close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Зверев В.Л. Экология России. - М. 2001

код для вставкиСкачать
В.Л.ЗВЕРЕВ
ЭКОЛОГИЯ РОССИИ
/ проблемы природопользования и среды обитания , краеведение
и учебные практикумы/.
Учебник для общеобразовательной системы школа-ВУЗ.
МОСКВА
2001г.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................... 6
I ЧАСТЬ. ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ПРИРОДЫ И ЧЕЛОВЕКА ....................................................................................... 10
1. ПРИРОДА И ЧЕЛОВЕК ....................................................................................... 10
1.1.Сущность природопользования...................................................................... 10
Вопросы и задания. ................................................................................................ 18
1.2. Древнее природопользование ........................................................................ 18
Вопросы и задания. ................................................................................................ 24
1.3. Разрушение природы человеком .................................................................... 24
Вопросы и задания. ................................................................................................ 30
1.4. Кризис природопользования и среды обитания........................................... 31
Вопросы и задания. ................................................................................................ 38
1.5. Биосферная экология и экоразвитие ХХI века.......................................... 39
Вопросы и задания. ................................................................................................ 47
2.ЭКОЛОГИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНА ПРИРОДЫ......................................... 47
2.1. Природные ресурсы. ....................................................................................... 47
2.2. История охраны природы.............................................................................. 53
2.3. Охраняемые природные территории. ......................................................... 56
Вопросы и задания. ................................................................................................ 63
3. БИОСФЕРА, СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ, ФУНКЦИИ, КРУГОВОРОТЫ. ........ 64
3.1.Концепция биосферы В.И.Вернадского. ........................................................ 64
3.2. Структура, развитие и функционирование биосферы............................... 71
3.3. Экосистемы и биологические круговороты................................................ 80
3.4. Планетарный геологический круговорот вещества в биосфере. ............ 85
Вопросы и задания. ................................................................................................ 94
4. ЭКОЛОГИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ........................................................... 95
4.1. Почва, как биокосная система..................................................................... 95
4.2. Функции почв в биосфере. .............................................................................. 99
4.3. В.В.Докучаев и русский чернозем. ............................................................... 100
4.4.Ухудшение (деградация) почв. ...................................................................... 106
4.5. Улучшение(мелиорация) почв....................................................................... 113
Вопросы и задания. .............................................................................................. 116
II ЧАСТЬ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И
СРЕДЫ ОБИТАНИЯ. .............................................................................................. 117
5. АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА БИОСФЕРУ И ЕЁ ПОДСИСТЕМЫ..... 117
5.1. Характеристика антропогенного влияния. ............................................... 117
5.2. Глобальная система мониторинга. ............................................................ 120
5.2.1.Мониторинг геологической среды / литомониторинг/........................... 122
5.3. Токсиканты среды обитания ...................................................................... 125
5.4. Мировые приоритетные экологические проблемы. .................................. 131
5.5.Приоритетные экологические проблемы России...................................... 137
Вопросы и задания. .............................................................................................. 138
6.ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ.............................................. 138
6.1. Кислотные дожди. ....................................................................................... 138
3
6.3. Атмосферный озон. ...................................................................................... 144
Вопросы и задания. .............................................................................................. 147
7.ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ. ............................ 147
7.1.Химический состав живых организмов....................................................... 148
7.2. Биологическое действие микроэлементов. ................................................ 150
7.3. Потоки микроэлементов в биосфере. ........................................................ 155
7.4. Экологические свойства физиологически необходимых и токсичных
микроэлементов ( Cu, Zn, Mn, Cr, Ni, Co, Mo, As, Se, I, F, V, Ag, Hg, Pb, Cd,).
............................................................................................................................... 161
Вопросы и задания. .............................................................................................. 222
8.РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ. .................................................................... 223
8.1.Глобальное и региональное рассеяние продуктов взрывов ядерного
оружия. ................................................................................................................. 224
8.2. Подземные ядерные взрывы......................................................................... 228
8.3.Челябинский и Чернобыльский катастрофические взрывы. .................... 230
8.3.1.Челябинский катастрофический взрыв. .................................................. 230
8.3.2.Чернобыльская экологическая катастрофа............................................ 232
8.4.Деятельность атомных предприятий и устройств /космические
аппараты, ядерные силовые установки ВМФ, ядерно-технологические
комплексы - радиохимические заводы, исследовательские реакторы,
действующие АЭС/. ............................................................................................. 234
8. 5. Радиоактивные отходы.............................................................................. 238
8.6. Естественная радиоактивность................................................................ 244
Вопросы и задания. .............................................................................................. 248
9. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАСТРОФЫ И БЕДСТВИЯ...................................... 249
9.1. Меловая катастрофа и судьба динозавров. .............................................. 250
9.2.Экологические катастрофы в среде обитания человека. ......................... 256
9.2.1. Стихийные бедствия................................................................................. 257
Вопросы и задания. .............................................................................................. 280
9.2.2. Антропогенное разрушение природной среды /оз.Плещеево, Байкал,
Черноморский, Азовский, Волжский бассейны, Каспийский регион, Залив
Кара-Богаз-Гол, Аральская катастрофа/......................................................... 280
Вопросы и задания. .............................................................................................. 319
9.2.3.. Техногенные катастрофы / промышленные и транспортные аварии с
обширными экологическими последствиями/. .................................................. 320
Вопросы и задания. .............................................................................................. 326
III ЧАСТЬ. СРЕДА ОБИТАНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
РОССИИ..................................................................................................................... 326
10.ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РОССИИ / КАЧЕСТВО ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И
СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПО МАТЕРИАЛАМ ГОСУДАРСТВЕННЫХ
ДОКЛАДОВ О СОСТОЯНИИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ В 1989 -2000ГГ./............................... 326
10.1. Атмосферный воздух.................................................................................. 326
10.2. Водные ресурсы........................................................................................... 327
10.3.Земельные ресурсы....................................................................................... 331
10.4.Полезные ископаемые.................................................................................. 332
10.5.Качество среды обитания городов и экономических районов. ............. 335
10.5.1.Города и промышленные центры............................................................ 335
4
10.5.2. Экономические районы............................................................................ 339
10.5.3.Зоны экологического бедствия................................................................ 353
10.5.4.Среда обитания и здоровье населения. .................................................. 360
Вопросы и задания. .............................................................................................. 364
11. НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.. 366
11.1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ...................................................................... 366
11.2.Экологическое нормирование...................................................................... 369
11.3.Научно-техническая деятельность........................................................... 372
11.4. Природоохранное законодательство. ...................................................... 373
11.5.Государственные органы и меры экологического регулирования. ......... 376
11.6. Международное сотрудничество............................................................. 377
11.7. Экологическое воспитание и образование. .............................................. 380
Вопросы и задания. .............................................................................................. 382
12. ЭКОЛОГО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО И ЭКОРАЗВИТИЕ. 383
13. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КРАЕВЕДЕНИЕ - МЕСТНАЯ, ДОМАШНЯЯ ЭКОЛОГИЯ. ............... 391
13.1. ИСТОРИЯ И ИСТОЧНИКИ РУССКОГО КРАЕВЕДЕНИЯ. .................. 393
Вопросы и задания. .............................................................................................. 412
13.2. СОВЕТСКОЕ КРАЕВЕДЕНИЕ(1917-1989) или ИСТОРИЯ С
ГЕОГРАФИЕЙ. .................................................................................................... 413
IV ЧАСТЬ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ.............................................. 421
14. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КРАЕВЕДЕНИЕ ............................................................. 422
15. ЭКОЛОГО-КРАЕВЕДЧЕСКИЕ ОПИСАНИЯ И МАРШРУТЫ. ....................................... 429
15.1. Дикая природа и хозяйственная деятельность на берегах Оки и Осетра.
............................................................................................................................... 431
15.2. Еловая тайга у истоков Клязьмы, окрестности озера Сенеж. .......... 441
Учебные вопросы и задания, отрабатываемые в эколого-краеведческом
маршруте: ............................................................................................................ 453
15.3. Природопользование в прошлом и настоящем /долинный комплекс
Москвы-реки, Николо-Угрешский монастырь и Гремячинский песчаный
карьер/................................................................................................................... 454
15.4. Ландшафтно-исторический комплекс "Коломенское"........................... 463
Учебные вопросы и задания, отрабатываемые в эколого-краеведческом
маршруте: ............................................................................................................ 484
16. ЛАБОРАТОРНЫЕ ПРАКТИКУМЫ............................................................................ 484
16.1. Экологические исследования питьевой воды. .......................................... 485
16.2. Определение нитратов в растительных продуктах............................. 486
16.3. Определение поступления микроэлементов в организм человека с
продуктами питания........................................................................................... 487
16.4. Определение гидрохимических параметров искусственной экосистемы
пресноводного аквариума.................................................................................... 489
17.ПОЛЕВЫЕ ПРАКТИКУМЫ. ............................................................................ 490
17.1. Изучение загрязнения атмосферы. ........................................................... 493
17.1.1. Определение загрязнения воздуха по видовому и химическому составу
лишайников(лихеноиндикация). .......................................................................... 493
17.1.2. Изучение загрязнения атмосферных осадков. ..................................... 494
17.2. Эколого-геохимические исследования водоемов. ..................................... 494
17.3. Почвенно-геохимические исследования. .................................................. 502
5
17.4. Эколого-геохимический анализ березового сока. .................................... 508
17.5. Шлиховой анализ......................................................................................... 508
17.6. Оформление и содержание отчета. ........................................................ 509
18.ПОДГОТОВКА ОЛИМПИАД, КОНКУРСОВ, ВИКТОРИН, МОЛОДЕЖНЫХ
КОНФЕРЕНЦИИ, ЛЕТНИХ ЭКОЛОГИЧЕКИХ ШКОЛ. ................................... 511
ЛИТЕРАТУРА.............................................................................................................. 515
6
Каждый имеет право на благоприятную
окружающую
среду,
достоверную
информацию о ее состоянии...
