн ртути выпадает на землю вместе с осадками. Вулканическая активность и выщелачивание увеличивают это количество. Вследствие этого ртуть обнаруживают в телах почти всех живых существ. Особую опасность представляют десять тысяч тонн ртути, которые производит ежегодно человек, потому что эта ртуть сконцентрирована в нескольких географических точках. В отличие от техногенной, природная ртуть распространена более не менее равномерно на поверхности земли.
Виды и типы воздействий
Писать о токсичных и опасных химических веществах важно, но непросто. Вам нужно усвоить несколько вещей. Первое: одно и то же химическое вещество может в различных дозах оказывать разное воздействие на человека. В небольших количествах вещество может действовать как лекарство. Если взять в качестве примера химического вещества аспирин, то одна-две таблетки избавят вас от головной боли. Такое воздействие называют терапевтическим.
Химические вещества также могут иметь побочные эффекты. Это означает, что в тех же дозах, в которых определенные вещества имеют терапевтический эффект, они могут причинять вред. Например, две таблетки аспирина избавят вас от головной боли, но одновременно могут вызвать разражение слизистой желудка.
Токсичным воздействие вещества можно назвать тогда, когда полученная/получаемая доза причиняет явный вред здоровью. Если большое количество аспирина принимать на протяжении длительного времени, это может вызвать язву желудка.
Летальная доза - это доза, которая убивает человека. Большая доза сильного снотворного способна убить человека.
Второе, что вам необходимо выяснить, когда вы работаете над материалом о токсичных или опасных химических веществах, - это какой характер носило отравление веществом: острый или хронический. Острое отравление наступает в результате кратковременного воздействия (нескольких дней), в то время, как хроническое отравление - это результат воздействия на протяжении длительного времени; может быть нескольких лет. Острое отравление бензолом действует на центральную нервную систему человека и приводит к угнетению дыхания. Хроническое отравление малыми дозами на протяжении длительного периода времени приводит к разрушению печени человека. Одно из самых страшных последствий долговременного воздействия многих химикатов - это развитие раковых заболеваний.
Третье, что вам необходимо узнать - это то, какими путями токсичное вещество попадает в организм. Как ни странно, попадание в организм через желудочно-кишечный тракт наименее опасно. В этом случае, как правило, в кровь попадает только около пятидесяти процентов вещества. Остальная часть выводится из организма.
Наиболее опасно попадание токсичных веществ в организм через дыхательные пути. Когда человек вдыхает токсичное вещество, как это произошло в Бхопале, почти сто процентов этого вещества попадает в кровь. Химические вещества, попадающие в организм через кожу, наносят почти такой же вред, как если бы они попали через дыхательные пути. И в том, и в другом случае вещества быстро попадают в кровь.
Объяснить читателям, в какой дозе вещество не представляет опасности, а в какой оно токсично - нелегкая задача для журналиста. Проблему усугубляет тот факт, что технические и научные термины сложно объяснять; к тому же, среди ученых и медиков часто существуют разногласия по поводу того, что считать предельно допустимой дозой. Наконец, разногласия ученых могут возникнуть и по причине несовершенства измерительной техники, которая в момент проведения исследования может не дать адекватных данных о потенциально опасном загрязнении. А на следующий год могут появиться новые методики, более чувствительная аппаратура, и результаты будут совсем другими.
Помните об этом, особенно когда берете интервью у ученого, который отказывается давать однозначный ответ. Часто эксперты просто не могут ответить однозначно, потому что сама ситуация слишком неоднозначна.
Взгляните на следующий абзац, иллюстрирующий, насколько сложно проводить измерения, анализ и давать оценку токсичности в той или иной ситуации:
"Данные об остаточном количестве вещества в окружающей природе сами по себе имеют небольшую ценность, до тех пор, пока кто-нибудь не просчитает их токсическую опасность. Последствия острого отравления веществом, когда большие дозы оказывают незамедлительный эффект, сравнительно легко измерить. Однако хроническое отравление, когда воздействие происходит малыми дозами в течение длительного времени - это сложный вопрос, и реальный риск оценить совсем непросто. Мало предсказать, как хроническое отравление скажется на взрослом человеке, но нужно еще выяснить, как оно скажется на репродуктивной системе взрослого человека,на эмбрионе, на молодом организме. Сложность ситуации такова, что в настоящий момент мы не можем сказать, что какое-то вещество абсолютно безопасно при любых обстоятельствах. В лучшем случае мы можем только предположить, что в пределах наших знаний на данный момент, риск представляется небольшим".
