Геоэкологические процессы

Под геоэкологическими процессами понимаются прямые или опосредованные воздействия изменяющейся окру­жающей среды на здоровье и жизнедеятельность человека, а так­же на растительные и животные организмы. Основу жизнедея­тельности людей составляет повседневневная деятельность, ко­торую можно считать истинно жизненной, если она способствует своими различными сторонами и видами развитию личности.

Производственная деятельность человечества прямо и опо­средованно изменяет естественные ресурсовоспроизводящие и средовоспроизводящие процессы в геоэкологическом простран­стве, нарушает механизмы возобновимости и обратимости при­родных условий выше и ниже поверхности литосферы.

Геоэкологические процессы в окружающей среде происхо­дят, как правило, в виде взаимосвязанных явлений (цепных ре­акций). Поэтому вероятность предотвращения неблагоприятных геоэкологических процессов для жизнедеятельности человека зависит от полноты представлений об их причинах и следствиях

Например, увеличение содержания азота и фосфора в водной среде (прежде всего в результате смывания минеральных удоб­рений с полей) ведет к интенсивному размножению фитопланк­тона, особенно зеленых и синезеленых водорослей. Жизнеде­ятельность водорослей приводит к потере водой растворенного кислорода. При этом некоторые водоросли, разлагаясь, отравля­ют воду токсинами (ядовитыми белковыми веществами). В ре­зультате вода становится непригодной для питья.

Негативное действие воздушной среды на человека, живот­ных и растения происходит в процессе прямого контакта с загряз­ненным воздухом, а также в результате выпадения токсичных ве­ществ, засоряющих воды и почву. К загрязняющим воздушную среду веществам относятся озон, фтороводород, аммиак, серово­дород, бенз(а)пирен, формальдегид.

Озон (О₃) — газ с резким запахом, сильно раздражает дыха­тельные пути, вызывает кашель, нарушает работу легких. В вы­сокой концентрации отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека (затрудняется дыхание, возникает головная боль, чувство усталости). Вместе с тем свойство озона убивать болезнетворные микроорганизмы находит практическое приме­нение (например, для улучшения качества воды или воздуха пу­тем озонирования).

Фтороводород (HF) — бесцветный газ с резким запахом, очень ядовит. В результате интоксикации происходит ослабле­ние иммунитета, патологические отравления и заболевания ды­хательных путей и кожи у человека (максимально разовая ПДК в воздухе населенных мест — 0,02 мг/м³).

Аммиак (NH₃) — бесцветный газ с резким запахом, вызывает слезотечение, удушье, головокружение, боли в желудке. Средне­суточная ПДК — 0,04 мг/м³. В воздушную среду попадает из жи­вотноводческих помещений, в результате аварий при транспор­тировке или газосодержащих емкостей, утечки из разрывов ма­гистральных трубопроводов.

Сероводород (H₂S) — весьма токсичный бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Постоянно образуется при гниении орга­нических остатков животного происхождения. В смеси с возду­хом взрывоопасен. В воздушную среду попадает главным обра­зом при разработках нефтяных и газовых месторождений. Ток­сичность проявляется в раздражающем действии на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. При высоком со­держании сероводорода наступает тяжелое отравление, поража­ется центральная нервная система, наблюдается отек легких, па­ралич дыхания и сердечной деятельности. Максимально разовая

ПДК в воздухе — 0,08 мг/м³, ПДК в воздухе производственных помещений — 0,01 мг/м³.

Бенз(а)пирен — это полициклический ароматический угле­водород, образующийся при воздействии высокой температуры на некоторые органические вещества. Содержится в отработан­ных газах автомобилей, отходящих газах предприятий, табачном дыме. Обладает канцерогенным (онкогенным) эффектом. ПДК в воздухе — 0,000001 мг/ м³.