Конституция РФ, ст.42.
ВВЕДЕНИЕ
Содержание и структура учебника отражают
значение
горно-геологической
деятельности
и
социально-экологическое
потребления
минеральных
ресурсов в жизни общества, определенное В.И. Вернадским: "человек становится
ведущей геологической и геохимической силой на планете."
Рассмотрены функции природы и биосферы, антропогенное влияние и
приоритетные экологические проблемы мира и России, которые определяют
постоянную озабоченность человека и государства качеством природной среды и
экологической безопасностью на рубеже
XXI века. Изложены актуальные
вопросы геохимической экологии и экологии минеральных ресурсов. Дана
информация по экологическому состоянию регионов России и национальной
системе экологической безопасности.
В основе учебника иформационно-образовательная систематика экологии,
включающая: экоцентризм, приоритетные проблемы мира и России, экологокультурные традиции и историческое развитие
геологического биосферного
знания о доме планеты Земля в работах ученых-геологов:
Ж.Кювье,
В.И.Вернадского, В.В.Докучаева, В.В.Ковальского.
В учебнике выделены и описаны социально-экологические императивы
7
кризиса природопользования - нарушение биосферных циклов и разрушение
среды обитания, истощение природных ресурсов, экологические катастрофы.
Экология рассматривается как социально-биосферное знание
нравственного
воспитания
природопользования
и
молодежи
экологической
и
средство
безопасности.
- основа
рационального
Экология
изучает
взаимодействие природы и общества в биосфере и ее подсистемах, проблемы и
последствия антропогенного влияния. Основу экологического знания составляет
информация о проблемах природопользования и качестве среды обитания,
которая имеет социальное значение, как средство экологизации и гуманизации
общественного
сознания.
Огромное
эколого-воспитательное
значение
в
гармонизации личности и нравственно-патриотическом развитии молодежи имеет
отечественное
эколого-культурное наследие.
В системе экологического
образования необходимо использовать отечественный опыт природопользования,
где эколого-краеведческое знание отражает региональные, местные особенности
естественно-исторического взаимодействия природы и человека. Средством
оптимизации природопользования и нравственного воспитания ХХI века должно
быть концептуальное взаимодействие геологического и экологического знания.
Структурно-содержательное построение учебника отражает систематику
экологического знания и включает следующие взаимосвязанные информационнообразовательные направления:
1. Экологическое обучение как система биосферно-социального, естественногуманитарного
знания
и
нравственного
необходимым условием экоразвития XXI века.
воспитания,
что
служит
8
2. Информационно-образовательная система экологического знания из трех
взаимосвязанных блоков: "Экология биосферы","Социальная экология" и
"Экология человека".
3. Приоритетные экологические проблемы мира и России.
4. Научно-государственная система экологической безопасности России.
5. Экологическое состояние регионов России.
6. Отечественное
эколого-культурное наследие - основа экологической
культуры и нравственно-патриотического воспитания.
В заключительном разделе учебника даны методические рекомендации по
лабораторным и полевым практикам, приведены описания эколого-краеведческих
маршрутов в историческом центре России.
Учебник состоит из 18 разделов, объединенных в 4 части: 1.Естественноисторическое взаимодействие природы и человека. 2.Экологические проблемы
природопользования и среды обитания. 3.Среда обитания и экологическая
безопасность России. 4. Экологический практикум.
Учебник и программа подготовлены в соответствии с "Основными
положениями государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и
обеспечению устойчивого развития"(Одобрены указом Президента РФ от
4.02.1994.№236),
и
"Концепцией геологического образования в России",
принятой совместным решением Министерства образования и МПР 19. 05. 1999г.
В
учебнике
отражен
многолетний
опыт
преподавания
автором
экологических дисциплин и курса "Естественная история Московского края" в
Московской государственной геологоразведочной академии и Российской
международной академии туризма, а также в общеобразовательных школах
9
Москвы №№ 562, 37, 390,113,863.
Автор глубоко признателен министру природных ресурсов Б.А.Яцкевичу,
руководителю
Н.В.Милетенко,
департамента
ректору
науки
МГГА
и
информационных
Л.Г.Грабчаку,
систем
проректору
МПР
МГГА
А.К.Соколовскому за помощь в издании работы. Особая благодарность академику
В.Н.Страхову и профессору Г.И.Войтову за поддержку работы и ценные советы.
Для общеобразовательной системы школа-вуз, а также для преподавателей
экологических дисциплин, учащихся гимназий и колледжей.
Учебник
иллюстрируется
авторскими
цветными
фотографиями
памятников природы, заповедников, национальных ландшафтов России.
10
I ЧАСТЬ. ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКОЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИРОДЫ И ЧЕЛОВЕКА
1. ПРИРОДА И ЧЕЛОВЕК
1.1.Сущность природопользования
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе,Лишь в нашей призрачной свободе
Разлад мы с нею сознаем.
Ф.И.Тютчев,1865.
Во Вселенной царствует космический порядок Природы. В системе этого
порядка находится планета Земля, обитаемая разумными существами вида Homo
sapiens.
Человек - творение Природы и ее часть. Он создан по законам Природы и
полностью зависит от нее, свобода человека от природы действительно
призрачна.
Природа первична, она существовала до человека миллионы и миллиарды
лет. Природа останется, если человек не сумеет следовать ее законам.
Использовании природы человеком многообразно, но не беспредельно. Природа
обладает способностью к саморегуляции, поэтому в процесс природопользования
заложен механизм самоуничтожения человечества путем ухудшения качества
природных сред - воздуха, воды, почвы и продуктов питания, если человек не
сумеет создать рациональную систему природопользования.
11
Природа - весь мир в многообразии его форм. Мир Природы создает
человеку все необходимые условия жизни, поэтому более конкретно Природу
можно определить как совокупность естественных условий существования
человека и общества.
Люди
живут
в
среде
обитания,
которая
представляет
область
взаимодействия Природы и человека. Среда обитания может быть первозданной
дикой природой или в разной степени рукотворной, техногенной, как например
автомобиль, самолет, город, деревня. Фактически вся деятельность человека
направлена на превращение системы Природы в техническую систему.
Антропогенная система среды обитания отличается от природной
наличием техносферы, материальной
и духовной сферы жизни общества.
Техносфера представляет собой систему человек - машина, включая отходы
производственной деятельности.
Человек - результат развития биосферы, творение Природы и ее часть, но
особенная. Человек как биологический вид не может жить без определенных
природных условий среды обитания. В этом смысле человек - это зависимый от
матери-Природы объект ее влияния.
Одновременно человек - это активный субъект природопользования,
которое служит обязательным условием жизни общества и главным фактором
общественного развития.
Система антропогенного природопользования существует с каменного
века и включает 3 вида природопользования:
1.индивидуальное, биологическое.
2. духовное.
12
3. материальное, ресурсное.
Иными словами по отношению к человеку Природа выполняет следующие
функции :
1.биосферную,
экологическую,
которой
создана
среда
обитания/воздух, вода, почва, растительность/ и жизнь на Земле.
2.нравственно-этическую, духовную.
3.социальную, ресурсную, определяющую общественное развитие.
Благодаря биосферной
функции природы осуществляется главный
природный закон человеческой жизни - обмен веществ между человеком и
природной средой, что служит непременным условием жизни человека.
Первозданная природа - воздух, вода, солнце, рельеф, растительность
благотворно влияют на здоровье человека. Недаром говорят, что лесной и просто
чистый воздух - лучшее лекарство. Общение с природой необходимо человеку.
А.П.Чехов считал, что близость к природе составляет необходимый элемент
счастья, без него оно невозможно.
Природопользование обеспечивает духовные потребности человека эстетические, нравственные, информационно-научные. В духовном мире также
как в реальном происходит течение времени, а также информационных потоков,
соединяющих историю и культуру, которые вечны как искусство - Ars longa.
Нравственно-этическая,
воспитательная
функция
Природы
создает
духовный мир человека. Функция естественно-историческая, она идет от
первобытного поклонения природе, уважения и интереса к могуществу и силам
13
природы. Общение с природой облагораживает, возвышает человека, помогает
формированию гуманистической морали, воспитывает любовь к природе и
человечность. Любовь к животным и природе - национальные черты, ведь не зря
говорится, что колыбель русского народа качала природа. Героям русских сказок
помогают не боги и на черти, а силы природы в виде сказочных животных, живой
воды, ветра. Силы природы наказывают порок, восстанавливают справедливость
и утверждают общечеловеческую мораль и нравственность.
Благодаря духовной функции природы возник народный земледельческий
календарь
природы,
своеобразный
фольклорный
устав
наблюдений
и
рекомендаций, определяющих жизнь русского крестьянина. Хронологическую
основу календаря составили христианские святцы, причем святые получили
экологические прозвища: Евдокия Плющиха, Капелюшница, Замочиподол /14
марта/, Василий Капельник /20 марта/, Дарья Грязные Проруби / 1 апреля/, Марья
Зажги Снега /14 апреля/, Сидор Огуречник /27мая/. На Успенье/28 августа/
огурцы соли, на Сергия-Капустника /8октября/ капусту руби.
Отсюда через крестьянское, отношение к земле-матушке, земле—
кормилице воспитывался нравственно-патриотический национальный русский
характер. Особенно велика роль природы родного края в создании у человека
образа Родины, в формировании понятий Отечество, Отчизна и в патриотическом
воспитании. Великий русский философ Николай Александрович Бердяев писал:
"В основе, исторического процесса, лежит отношение человеческого духа к
природе, и судьба человеческого духа в этих взаимодействиях с природой."