Frei and Hutzinger, p.14
Если мы попытаемся оценить токсичность, к примеру, соединений ртути, то обнаружим, что ученые подразделяют токсичность в зависимости от того, с какими соединениями ртути они имеют дело. Растворимые неорганические соли ртути токсичны. Но органические соединения ртути, которые в свою очередь различаются по уровню токсичности, еще более токсичны, чем неорганические. Пример органического соединения ртути - это метилртуть. То, каким путем вещество попадает в организм, тоже играет роль. Не так страшно, если вы случайно проглотите металлическую ртуть, в то время, как дышать ее парами на протяжении длительного времени опасно.
Еще одна опасность ртути и некоторых других токсичных веществ заключается в том, что живые организмы способны превращать неопасные соединения в опасные. Соединения ртути, которые в больших количествах присутствуют в отходах целлюлозо-бумажного, пластмассового и другого производства, часто аккумулируются в озерах и реках. Там микроорганизмы превращают эти вещества в метилртуть, которая потом включается в пищевую цепь водоема.
Писать о токсичных веществах - непростая задача. Но ваши статьи на эту тему могут прямо повлиять и на читателей, и окружающую среду - вплоть до того, что вы даже можете спасти чью-то жизнь. Помните: эта тема очень сложная, поэтому не жалейте на нее времени. Консультируйтесь у экспертов и не стесняйтесь задавать им вопросы, чтобы как следует разобраться в проблеме.
Список некоторых токсичных тяжелых металлов и их соединений
Сурьма используется в производстве фольги, аккумуляторов, керамики, спичек, текстиля. Смертельные случаи отравления сурьмой редки. При воздействии кислотой на металлы, содержащие сурьму, выделяется стибин. Сурьма раздражает слизистые оболочки и ткани. Стибин вызывает гемолиз (распад красных кровяных тел) и раздражение центральной нервной системы.
Мышьяк, содержащийся в питьевой воде, вызвал серьезные проблемы со здоровьем людей в Азии, Южной и Северной Америках.
Кадмий используется в припоях и металлических эмалях. Он растворяется кислыми жидкостями, такими как сок или уксус. Попадание в организм десяти миллиграммов вызывает острое воспаление кишечника и желудка, а также может привести к тяжелым поражениям печени и почек.
Хром используют при изготовлении стали, для хромирования и дубления кожи, а также в качестве антикоррозийного наполнителя в радиаторах. Мышьяк раздражает и разрушает клетки. Вызывает головокружение, сильную жажду, боли в брюшной полости, тошноту и шок.
Свинец входит в состав аккумуляторов, припоев, эмалей, красок, резины, игрушек, сплавов бронзы, пластмассовых бус (где красочное покрытие содержит свинец), пепла и дыма при сжигании крашеной древесины, газет и журналов. Исследования показывают, что свинец оказывает наиболее сильное воздействие при попадании в организм через дыхательные пути.
Магний используют в производстве стали и сухих аккумуляторов.
Ртуть используют при производстве термометров, войлока, красок, взрывчатки, ламп, электрооборудования, аккумуляторов. Соединения диэтила и диметила ртути используют для обработки семян сельскохозяйственных культур.
Другие токсичные металлы включают кобальт, молибден, соли платины и тантал. Последний является побочным продуктом добычи олова.
Литература
- Dreisbach, Robert H., Handbook of Poisoning: Prevention, Diagnosis and Treatment, (Los Altos, California, Lange Medical Publications, 1980).
- Frei, Roland W., and Otto Hutzinger, eds., Analytical Aspects of Mercury and Other Heavy Metals in the Environment (London, Gordon and Breach Science Publishers, 1985).
Hazardous Chemicals, UNEP Environment Brief No. 4, Nairobi, no date.
Из книги Шарон М. Фридман и Каннет А. Фридман. Пособие по экологической журналистике. Перевод и адаптация Би-Би-Си МПМ и ЦКИ СоЭС при финансовой поддержке TACIS. 1998.
|
Специальные проекты
Информационные партнёры:
|