Формальдегид (НСНО) — бесцветный газ с резким запахом, продукт неполного сгорания природного газа. Вызывает голов­ные боли, тошноту, раздражает верхние дыхательные пути. Наи­более высокое содержание его обнаружено в помещениях с но­вой мебелью, изготовленной из древесно-стружечных плит. ПДК в воздухе помещений — 0,003 мг/м³.

К геоэкологическим процессам относятся уменьшение пол­ноты и повреждение древостоев (особенно хвойных пород) вы­бросами, развитие заболеваний древостоев; исчезновение ли­шайников, некрозы хвои у ели, пихты, сосны, лиственницы.

Закисление оксидами азота вызывает эвтрофикацию закры­тых водоемов и прибрежных морских вод. Употребление закисленной питьевой воды из поверхностных и подземных источни­ков, в которой возрастает концентрация металлов, отрицательно сказывается на здоровье человека.

В воздушной среде крупных городов при определенных ме­теорологических условиях (отсутствие ветра и дождя, инверси­онное распределение температуры, когда слой холодного воз­духа располагается под слоем теплого) обычно происходит на­копление вредных загрязнителей в инверсионном слое воздуха. Видимое (визуальное) загрязнение воздуха любого характера называется смогом. Смог бывает трех типов. Так, смог лондон­ского типа (влажный), состоящий из газообразных загрязните­лей (в основном диоксида серы), частиц пыли, дыма и капель ту­мана, вызывает катар верхних дыхательных путей, бронхит. Бо­лее опасен фотохимический (лос-анджелесского типа, сухой) смог, возникающий в результате разложения загрязняющих ве­ществ солнечными лучами, в частности ультрафиолетовыми. Главные ядовитые компоненты фотохимического смога — озон, угарный газ, соединения азота. Наблюдающийся в теплое время года, например, в Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Бостоне, Детрой­те, Чикаго, Милане, Мадриде фотохимический смог вызывает удушье, раздражение глаз, носа, горла, обострение хронических болезней органов дыхания. Ледяной смог (аляскинского типа) представляет собой сочетание газообразных загрязнителей, пы леватых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерза­нии капель тумана и пара.

В качестве основных загрязнителей воздушной среды в Рос­сии рассматриваются твердые частицы дыма и промышленная пыль, а также диоксид серы (S0₂), оксиды азота (NO₂), оксид уг­лерода (СО), летучие углеводороды. Подсчитано, что газопыле­вые выбросы составляют 480 кг/год на каждого жителя страны. Твердые частицы снижают солнечное освещение, увеличивают облачность. Диоксид серы отрицательно действует не только на людей, но поражает и растения. Оксиды азота и углерода умень­шают содержание гемоглобина в крови. Летучие углеводороды при концентрации выше 0,02 мг/м³ раздражающе действуют на глаза, поражают растения. Особенно вредны обладающие кан­церогенной активностью углеводороды типа бенз(а)пирена, по­ступающие от котельных промышленных предприятий и с вы­хлопными газами автотранспорта. Постоянное и длительное воздействие небольших доз канцерогенов способствует возник­новению раковых заболеваний у людей. Так, среди сельских жи­телей, проживающих вблизи автомобильных дорог с интенсив­ным движением автотранспорта, отмечается более высокая смертность от рака легкого, чем у жителей районов, расположен­ных вдали от автодорог.

Кислотные осадки — атмосферные осадки в виде дождя или снега, в которых содержатся серная и азотная кислоты, образую­щиеся в результате выброса в воздушную среду оксидов серы и азота предприятиями топливно-энергетического комплекса, ме­таллургическими и химическими заводами, а также транспор­том.