Природные ландшафты, пейзажи и явления
оказывают огромное
эмоциональное воздействие на сознание человека. Красота и гармония природы,
14
проявление
деятельности
ее
стихий,
времена
года
всегда
вдохновляли
художников, композиторов, писателей, ученых. Знаменитая "болдинская осень" высочайший
Очарованный
взлет
творчества
природой
А.С.Пушкина
Абрамцева
осенней
художник:
порой
1830
В.Д.Поленов
года.
писал
С.И.Мамонтову в 1900 году спустя 27 лет:" Вспоминается мое первое посещение
Абрамцева осенью 1873 года... Пребывание в вашей деревне озарило меня таким
чудным светом, что он до сих пор светит мне путеводной звездой."
"Прекрасный ландшафт есть дело государственной важности. Он должен
охраняться законом. Потому, что он плодотворен, облагораживает человека,
вызывает
у
него
подъем
душевных
сил,
успокаивает
и
создает
то
жизнеутверждающее состояние, без которого немыслим полноценный человек
нашего времени",- писал 1956 году К. Г.Паустовский в "Письме из Тарусы". В
незапамятные времена, когда не возникла еще нужда
сохранять и охранять
природные ландшафты в заповедниках люди лучше умели ценить природное
богатство своей земли.
В списках
Кормчей книги ХVII века ученые ХX века нашли "Закон
градский", где расписано, как надо строить красивые и удобные для жителей
города. Закон, учитывает природу местности - рельеф, леса, луга, пашни,
водоемы, климат, направление господствующих ветров, чтобы "дымы не мешали
соседу". "Не затесняй воздуха, не лишай вида соседа"- сказано в законе - "вид
доставляет много, душевных сил и наслаждений".
Вид
"всепрекрасного
места
московского",
поражавшего
своими
ландшафтами средневековых послов и путешественников оказал большое
влияние на возвышение Москвы, а географическая "власть над дорогами"
15
определила ее историческую судьбу и высокую миссию столицы государства и
сердца русских земель. По мнению историка И.Забелина основатель Москвы
князь Юрий Долгорукий был большим любителем природы и красивых мест.
Именно князь Юрий стал основателем, белокаменного зодчества ВладимироСуздальской Руси, которое дало миру такие шедевры русской архитектуры как
храм Покрова на Нерли, Георгиевский собор в Юрьеве- Польском и
Дмитриевский собор во Владимире.
Биосферная и духовная функции Природы определяют экологические
условия физического и нравственного здоровья человека. От экологического
благополучия Природы зависит благо человека. Человек нормально живет в мире
благополучной, здоровой Природы. В условиях разрушенной, изуродованной
Природы
человек
Экологический
ощущает
кризис,
физический
разрушение
и
Природы
нравственный
дискомфорт.
сопровождается
духовной
деградацией общества.
История цивилизации прекрасно иллюстрирует, к чему приводит разлад с
Природой, о котором писал Ф.И.Тютчев. Антиэкологичное, разрушительное
природопользование нарушило естественную гармонию Природы и человека,
которая существовала в глубокой древности. Социальная, ресурсная функция
природы обеспечивает человека природными ресурсами,
которые служат
основой общественного производства и позволяют человеку удовлетворять
материальные потребности. Основное значение
имеют минеральные ресурсы
(нефть, газ, уголь, вода, металлы).
Ресурсное
природопользование
создает
материальные
блага
и
экологические проблемы общества. По мере развития природопользования
16
усугубляются противоречия между потреблением и охраной природы. Система
ресурсного
природопользования
Природопользование
происходит
функционально
в
двух
формах:
противоречива.
антиэкологичной,
потребительски-разрушительной и экологичной или охранной.
Потребительски-разрушительное
природопользование
опирается
на
отходные технологии, которые берут у природы ресурсы, а взамен дают отходы.
Придуманные человеком экономические законы общественного развития не
учитывают степень опасности потребительского природопользования и отходных
технологий.
Потребляя
природные
ресурсы,
общество
удовлетворяет
материальные потребности и одновременно производит отходы. Сжигая уголь,
человек получает электроэнергию, освещает и обогревает жилище. При этом на
ТЭЦ растут горы золошлаковых отходов, а в атмосферу улетают огромные массы
оксидов углерода. Одновременно из атмосферы на процесс горения расходуется
эквивалентное количество кислорода.
Масштабы разрушения Природы уже достигли глобального уровня.
Интенсивное природопользование истощает природные ресурсы и разрушает
среду обитания, а без ресурсов и среды обитания общество существовать не
может.
Охрана природы - это способ разумного, экологически оптимального
природопользования, когда происходит восстановление природных ресурсов,
например, рубка леса должна сопровождаться лесоразведением. Охрана природы
диктуется экологическими интересами общества, которое должно заботиться о
сохранении природных ресурсов и среды обитания для настоящего и будущего
поколений людей.
17
Однако, обе формы социальных отношений находятся в противоречии.
Потребление
природных
ресурсов
происходит
бессистемно
на
основе
экономических законов, или выгоды обществу, тогда как охрана, благополучие
Природы требует учета объективных законов естествознания, которые созданы
Природой и не могут быть отменены человеком.
В свою очередь резервы Природы не безграничны. Природа поддерживает
стабильность современной атмосферы около 50 миллионов лет, но в природе не
бывает мусора, она функционирует посредством природных круговоротов.
Законы функционирования Природы созданы Природой или Богом, они
объективны и неподвластны человеку, который может их познавать, но не может
отменять.
Использование
природных
ресурсов
происходит
в
конкретных
исторических и социальных условиях, определяя общественное развитие.
Характер взаимодействия человека с Природой, использование природных
ресурсов формирует общественное сознание, культуру, философию, социальноэкономическую и общественно-политическую структуру общества.
Фактически история цивилизации - это история природопользования, где
можно выделить следующие хронологические периоды:
1.Доисторическое природопользование. Первобытный человек в
системе дикой Природы. Палеолит.
2.Сельскохозяйственная
деятельность,
начало
разрушения
варварская
эксплуатация
Природы. Неолит.
3.Технократическая
индустриальная,
Природы. Создание ядерного и химического оружия самоуничтожения
18
человека. Кризис природопользования и среды обитания. Середина ХIХ в.
- конец ХХ в.
4.
Оптимизация
природопользования
и
среды
обитания,
экоразвитие ХХIв.
В наступающем XXI веке и Ш-тысячелетии не технический прогресс, а
дикая Природа служит гарантом будущего и нравственной опорой человека.
Политический диктат и войны не могут управлять миром планеты Земля, который
создан и существует по законам Природы, неподвластным человеку. Природа мера и основа всего сущего в мире, а человек лишь малая доля Природы.
Вопросы и задания.
1.Как проявляется зависимость человека от природы?
2. Назовите виды природопользования и функции природы.
3. Какое влияние оказывает Природа на духовный мир человека?
4. В чем проявляется ресурсное природопользование, приведите примеры.
5. В чем состоит функциональное противоречие природопользования.
6. Перечислите хронологические этапы природопользования.
1.2. Древнее природопользование
Взаимоотношения человека с природой возникли в каменном веке. Тогда
же появилась наскальная живопись, выполненная кремневым резцом, сажей от
костра, мелом, или охрой. Совершенно дикие , но экологически грамотные
первобытные охотники рисовали и вырезали фигуры мамонтов, оленей, бизонов,
19
медведей. Исторический и экологический факт: все художники каменного века
поголовно были анималистами, они изображали животных, как природный ресурс
и объект природопользования, т.е. охоты. Одно из объяснений наскальной
живописи первобытных индейцев, обитавших в бассейне Амазонки, таково.
Наскальная
живопись
индейцев
представляла
собой
продуктовые
"ведомости", где древнеиндейские бухгалтеры каменного века вели счет добытых
животных. При этом количество живых оленей или бизонов должно всегда быть
больше добытых. Обратное соотношение, когда не оставалось живых животных,
означало голодную смерть. Отсюда следует, что первобытные люди проявляли
экологическую грамотность, ограничивая потребление
природных ресурсов
/животных/ в месте своего обитания. И можно также сказать, что экологическая
грамотность людей каменного века служила непременным условием развития
цивилизации, начавшейся с каменных орудий и наскальных рисунков, имевших
простой жизненный смысл.
Первобытные
люди
были
язычниками,
они
поклонялись
богам,
олицетворявшим силы природы. Древний человек оставался в мире природы, он
не выделял себя из мира природы, не ставил себя над природой, не пытался
властвовать над ней. Человек жил в согласии с миром природы, которую он
очеловечивал, пытаясь постичь ее тайны и стараясь лучше ориентироваться в
огромном, в основном неведомом мире. Поэтому человек считал природу
разумной,
с чувствами и словами. В свисте ветра, журчании воды, шелесте
листьев, песнях птиц древний человек старался понять язык природы. Он наделял
природу словами, чтобы она становилась ближе и понятней, а стало быть
полезней и безопасней, поэтому в легендах и сказках он общался с рыбами,
20
птицами, деревьями также как с людьми. Мы до сих пор говорим о силах
природы, используя, терминологию и представления древних: солнце всходит и
садится, буря воет, ветер свистит, гром ударяет, пустыня молчит, на что обратил
внимание еще А. Н. Афанасьев.
Постоянно пользуясь, благами природы и испытывая удары природных
стихий, человек ощутил свою фатальную зависимость от природы, осознал ее
величие и... объявил природу божеством. История всех народов мира начинается с
язычества, религии обожествления природы, религии экологичной в своей основе.
Самым нужным человеку и самым далеким от него было небо. Оно
согревало его солнечными лучами, разгоняло кромешную тьму и поило землю
живой водой, помогало вырастить урожай. Небо стало первым, самым древним и
верховным богом или жилищем бога, что нашло отражение в украинской
пословице: "Бачит бог с неба, що кому треба." Древний человек считал солнце
драгоценным огненным камнем. Славяне называли его бел-горюч камень алатырь,
который лежит на море-окияне, на острове Буяне. На камне сидит красная девица
- богиня света - Заря и золотой иглой с рудо-желтой ниткой вышивает по небу
розовую пелену. Гаснет вечерняя заря - богиня закончила работу, с неба исчезает
вышитая ею рудая, красная, кровавая пелена. Отсюда у славян возникло народное
поверье, что Заря останавливает кровь, зашивает, залечивает раны и недуги.
Известен старинный заговор, чтобы унять кровь: "На острове, на океане, на
острове Буяне девица красным шелком шила; шить не стала, руда перестала.
"(А.Н.Афанасьев. "Живая вода и вещее слово".М.,1988).
Руда и кровь в древности были синонимами по красному цвету болотных,
железных руд. Древние считали, что днем солнце плавает по океану-небу, а
21
ночью находится в раю, в царстве вечного лета. Отсюда Буян-остров - вечная
обитель праведников - рай, от буй, буйвище, погост, кладбище.
На небе обитало множество небесных богов: Сварог - бог неба, небесного
огня, отец Дажбога и Сварожича, Дажбог - бог солнца, Сварожич -бог земного
огня, Святовит - бог облачного неба, Перун - бог грозы, в 9-11вв. покровитель
князя и дружины, глава языческого пантеона.
Перуном и Велесом, покровителем скота и богатства, клялись древние
воины - язычники. В космическое время живет языческая поговорка: "После
дождичка в четверг", которая связана с ожиданием дождя в четвертый день
недели, посвященный Перуну. Этот день считали особенно благоприятным,
легким для начала и успеха всякого дела. Особенно на Руси почитали чистый или
великий четверг на страстной неделе, последней неделе великого поста в начале
весны, когда Перун просыпается от зимнего сна. В этот день считали деньги,
чтобы они водились весь год, стригли прядь волос на здравие себе, детям,
скотине. Мылись в бане. Запекали в печи четверговую соль с квасной гущей.
Такая соль считалась целебной. Славяне верили, что на небе обитает бог грозы
Перун, который весной просыпается, бьет своей палицей по камню-туче, высекает
искры-молнии и проливает на землю живую воду. Громовые стрелы Перуна,
падая из туч, уходят в землю. Через несколько лет они появляются на
поверхности в виде "громовых стрелок" - белемнитов, почитаемых как средство
от грозы, пожаров и злых духов. Громовыми камнями называли также кремни.
Отсюда древнерусское предание про борьбу огня и воды. Когда вода стала
одолевать, огонь укрылся в камень, откуда потом люди стали высекать его, ударяя
куском железа или серного колчедана, пирита.
22
С языческой поры на Руси почитали такой природный ресурс, как воду,
наделяли ее божественной силой, способной возвращать молодость и даже жизнь.
С мольбой об урожае древний земледелец глядел на небо, прислушивался, не
гремит ли вдали громовой мельничный жернов, на котором катается по небу бог
Перун, отпирающий молниями живую воду небесных колодцев. Потому и пошла
по Руси примета, что дождь идет к счастью и приносит исполнение желаний.
В древних, народных представлениях гроза нередко сравнивалась с
кузницей, где ковали руды металлов. Сравнивая тучи с горами, а звезды, Луну и
Солнце с серебром и золотом, древние создали представления о грозовых духах,
рудознатцах или рудокопах, которые роют своими палицами облачные горы,
извлекая из них сокровища - руды металлов, которые обрабатывает бог-кузнец,
/Гефест у греков и Вулкан у римлян/.
Древнейшее поселение новгородских славян, возникло на берегу Волхова,
на Словенском холме, где находилось языческое святилище Перуна. В IX веке
там построили маленькую крепость, которую называли "новый город"/Новгород/.
К югу от крепости находился храм Велеса. Затем святилище Перуна перенесли в
рощу Перынь, где статую божества окружали восемь жертвенных огней в форме
цветка, где горели дубовые дрова. Легендарное русское сказание о начале
Новгорода говорит, что в Перыни находилось погребение древнего священного
ящера, божества реки Волхов. У новгородских славян, обитавших на берегах
Ильмень-озера культ воды и водных богов занимал главное место в их вере.
Отсюда и герой новгородской былины Садко пользуется поддержкой подводного
царя. До наших дней дошла обрядовая хороводная игра, где парень-ящер
выбирает девушку / "сидит Ящер /Яша/ в золотом кресле под ореховым кустом"/.
23
Наиболее
высокочтимой
в
древнеславянском
языческом
пантеоне
считалась Макошь - богиня плодородия, урожая и воды - священной земной
влаги, покровительница женской доли и девичьей судьбы. Ма - мать, кош корзина, кошелка. Макошь - мать богатого урожая и богиня судьбы, случая от
которого зависит урожай и будущее. 12 пятниц года отводил языческий календарь
почитанию богини судьбы, урожая и воды - Макоши
Предки особенно верили в волшебную силу родниковых вод, что связано с
Родом
-
верховным
божеством
Мира
славянских
язычников.
Отсюда
основополагающие жизненно важные понятия русского языка - однокоренные,
родственные слова: род, народ, родители, урожай, родник, природа, Родина. В
этих божественных словах - жизненные святыни и загадочный национальный
характер, записанные своеобразной, естественно-исторической экологической
формулой русского народа.
Природопользование
всех
времен
и
народов
невозможно
без
экологической информации, которая требовалась человеку каменного века, чтобы
найти дорогу к воде, охотиться на дичь или добывать бортный лесной мед.
Экологическая информация служит начальным условием природопользования и
влияет на его качество.
Благодаря
язычеству
древний
человек
создал
экологичную
информационную систему первобытного мироощущения и природопользования.
Система
первобытного,
экологического
взаимодействия
с
Природой
-
необходимое условие жизнеобеспечения человека каменного века.
Важнейшая особенность первобытного периода природопользования
состоит в гармоничном, духовном и физическом единстве человека с миром
24
дикой природы, которую человек почитал и перед которой преклонялся.
Постоянное общение с природой развивало духовный мир человека, который
обожествлял природу, как первооснову сущего, творил мифы и сказки - основу
народной культуры.
Вопросы и задания.
1.Как воспринимал природу человек каменного века?
2.Назовите небесных богов древних славян.
3.Что такое громовые стрелы и камни?
4.Почему в русском языке слова Природа и Родина - однокоренные?
5.Почему
язычество
можно
считать
информационной
системой
природопользования.?
1.3. Разрушение природы человеком
До появления человеческой цивилизации никакие сообщества животных
не
вызывали
катастрофических
изменений
в
природе,
угрожающих
ее
существованию. Разрушительное воздействие человека на природу стало
сказываться со времен палеолита, когда первобытные охотники Европы и
Северной Америки истребили стада крупных млекопитающих - мамонтов и
бизонов. Нередко при массовых охотах для загона животных первобытные
племена, поджигали леса, что вызывало катастрофические пожары, особенно в
Африке и Центральной Европе.
25
Еще более разрушительное потрясение испытала природа в неолите с
возникновением и развитием сельского хозяйства. Уничтожение лесов приняло
массовый характер. Широкое распространение получило подсечное земледелие,
когда огромные лесные массивы выжигали для создания сельскохозяйственных
угодий. Леса сменялись пастбищами, которые затем превращались в поля для
выращивания сельскохозяйственных культур. Во многих районах планеты
происходило полное уничтожение естественного растительного покрова, что
вызывало необратимые изменения природной среды.
Колыбелью земледелия, возникшего более 10000 лет назад, считается
территория Месопотамской низменности или Двуречья, где ныне расположены
Ирак, Иран, Сирия, Палестина. Начав о уничтожения лесов древние земледельцы
чрезмерной эксплуатацией и интенсивным орошением превратили районы
процветающей сельскохозяйственной цивилизации неолита в песчаную пустыню.
Однако, несмотря на существенное влияние на природу древних аграрных
цивилизаций, деятельность человека еще вписывалась в естественный круговорот
вещества в биосфере. Так продолжалось. до середины XIX века, пока крестьянин
трудился во власти
Земли-Природы. Это была двухкомпонентная система
Природа-человек.
Крестьянин оставался работником Природы, более того производителем
биологической
сельскохозяйственной продукции. Таким образом крестьянин
выполнял биосферную функцию, был функционером Природы и одновременно
творцом
народной экологической культуры природопользования, связанной с
природными циклами и законами.
26
Человека не устроила данность Природы, он пожелал ее преодолеть.
Пытаясь выйти из-под власти Природы человек придумал машину, которая
усложнила систему, дала видимость свободы и при этом поработила человека
больше, чем природа. Человек стал придатком машины - киборгом. Система стала
трехкомпонентной: Природа - Машина - человек. В этой системе человек
значительно утратил связи с Природой, но не уменьшил свою зависимость от нее.
К человеку, живущему Природой добавилась машина, которую нельзя построить
и задействовать без природных ресурсов - металлов, топлива. Трехкомпонентная
система агрессивнее человека по отношению к Природе, которую машина
разрушает быстрее, сильнее, больше. Без разрушения Природы машина не
работает. Машина - это система анти-Природы, она нарушает естественноисторическое пространство-Время, природные законы. Об этом написал
Максимилиан Волошин в стихотворении "Пар", посвященном изобретению
паровой машины: ...Пар послал
Рабочих в копи - рыть руду и уголь,
В болота - строить насыпи, в пустыни Прокладывать дороги:
Запер человека
В застенки фабрик, в шахты под землей,
Запачкал небо угольною сажей,
Луч солнца - копотью...