Кислотные осадки с рН менее 5,6 вызывают подкисление почв, снижая прирост лесов и урожайность сельскохозяйствен­ных культур. При высоких нагрузках кислотных осадков может происходить усыхание лесов, гибель рыбы и других живых орга­низмов в озерах. Кроме того, кислотные осадки переводят в рас­творимое состояние соединения тяжелых металлов, которые ус­ваиваются растениями, а затем с пищей попадают в организм животных и человека. Кислотные осадки разрушают памятники архитектуры. Однако в ряде случаев кислотные осадки могут быть и полезны. В частности, они обогащают почву азотом и се­рой, которых на больших территориях явно недостаточно для получения высоких урожаев. Выпадая в районах карбонатных, а тем более щелочных почв, они снижают щелочность, увеличи­вают подвижность элементов питания и их доступность для рас­тений

Кислый (кислотный) туман опаснее кислотных дождей, так как имеет рН менее 2,0 и, попадая в верхние дыхательные пути, поражает слизистые оболочки.

Одним из геоэкологических процессов, происходящих в ок­ружающей среде, является биоаккумуляция. О накопительном эффекте ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) можно судить по следующим данным: если концентрацию этого вещества в вод­ной среде принять за единицу, то в микроводорослях и бактери­ях она составляет 20—100, в теле личинки комара — 500—1000, в рыбе — 5000—12 000, а в птицах, питающихся рыбой, — 30— 100 тыс. единиц. В большинстве стран мира использование ДДТ запрещено.

Активное поглощение веществ характерно для лишайников. Например, в теле тундровых лишайников содержится в тысячи раз больше радиоактивного цезия-137, чем в среде их обитания. Вследствие этого в мышечных тканях оленей, питающихся ли­шайниками, повышены концентрации цезия и других загрязни­телей, что следует иметь в виду при употреблении человеком мя­са оленей.

Опасные последствия может вызывать биоаккумуляция ра­диоактивных веществ, которые концентрируются микроорганиз­мами, планктоном и рыбой, а затем передаются по пищевой цепи другим животным и человеку (рис. 3). Установлено, что радио­активность рыбы в тысячи раз выше, чем воды, в которой она живет. Для Копорской губы Финского залива (водоем-охлади­тель Ленинградской АЭС), для озер Удомля и Песьво (водоемы-охладители Калининской АЭС) зарегистрировано увеличение числа бактерий. Вследствие сочетания мутагенного действия ра­диации и повышения температуры большие водоемы-охладите­ли АЭС, очевидно, станут своеобразными очагами возникнове­ния новых форм микроорганизмов.

Геоэкологическое состояние окружающей среды оценивает­ся частотой генетических нарушений у людей, уровнем мутаген­ных воздействий на организм человека.

Здоровье изначально принадлежит и уже управляется самим человеком (независимо от того, осознает он свою управляющую роль или нет). В настоящее время усилия российских ученых на­правлены на создание государственной системы управления здо­ровьем на основе компьютерной технологии оперативного обна­ружения (и мониторинга) изменений в здоровье населения на местах с целью адекватного управления и финансирования. Эти технологии предназначены как для прогноза неблагопри­ятных последствий, связанных со здоровьем, так и для повышения информированности населения о факторах риска наследст­венного и геоэкологического характера или связанных с образом жизни, чтобы формировать самосохранительное поведение у лю­дей, пробуждая мотивированное желание к изменению при­вычек и навыков повседневной жизни. В этой связи обратим внимание на результаты обследования шахтеров урановых рудников, согласно которому канцерогенное воздействие ра­дона возрастает примерно втрое, если ему сопутствует табачный дым.

 

 

Рис. 3. Соотношение причинно-следственных геоэкологических процессов в окружающей среде, связанных с радиацией

 

По расчетам ВОЗ вклад экологических факторов в здоровье населения мира составляет 20—22%, по оценке ряда отечествен­ных ученых влияние экологической ситуации достигает 40% по респираторным, инфекционным и онкологическим заболевани­ям (в среднем для России).

Проблема состояния здоровья человека связана с качеством жизни. В документах ВОЗ качество жизни трактуется, как свой­ство конкретного человека быть не просто представителем рода Homo sapiens, но и как его способность реализовать себя в соци­альном плане, т. е. в целенаправленно активной и функциональ­но полноценной жизни.