Машинизация
индустриализации,
и
механизация
созданию
техносферы
привели
-
к
капиталистической
системы
самообеспеченности
энергией, квазинезависимости от природы. Относительная самодостаточность
27
техносферы достигается нещадной добычей, переработкой, использованием
минеральных энергетических ресурсов(угля, нефти, газа), концентрированием
металлов. Известно, что человечество накопило золотой валюты
и золотых
ювелирных изделий больше, чем осталось природных мировых запасов желтого
металла.
Машина берет у Природы ресурсы - металлы, нефть, газ, воду и губит
Природу, а также убивает человека как часть
Природы. Технократический
геноцид происходит также в духовной сфере. Взаимодействие с машиной
разрушает духовную сущность человека. Об этом писал Н.А.Бердяев, а несколько
раньше В.В.Розанов отметил, что техника раздавила душу человека, получилась
"техническая душа" с механизмом творчества, но без вдохновения. Однако,
человек - часть Природы. Он создает машины, но он не может убить Природу, не
уничтожив себя. Его собственное я и Природа служат опорой в противоборстве с
машиной.
У Природы-Биосферы все изменчиво и постоянно, гармонично и
противоречиво. Природа, как человек не поддается конструированию. Машина
изображается чертежами и укладывается в математические формулы. Машина
производит другую машину, но не воспроизводит себя. Чернобыль - уродливое
дитя атомной машины, которая может отштамповать много похожих чернобылей
и очень мало электричества.
С 1912 г. человечество жалеет погибших пассажиров ’’Титаника’’,
которого закономерно привели к катастрофе люди - технократы, поверившие в
свое техническое превосходство над Природой.
28
Радикальное изменение взаимоотношений человека с природой наступило
во второй половине XIХ века, когда начало складываться современное
индустриальное производство, необратимо нарушающее природное, равновесие
следующими видами воздействий:
1. Уменьшение разнообразия природной среды. Уничтожение дикой
Природы в промышленных и городских условиях и ее замена
сельскохозяйственными угодьями с монокультурами.
2. Нарушение естественных круговоротов минеральных веществ(Н20,СО2)
и химических элементов(О2, С, Р, N2, Zn, Pb и др.), что обусловило
ухудшение качества окружающей природной среды. Большая часть
промышленных отходов не подвергается биологическому разложению,
например, металлы загрязняют воздух, воду, накапливаются в почвах и
продуктах питания.
3. Истощение
природных ресурсов - лесных, водных, энергетических:
запасов угля, нефти, природного газа.
В индустриальную эпоху факт исторической и физической зависимости
человека и общества от Природы подвергался забвению, откуда получила
всеобщее распространение идея покорения Природы царем-человеком, когда
индустриализация развивала промышленность и технократическое мышление
общества, воспитывала цивилизованную дикость по отношению к Природе.
Исчисленный Лапласом и Ньютоном
Мир стал тончайшим синтезом колес,
Эллипсов, сфер, парабол, - механизмом,
29
Себя заведшим раз и навсегда
По принципам закона сохраненья
Материи и Силы.
Человек,
Голодный далью чисел и пространства,
Был пьян безверьем - злейшею из вер...
...Таким бы точно осознала мир
Сама себя постигшая машина.
М. Волошин,"Космос", 1923
Технический прогресс, став между человеком и Природой, создал миф о
превосходстве
человека
над
природой.
Люди
принялись
перекраивать,
преобразовывать, а фактически уродовать природу по своему разумению. В
результате возникли экологические проблемы, в основе которых лежит
невежество,
пренебрежение
природными
законами.
Другой
причиной
экологических проблем служит разрушение естественно-исторических связей
человека с Природой в результате технического прогресса. Эти связи стали более
опосредованными, но зависимость человека от Природы не уменьшилась, она
растет по мере истощения природных ресурсов и кризиса среды обитания. К
сожалению, люди ХХ века перестали понимать социальную сущность связи
человека с Природой, которую интуитивно чувствовали люди каменного века. От
единства с Природой человек пришел к технократическому засилью машин и
разрушению среды обитания.
30
Индустриализацию отличает скорость и массированность воздействия на
Природу. Это проявляется в интенсивном разрушении природных ресурсов,
рассеянию вещества и загрязнению природных сред( сжигание нефти, газа, угля ).
Одновременно природопользование концентрирует в среде
обитания горы
отходов в виде свалок промышленного и бытового мусора, золошлаков ТЭЦ ,
терриконов угольных шахт, которые утилизируются природой значительно
медленнее, чем создаются человеком.
Продукция
биологическими
жизнедеятельности
круговоротами
всех
живых
Природы.
существ
Основную
используется
массу
продукции
антропогенного природопользования составляют неорганические соединения,
которые попадают в геологически медленный планетарный биосферный
круговорот вещества.
Очевидно, что любая техническая деятельность создает экологические
проблемы. Сейчас ясно, что покорение и преобразование природы ради
материальных благ опасно Природе и человеку, который может жить на Земле
только как часть Природы или не жить совсем. Будет Природа, сохранится
цивилизация.
Погибнет
цивилизация,
останется
Природа.
Природа
самодостаточна, а человек без Природы - ничто.
Вопросы и задания.
1.Когда началось разрушение природы человеком?
2.Какова роль природных ресурсов в развитии цивилизации?
3.Когда произошло радикальное изменение взаимоотношений Природы и
человека?
31
4.Уменьшается или нет зависимость общества от Природы?
1.4. Кризис природопользования и среды обитания
Историю цивилизации со времен каменного века определяет социальный
опыт природопользования, где ведущая роль принадлежит потреблению
минеральных ресурсов. Мировая история началась с горно-геологической
деятельности , когда заработали первые шахты по добыче кремня и мастерские по
его обработке (Рис.1.). Дальнейшее общественное развитие медного, бронзового
и железного веков также определялось освоением минеральных ресурсов/меди,
олова, железа/.
В античное время эксплуатация полезных ископаемых стала важным
фактором исторического развития, определяющим крушение и процветание
империй, войны и мирные судьбы народов, силу и слабость власти.
Денежное обращение появилось в античных государствах Малой Азии и
Греции, где находились древнейшие разработки серебряных руд. В VП в. до н.э.
добыча
самородков
электрума,
природного
сплава
серебра
с
золотом,
способствовала чеканке первой в мире монеты с изображением льва геральдического символа лидийской столицы г. Сарды.
Архитектура античных городов Греции определялась ближайшими
месторождениями строительного камня. Большинство зданий Пергама сооружено
из трахита, Делоса - из гнейса и гранита, Милета - из известняка и мрамора,
Афин из мрамора, известняка и туфа.
32
В средние века поиски золота, серебра и самоцветов привели к Великим
географическим открытиям, колонизации Америки и Африки.
Расцвет Германской империи при Карле IV определялся разработкой в
Гарце, Тироле, Саксонии и Богемии крупнейших европейских месторождений
серебра, которое тогда называли немецким металлом."Отец Богемии" Карл IV,
король богемский и германский, а затем император Священной Римской империи
щедро черпал рудные богатства, направив серебряную реку в Прагу, которая с
той
поры
зовется
"золотой".
В
пражском
соборе
св.Витта
застыл
коленопреклоненный каменный рудокоп, во Фрейбергском соборе скульптура
рудокопа держит на своих плечах церковную кафедру, в саксонском Анаберге в
храме св. Анны воздвигнут "горный алтарь" с изображениями
добычи и
переработки серебряной руды, поскольку горное дело, угодное богу и королю
почиталось в горняцких городах основой земного бытия и процветания.
"Жизнь руд и гор" стала ведущей темой немецкого фольклора и
романтизма. Таинственным сокровищам земных недр посвятили свои творения
И. Гете, Г. Гейне, Э.Т . Гофман и другие известные деятели искусства.
В 1517г. солдаты испанского короля Карлоса I ступили на мексиканское
побережье. Спустя два года их король стал императором "Священной римской
империи", и в его владениях уже никогда не заходило солнце, а из Нового Света в
Европу хлынул поток серебра, в котором в конце концов утонула вековая
монополия Германии. С той поры Мексика прочно держит первенство, давая
треть мировой добычи серебра.
В 1915г. В.И.Вернадский рассмотрел мировую историю с позиций
элементарной геохимии. Алхимики знали только семь металлов и вся античная
33
культура
пользовалась
19
химическими
элементами,
средние
века
довольствовались 26. В ХIХ в. человечество освоило более 50 химических
элементов, а "железный" ХХ в. употребил все 89 природных элементов и ряд
искусственных радиоактивных изотопов.
С 1900 по 1980 г., когда мировое население увеличилось в 2,5
раза,
суммарное потребление элементов урожая - азота, фосфора и калия возросло
примерно в 50 раз.
Развитие капитализма значительно увеличило зависимость общества от
эксплуатации минеральных ресурсов. В конце ХIХ века, когда Великобритания
добывала 150 млн. т угля, США - 70 млн. т , Германия - 60 млн. т, Д.И.Менделеев
писал: "Каменноугольное топливо определяет всю промышленную, а от нее и всю
мировую силу Великобритании"(Д.И. Менделеев, 1960).
Резко возросло потребление минеральных ресурсов со второй половины
ХХ века. За 15 послевоенных лет на шельфе Северного моря европейские страны
разведали 156 месторождений нефти и газа, пробурив 800 поисково-разведочных
скважин, а также 450 скважин с морских буровых платформ.
Нефть
по
праву
зовут
кровью
современной
ракетно-космической
цивилизации. Аварии морских нефтепромыслов и танкерные перевозки нефти
создали острейшую экологическую проблему загрязнения морей и океанов
нефтепродуктами. Сейчас в океан ежегодно поступает около 6 млн. тонн нефти,
что в десять раз превышает естественные выделения углеводородов из разломов
земной коры на морском дне.
Промышленное развитие цивилизации, индустриальное потребление
природных ресурсов, практически никак не учитывало ограниченность запасов
34
минеральных ресурсов планеты, а также масштабов влияния на биосферу
деятельности человека. Это привело мировое сообщество в середине ХХ в. к
глобальному экологическому кризису природопользования и среды обитания с
катастрофическими последствиями в виде
массовой гибели людей в разных
странах, вызванной загрязнением воздуха, воды, продуктов питания.
В 1952г. в течении 5 дней над Лондоном держался "смог" устойчивая
завеса пыли, тумана и дыма с высокими концентрациями ядовитого сернистого
газа (SO2). В густой мгле лондонского смога задохнулись 4000 человек.
Похожие проблемы с качеством городского воздуха испытывали жители
американского Лос-Анджелеса. Над городом часто возникал белесый туман с
желто-рыжим оттенком. В тумане у людей болели и слезились глаза, обострялись
болезни сердца и органов дыхания. Лос-анжелесский смог получил имя
фотохимического. Он возникает при взаимодействии солнечных лучей с
продуктами автомобильных выхлопов (углеводородами, угарным газом, оксидами
азота). В результате фотохимических реакций в воздухе растет концентрация
токсичных веществ - оксида азота, озона, углеводородов:
Автомобильные выхлопы + солнечный свет + О2 → О3 + N0х +
(углеводороды, N0х , СО)
+органические соединения + СО2 + Н2О
(окислители, альдегиды)
На берегах Великих озер в США и Канаде появились щиты с рисунком:
рыба на сковороде, перечеркнутая черным крестом. Так власти предупреждали
рыболовов-любителей, что пойманную рыбу нельзя употреблять в пищу. В
нескольких американских штатах прекратили промышленный лов рыбы. В
35
загрязненной воде озера Эри погибало огромное количество рыбы, особенно
летом.
В Японии сотни рыбаков испытали тяжелое ртутное отравление, 43
человека погибли. Болезнь получила имя от бухты Минамата, куда сливали
ртутьсодержащие
отходы
химического
концерна.
Кадмиевое
отравление
произошло на севере Японии в результате растворения кадмийсодержащих
рудничных отвалов водами реки Дзинцу, используемой для питья, а также
орошения рисовых полей и соевых плантаций. Это отравление, погубившее более
150 человек вошло в историю, как болезнь ита-ита.
В Ираке, Пакистане, Гватемале
сотни людей отравились хлебом,
выпеченным из зерна, обработанного ртутными ядохимикатами.
Ухудшение качества среды обитания в 1950-60гг. произошло в результате
антропогенных изменений биогеохимических показателей биосферы. Смоговые
явления в атмосфере - это нарушения природных балансов макроэлементов и их
соединений - СО, Noх, SO2, СО2. Отравление ртутью и кадмием - это нарушение
природных потоков микроэлементов.
Кризис природопользования и среды обитания, сказавшейся на здоровье
значительного числа людей в разных странах, получил название глобального
экологического кризиса.
В основе глобального экологического кризиса лежит предсказанная В.И.
Вернадским геологическая и геохимическая деятельность человечества
-
широкомасштабный процесс добычи и использования минеральных ресурсов, что
вызывает глубокие нарушения в биосфере, сопровождается экологическими
катастрофами ( Чернобыль-1986, Башкирия-1989, Нефтегорск-1995, Кузбасс-
36
1997), приводит к ухудшению качества среды обитания, создает приоритетные,
угрожающие здоровью и жизни людей экологические проблемы."Человек
становится ведущей геологической и геохимической силой на планете",- писал
В.И.Вернадский.
Это
значит,
что
мировой
экологический
кризис
природопользования обусловлен промышленным нарушением естественного
планетарного геологического круговорота минеральных веществ и химических
элементов(см.3.4).
К
экологическому
глобальному
кризису
привело
развитие
технократической, атомно-космической цивилизации, высшим достижением
которой стала космическая техника, а также ядерное и химическое оружие
самоуничтожения человека. Технократическое увлечение земной цивилизации
"преобразованием" природы, превосходством техники, создало философию
антропоцентризма, божественного могущества человека - "царя природы",
который временно обитает в земной колыбели и покоряет бесконечные просторы
природы-Вселенной.
Глобальный характер антропогенного влияния, уничтожение среды
обитания
определяет
необходимость
смены
модели
технократической,
природоразрушительной цивилизации на биосферную, природоохранительную,
обеспечивающую коэволюцию человечества с биосферой.
Мировой экологический кризис природопользования и среды обитания
обозначил грядущую приоритетность экологических проблем на рубеже XXI
века. Это был кризис
силы человека, неуместной
и опасной в общении с
Природой. Путь к власти над Природой человечество одолевало своей историей и
закономерно
пришло
к
экологическому
кризису
природопользования.
37
Экологический кризис природопользования - это кризис общественного развития
и духовный крах общества, которое считало человека царем Природы.
Смена
антропоцентризма
экоразвитием
определяется
объективным
течением исторического процесса, характером взаимодействия Природы и
человека.
Мировой экологический кризис наглядно показал зависимость человека от
Природы. Более того, роль Природы и природных ресурсов в историческом
процессе возрастает пропорционально использованию и разрушению Природы
человеком.
Промышленников ХIХ века интересовали только природные ресурсы, их
добыча, транспортировка, переработка. Проблемы качества природной среды
тогда не существовало.
Главный экологический урок мирового кризиса природопользования в том,
что люди наконец осознали свою зависимость от Природы, ее ресурсов и среды
обитания.
Среда обитания человека
- это Дом Природы, созданный трудами и
законами Природы, не всегда понятными человеку. Дом Природы предоставлен
во временное пользование и не должен разрушаться человеком. Именно проблема
качества среды обитания имеет сейчас максимальную остроту в мире и
наибольшее влияние на сознание и здоровье людей.
На рубеже ХХI века незаметно для человека произошло изменение
структуры природопользования, где на первый план выходит не экономический
эффект, не число добытых кубометров нефти, а жизненно необходимое
регулирование качества среды обитания.
38
В
современных
условиях
качество
среды
обитания
становится
определяющим фактором природопользования. Таким образом устанавливается
экологическая доминанта социального развития, когда роль Природы стала
определяющей в историческом процессе, поскольку альтернативой экоразвитию
служит судьба динозавров.
Вместе
с
возрастанием
роли
Природы
увеличивается
значение
природных/объективных/ законов естествознания в развитии общества, снижается
роль силы и политического авантюризма.
В настоящее время мировая цивилизация подошла к роковому рубежу
своего развития, когда хаотично-хищническая добыча и экологически опасное
чрезмерное потребление природных ресурсов должно смениться научнообоснованным, планомерным, ресурсосберегающим использованием.
Ограниченность
планетарных
запасов
и
широкомасштабные
катастрофические, эколого-социальные последствия их потребления требуют
научно обоснованного взаимодействия общества с Природой.
Вопросы и задания.
1. Каким образом природные условия связаны с историей денежного обращения?
2. Приведите
примеры
исторического
и
культурного
значения
природопользования.
3. Когда и как начался мировой экологический кризис природопользования?
4. С какими химическими элементами и соединениями связано начало мирового
экологического кризиса?
5. В чем состоит главный урок мирового экологического кризиса?
6. Что лучше антропоцентризм или экоцентризм и почему?
39
1.5. Биосферная экология и экоразвитие ХХI века.
В основе мирового экологического кризиса лежит хаотичная эксплуатация
минеральных ресурсов, что привело к нарушению планетарного геологического
круговорота.
Минеральный
характер
экологического
кризиса
определяет
основные социально-экологические проблемы, преодоление которых невозможно
без концептуального взаимодействия экологического и геологического знания.
Геология
геологического
началась
знания
с
горного
дела
для
поисков
и
в
виде
добычи
прикладного
полезных
горно-
ископаемых.
"Промышленность" каменного, бронзового и железного веков определялась
горнодобывающей деятельностью, развитие которой способствовало расширению
предметной
сферы
утилитарной
геологического
функции
обеспечения
знания.
По
мере
выполнения
минерально-сырьевой
базы,
своей
геология
развивалась как наука о Земле, земной коре, биосфере. Естественно-историческое
развитие
фундаментальной
геологической
науки
привело
к
накоплению
специфического биосферного знания в виде комплекса дисциплин, изучающих
взаимодействие живого и косного вещества в биосфере - это науки: биогеохимия,
историческая геология, литология, стратиграфия, фациальный анализ.
В
ХХ
в.
геология
оформилась
в
обширную
систему
знаний,
консолидированных естественно-историческим принципом эволюции природных
процессов на планетарно-минеральном и атомно-молекулярном уровне. При этом
в работах отечественных ученых сложился комплекс научных дисциплин и
направлений, ориентированных на изучение среды обитания человека - биосферы
/геохимия, биогеохимия, литология, экзогенные процессы/.
40
Современную
геологию
можно
представить
как
совокупность
литосферного и биосферного знания, что отражает взаимодействие геологических
процессов, эволюционное развитие земной коры (Рис.2).
В настоящее время геология - основная наука о Доме планеты Земля.
Геологическое знание исторично и эволюционно, что определяется развитием
космических и геологических процессов, земной коры, биосферы. Геологические
процессы формируют лик Земли, а минералы и горные породы обеспечивают
функциональную основу природопользования, которое создает материальную и
духовную культуру общества. Историческое развитие геологического знания в
трудах Ж. Кювье, В.И. Вернадского и В.В. Докучаева заложило основы
современной мегаэкологии, которая призвана оптимизировать деятельность
человека как ведущей геологической и геохимической силы на планете.