На здоровье населения все большее влияние оказывают про­исходящие глобальные изменения климата. Особенно неблаго­приятно воздействие повышенных температур воздуха на пожи­лых людей, детей, а также больных с повышенным кровяным давлением, с хроническими заболеваниями и болезнями сердца. Тепловые удары и метеотропные реакции у людей аномально возрастают в регионах, где высокая температура воздуха регист­рируется нерегулярно. Установлено, что в годы с аномально вы­сокой температурой воздуха смертность резко возрастает.

Геоэкологическая безопасность означает отсутствие техногенной или природной угрозы ухудшения состояния окру­жающей среды и человека в ней. Геоэкологическая безопасность обеспечивается законодательными, техническими, медицински­ми, экономическими мерами, просвещением по вопросам разви­тия и сохранения окружающей среды.

Результаты научных изысканий и выполнение различных программ и проектов охраны окружающей среды на локальном либо национальном уровнях показали, что будущее развитие че­ловечества определяется не столько потреблением ресурсов, сколько степенью (глубиной) экологических нарушений среды жизни и деятельности населения. Разрушительная загрязняю­щая деятельность человека может вызвать необратимые измене­ния в окружающей среде, которые будет невозможно исправить хозяйственными мероприятиями.

В связи с этим пристальное внимание мирового сообщества обращено на атомную энергетику, особенно после взрыва 26 ап­реля 1986 г. 4-го блока Чернобыльской АЭС (Украина). Иссле­дования Центра экологической политики России показали необ­ходимость постоянного анализа геоэкологических последствий чернобыльских радиационных выбросов, затронувших не только Европу и Северную Америку, но и экваториальные и субтропи­ческие регионы Северного полушария. Общие расходы на мини мизацию последствий этой катастрофы составят сумму порядка 590 млрд. долларов США.

В настоящее время существуют две основные модели гло­бального развития человечества. В ресурсной модели рассматри­ваются экономика, природные ресурсы, население, продовольст­венные ресурсы, состояние окружающей среды. К концу XXI в. в связи с ростом населения и экономики прогнозируется сцена­рий катастрофы из-за истощения ресурсов.

Другая модель развития исходит из геоэкологического пре­дела, под которым подразумеваются необратимые изменения в окружающей среде, вызванные техногенной деятельностью и уг­рожающие существованию человечества. Согласно такому сце­нарию, геоэкологический предел развития человечества будет достигнут раньше, чем пределы роста ресурсопользования. По­этому важно не превзойти пороговую величину нарушения биоты и среды ее обитания из-за разрушения естественных экосис­тем, деградации почв, загрязнения воды и воздуха.

Произошедшие глобальные изменения свидетельствуют, что человечество уже должно предпринимать меры по стабилизации окружающей среды. Для этого прежде всего необходимо сберечь сохранившиеся на Земле ненарушенные экосистемы, особенно занимающие достаточно крупные единые территории, рассмат­риваемые как центры стабилизации окружающей среды на суше.

При оценке социально-экономического развития должны учитываться стоимость как природных ресурсов, так и ухудшения состояния окружающей среды. «Загрязняющий платит» — обяза­тельное к выполнению требование современности. Надежды на решение геоэкологических проблем связываются с сокращением расточительного потребления в мире, а также с экологически ща­дящим производством (малоотходной технологией), при котором отходы одного цеха или предприятия используются в качестве сырья для работы другого, что обеспечивает ресурсосбережение.

В самом общем виде ухудшение окружающей среды опреде­ляет взаимодействующая триада — население, технологическое «давление», потребление. Именно в регулировании каждого из компонентов этой триады видят путь к достижению равновесия между потреблением, населением, производством и устойчиво­стью окружающей среды. При этом весьма актуально установить геоэкологические пределы (ограничения) техногенного воздей­ствия на окружающую среду в целом и ее слагаемые.

В последние годы обсуждаются проблемы нанотехнологии. Опасения по поводу возможных рисков и побочных эффектов на­нотехнологии становятся предметом инженерных, естественнона­учных, социально-гуманитарных, геоэкологических исследований