В 1812 г. в работе "Рассуждения о переворотах на поверхности земного
шара" французский зоолог Ж. Кювье связал эволюцию животного мира Земли с
геологическими
катастрофами.
Основными
катастрофическими
явлениями,
которые вызывали смену фаун в разновозрастные геологические периоды, Ж.
Кювье считал смену морских и континентальных условий, т.е. изменения
экологической ситуации среды обитания. Таким образом Ж. Кювье, ввел в науку
понятие об экологических катастрофах и выполнил первые
биосферные
экологические исследования.
Следующее этапное развитие биосферного экологического знания связано
с геохимическими работами В.И.Вернадского. Особая заслуга ученого состоит в
том, что он определил эволюционный характер геохимии, как истории атомов
41
земной коры, а также ввел в науку понятие живого вещества и выяснил его
исключительное геологическое и геохимическое значение.
Занимаясь историей атомов и геохимических систем земной коры,
В.И.Вернадский создал биогеохимию - науку,
изучающую геохимическую
деятельность живых организмов в биосфере. Произошло взаимодействие
геологического и биологического знания на качественно новом, биосферном или
экологическом уровне.
В 1926-31 гг. В.И. Вернадский разработал научную биогеохимическую
концепцию биосферы, как геологической оболочки Земли, структура и энергетика
которой созданы деятельностью живого вещества в течение геологической
истории планеты.
Биогеохимической концепцией
биосферы В.И. Вернадский творчески
развил идеи своего учителя В.В. Докучаева о комплексном системном изучении
природной зональности, анализе генетической связи между живой природой и
минеральным миром. Ведущей научной дисциплиной биосферного знания стало
генетическое почвоведение, наука , созданная В.В. Докучаевым о важнейшей
подсистеме
и
биосферного,
экосистеме
геологического
биосферы,
где
круговорота
происходит
вещества
с
взаимодействие
биологическими
круговоротами.
Четвертым фундаментальным основанием биосферной экологии послужил
мировой кризис природопользования и среды обитания 1950-60-х годов, который
стимулировал биосферные исследования, государственные и международные
природоохранные меры, способствовал пониманию необходимости коэволюции
общества с биосферой.
42
Первые проявления кризисного ухудшения качества среды обитания , как
известно связаны с антропогенными изменениями биогеохимических показателей
биосферы при загрязнении
микроэлементами
/Hg, Сd/
водной среды и
продуктов питания(Япония, Ирак, Гватемала), а также макроэлементами /NOх,
СO/
атмосферы (Лондон), т.е. начальные признаки мирового кризиса
природопользования свидетельствовали о нарушении подсистем планетарного
геологического круговорота минеральных веществ и химических элементов, на
что указывал В.И.Вернадский.
Мировой кризис природопользования стали называть экологическим от
термина "экология", предложенного немецким зоологом Э.Геккелем в 1866г. для
изучения взаимоотношений животных и растений со средой обитания/экология
животных и растений/.
В экологии Э.Геккеля есть природная среда, животные и растения, но нет
человека, общества, антропогенного влияния. Нет того, что делает современную
биосферную экологию наукой оптимизации природопользования. Однако
некоторыми биологами пропагандируется представление об экологии, как
биологической науке, основанной на экосистемном подходе. Вульгаризация
сводит природоохранную проблематику к биоразнообразию и загрязнению
окружающей среды.
Считая мегаэкологию биологической наукой, якобы
основанной Э.Геккелем, биологи старательно забывают, что австрийский ученый
только автор термина. Аналогичным образом
Э.Зюсс ввел в науку
термин
"биосфера", а науку о биосфере создал В.И.Вернадский, и никто не считает
Э.Зюсса даже соавтором.
43
Глобальная экология отличается от экологического направления в
биологии как биосфера от биогеоценоза. Отличие имеет важное социальное
значение, поскольку самое опасное глобальное влияние человека на природу
происходит
на
биосферном
уровне,
что
определяет
катастрофичность
антропогенного воздействия для всех биогеоценозов и цивилизации. Иными
словами границы между мегаэкологией и биоэкологией имеют биосферный и
уровень.
социальный
Мегаэкология
изучает
среду
обитания
мирового
сообщества. Биоэкология изучает взаимоотношения животных и растений с
окружающей средой. Разница очевидна.
Различна и методология обеих наук. Биосферные исследования на основе
экосистемного подхода в определенных случаях невозможны из-за отсутствия
этих
экологических
систем.
Многие
экологические
катастрофы
нельзя
прогнозировать и изучать на основе экосистемного подхода. Например, взрывы
метана в угольных шахтах, где экологические системы минерализовались,
окаменели
природой
150 млн. лет назад. Экологические проблемы с абиотической
,
лишенной
экосистем,
имеет
четверть
населения
России,
проживающего в сейсмоактивных районах. Весь известный науке Космос также
лишен экологических систем.
Емкий и образный термин ( буквальный перевод слова "экология" - наука о
"доме", от греч."ойкос" -жилище, местообитание и "логос" - наука ) Э.Геккеля
оказался социально востребован и приобрел всеобщую популярность в середине
ХХ века, спустя столетие после своего рождения. Экологический кризис
стимулировал развитие популяционных и экосистемных, биогеоценологических
исследований. Классическую экологию стали дополнять различные прикладные
44
научные направления: экология природных ресурсов, изучение социоприродных
систем, геохимическая экология, изучающая природные и антропогенные потоки
химических элементов в биосфере. Определились приоритетные экологические
проблемы, получили развитие
исследования антропогенного влияния и
экологических катастроф. Были созданы мировая и российская системы
экологического мониторинга антропогенного влияния. Пришло понимание
необходимости
всеобщего,
комплексного,
непрерывного,
обязательного
экологического образования, что нашло отражение в Законе РФ "Об охране
окружающей природной среды",1992.
Таким образом постепенно сложилась обширная система "большой",
глобальной, биосферной экологии или мегаэкологии - социально-биосферной
науки самоспасения человечества от самого себя, научной основы рационального
природопользования и оптимизации среды обитания.
Примечательно, что научные приоритеты русских ученых геологов в
современной экологии хорошо известны иностранным ученым. Известный
американский эколог
Ю.Одум назвал В.В.Докучаева "пионером экологии"
(Odum E., 1971). Французский эколог
важность биосферных исследований
Ф.Рамад подчеркнул первенство
и
В.И.Вернадского, который "заложил
научную основу экологии"( Рамад Ф.,1981).
Мегаэкология изучает биосферу, как планетарную оболочку и как среду
обитания человеческого общества, его взаимодействие с природой, степень и
последствия антропогенного влияния. Экологическое знание дает информацию о
качестве среды обитания человека на локальном, региональном и глобальном
45
уровнях.
Экологическое
знание
-
научная
основа
оптимизации
природопользования, сохранения Природы, среды обитания и человека.
Иными словами, биосферная мегаэкология - наука о взаимодействии
природы и человека в биосфере и ее подсистемах, наука о взаимодействии
человека и среды обитания.
Подобно другим естественно-научным дисциплинам (геологии, геохимии,
биологии)
мегаэкология
опирается
на
историко-эволюционный
принцип
природной цикличности и экологических связей, определяемых взаимодействием
земного и космического в биосфере. Исторический принцип в мегаэкологии
связан также с социальной ориентацией биосферного знания, основанной на
вековом
экологическом
опыте
взаимодействия
природы
и
человека
и
направленной на оптимизацию процесса природопользования.
Развитие мегаэкологии находится в русле исторического процесса
гуманизации и экологизации общественного сознания. Социальная ориентация
биосферной
мегаэкологии на управление и прогноз природопользованием
формирует экологическую философию. Поэтому биосферная экология - это
знание
естественно-гуманитарное.
Социальный
характер
биосферной
мегаэкологии определяет футурологическую направленность этой науки.
Экологическое
знание - это национальное достояние и средство
природопользования. Экологическое знание
должно способствовать решению
региональных, государственных и мировых проблем природопользования и среды
обитания, созданию концептуальной картины и научных сценариев будущего,
обеспечению экологической безопасности России и оптимального экоразвития.
46
Схематически биосферную мегаэкологию можно представить в виде системы
трех взаимосвязанных блоков: "Экология биосферы", "Социальная экология",
"Экология человека".( Рис.3). Ядро науки образует знание по экологии человека,
здоровью населения и качеству среды обитания. "Экология человека" зависит от
"Экологии биосферы" с биогеоценологией, геохимической экологией, экологией
природных ресурсов, глобальной и региональной экологией.
Средством самоспасения человечества и оптимизации природопользования
и среды обитания будет "Социальная экология" - комплекс естественногуманитарного знания, посвященного взаимодействию природы и человека - это
мониторинг антропогенного влияния, экологические катастрофы, экологическое
образование, социоприродные системы.
В центре системы
мегаэкологии - человек, как живой и социальный
организм, который занимается природопользованием, воздействует на природу, и
сам себе создает экологические проблемы, которые он вынужден решать.
Важнейшая
роль
в
системе
биосферной
мегаэкологии
отводится
краеведению. Экологическое краеведение можно определить как региональную
историческую экологию и культурологию отчизноведческого, родиноведческого
характера. Фактически краеведение всегда было частью природопользования
"населенных мест", как говорили в старину. Для того, чтобы пользоваться
Природой, природными ресурсами надо иметь местное , краевое знание, которое
существует на Земле также давно, как человек.
Именно краеведение соединяет экологическое знание о мировом доме
Природы, о глобальных проблемах
с каждым человеком и его собственным
домом. Зеленая трава у родительского дома создает человеку образ Родины,
47
который снится ему всю
жизнь. Также как мегаэкология, экологическое
краеведение имеет социальный аспект, определяемый естественно-историческими
связями системы человек-природа и располагается в ядре мегаэкологии вместе с
знанием по экологии человека, физическому и духовному здоровью населения,
экологической культуре и философии.
Система
биосферной
экологии
служит
наглядным
средством
экологического образования и воспитания.
Земля-Природа - дом человечества. Хороший дом ухожен, уютен и чист,
он служит детям и внукам. Вспомним В.В.Розанова: " Жизнь есть дом. А дом
должен быть тепел, удобен и кругл. Работай над "круглым домом", и Бог тебя не
оставит на небесах. Он не забудет птички, которая вьет гнездо."
Вопросы и задания.
1.Назовите ученых, которые создали научные основы биосферной мегаэкологии?
2. Какую роль сыграл экологический кризис в развитии экологии?
3. Нарисуйте схему биосферной мегаэкологии.
4. Почему экология - это наука самоспасения человечества?
5. Почему экология - знание естественно-гуманитарное?
2.Экология природных ресурсов и охрана природы.
2.1. Природные ресурсы.
Природными
компоненты
ресурсами
биосферы,
создающие
называются
среду
естественно-исторические
обитания
и
используемые
в
48
общественном производстве. Наибольшее социальное значение среди природных
ресурсов имеют минеральные ресурсы - минеральные образования земной коры,
используемые в материальном производстве. Разновидность минеральных
ресурсов представляют полезные ископаемые, которые образуют естественные
скопления - месторождения.
Например, кислород атмосферы - минеральный ресурс, благодаря
которому человек получает тепло из полезных ископаемых - угля, нефти,
природного газа. Вода- минеральное образование, морская вода - природный
ресурс, подземная минеральная вода - полезное ископаемое. Природные ресурсы
используются для создания любых материальных ресурсов общественного
производства. Сталь, цемент, кирпич, электроэнергию, продукты питания человек
производит из природных ресурсов. Характерная особенность технического
прогресса состоит в том, что рост выпуска продукции и снижение издержек
производства обычно достигается большей эксплуатацией природных ресурсов,
хищническим разрушением природы. Ныне из недр Земли ежегодно в мире
извлекается больше 100 млрд. т минерального сырья. Это около 15 т на каждого
жителя планеты. Экологическое значение природных ресурсов определяется их
участием в создании среды обитания. Этим обстоятельством, наряду с
конечностью размеров планеты, определяется ограниченность, исчерпаемость
земных ресурсов.
Природные ресурсы состоят из 1/ глобальных и 2/ региональных. К
глобальным ресурсам относятся: 1/ солнечная радиация, 2/ атмосфера, 3/
гидросфера, 4/ литосфера, с месторождениями полезных ископаемых.
Региональными ресурсами являются: 1/ рельеф, 2/ растительность, 3/
49
животный мир, 4/ реки, озера, болота и другие природные, а также культурные
объекты, образующие естественно-исторический облик местности или среду
обитания человека.
Наибольшему
антропогенному
влиянию
за
исторический
период
подверглись региональные ресурсы. Сейчас около половины территории суши
Земли занимают рукотворные, антропогенные или техногенные ландшафты,
созданные
деятельностью
агропромышленных,
горнодобывающих,
гидротехнических или градопромышленных комплексов. В отличие от природных
ландшафтов, функционирующих на основе естественных экологических связей,
состояние и развитие техногенных ландшафтов определяется человеческой
деятельностью.
Экологическое значение имеют все природные ресурсы, чье разрушение
или гибель ухудшает качество среды обитания человека, а следовательно,
угрожает его существованию. Сохранность природных ресурсов определяется их
резервами в природе и интенсивностью использования обществом.
К исчерпаемым, но возобновимым природным ресурсам относят воздух,
воду, почву, растительность, животный мир.
Некоторые виды возобновимых природных ресурсов уже подверглись
необратимому уничтожению. За исторический период разнообразие земной
фауны уменьшилось на 245 видов и подвидов млекопитающих и птиц, которые
обязаны своей гибелью человечеству или человеческой деятельности - в
результате прямого уничтожения или постепенного вымирания в связи с
антропогенными
изменениями
природно-климатических
условий..
Среди
млекопитающих истреблено 118 видов и подвидов, причем две трети этого
50
количества погибли на протяжении ХV-ХIХ веков, а одна треть - за первую
половину XIХ века. Из птиц уничтожено 127 видов и подвидов - закономерность
таже: прогресс способствует прогрессивному уменьшению видового разнообразия
животного мира. По оценке специалистов первобытные охотники всего за 1(одну)
тысячу лет могли уничтожить полумиллионное стадо мамонтов в Восточной
Европе. В пользу такого заключения свидетельствует пример африканских
охотников, истребивших за 20 лет /1856-1876/ 51 тысячу слонов.
Показательна история исчезновения странствующего голубя, обитавшего в
дубовых лесах Северной Америки. В прошлом веке еще встречались гигантские
колонии этих птиц, насчитывающие 2 млрд. особей. Стаи голубей закрывали
солнце. Птицы не боялись людей, заслужив прозвище дураков. Результаты
массовых рубок дубовых лесов и беспощадной охоты очевидны - последний
странствующий голубь закончил свою жизнь в зоопарке американского города
Цинциннати в 1914 году. В Европе в 1627 году перестали существовать дикие
быки - туры которым мы обязаны пакетами молока и говядиной, от них
произошли все
современные буренки. Также как быки исчезли с Русской
равнины табуны диких лошадей - тарпанов, на которых успел поохотиться
Владимир Мономах. На грани исчезновения находились бобры, зубры и бизоны,
которые ныне приходится охранять в заповедниках.
Истощение и загрязнение ресурсов пресных вод представляет сейчас одну
из приоритетных глобальных экологических проблем, хотя гидросфера занимает
3/4 поверхности земного шара, а скорость оборота воды в зоне свободного
водообмена весьма высока.
51
К
невозобновимым
природным
ресурсам
принадлежат
полезные
ископаемые, в том числе энергетические ресурсы -нефть, газ, уголь, а также
металлы.
История мировой цивилизации, больших и малых народов - это развитие
двух основных форм природопользования - аграрной и промышленной.
Аграрное
возобновимых
природопользование
природных
ресурсов.
снимает
урожай
Дореволюционную
наземной
Россию
нивы
кормила
наземная нива живой природы, страна продавала хлеб и покупала железо - это
разумное, экологичное природопользование, которым определялся
характер
русского, крестьянского народа, самосознание и культура русских крестьян с
вековыми земледельческими традициями власти Земли-Природы. Понятие
культура ( от лат.cultura - возделывание, обрабатывание) имеет экологическое
происхождение, связанное с возделыванием сельскохозяйственных культур в
древних аграрных цивилизациях( от лат. agricultura - полеводство, земледелие ).
Культура
определяет характер взаимодействия общества с Природой и
природными ресурсами.. В основе социальной и национальной культуры лежит
природопользование.
Масштабное
промышленное
природопользование
оказывает
более
разрушительное воздействие на природу, чем аграрное.
Основу
промышленного
природопользования
составляет
горно-
геологическая деятельность, которая снабжает общественное производство
невозобновимыми энергетическими ресурсами в виде угля, нефти, газа, а также
всеми металлами.
52
В Западной Европе древнейшая горнорудная деятельность относится к
1500г. до н.э. и связана с разработкой крупнейшего Лаврионского серебряного
месторождения в Греции. Горнопромышленное освоение полезных ископаемых в
России началось в ХVШ веке, когда Петр I учредил в Москве приказ Рудных дел
и две горных школы на Урале.
К концу ХVШ века Россия имела мировое первенство в производстве
чугуна, опережая Англию и Швецию. В следующем столетии выплавка
российского чугуна увеличилась в 13 раз. Однако, если в начале ХIХ века Россия
продавала железо, то спустя 70 лет она предпочла ввозить машины и металлы, а
первое место в экспорте заняла пшеница. Торговала Россия и другими хлебами,
лесом, яйцами, нефтью. Из 515млн. пудов российской нефти, добытой в 1898г., на
экспорт пошли 70млн. пудов или 13%.
Одновременно развивалось использование рудных богатств Урала,
самоцветов, алмазов, золота, платины. С 1821 по 1914 год Россия производила
38% мирового золота. Во второй половине ХIХ и начале ХХ века Россия получала
90% всей платины мира. В самородной уральской платине
казанский химик
К.К.Клаус открыл неизвестный ранее металл платиновой группы - рутений( от
лат. Rutenia - Россия).
Уральская горнозаводская деятельность отразилось в
местных преданиях и легендах, по мотивам которых П.П Бажов написал
"Малахитовую шкатулку".
Основные выводы: 1/Резервы природных ресурсов ограничены. 2/ С
развитием
цивилизации
зависимость
общества
и
увеличивается по мере истощения природных ресурсов.
человека
от
природы
53
2.2. История охраны природы.
В древности основой бережного отношения к природе служило моральноэтическое начало, преклонение перед творческими силами природы, перед
местным божеством. Культом природы были священные рощи и святые места
Древнего мира, известные в Греции, Индии, Вавилоне.
Особенно знаменитое святилище находилось в Дельфах, куда собирались
многочисленные паломники, чтобы услышать пророчество оракула бога
Аполлона. Подходя к святилищу, паломник смывал грехи влагой прохладного
Кастальского ключа. Само святилище располагалось на горном склоне Парнаса
среди хаоса каменных глыб, голых скал, отвесных обрывов и глубоких пропастей.
Над расщелиной в скале, откуда выходили ядовитые вулканические пары на
специальном треножнике сидела жрица Пифия и в глубоком трансе бормотала
слова, которые жрецы толковали паломнику как предсказание оракула. Подобные
культовые места в виде священных рощ имели древние славяне-язычники. У
народов Сибири строго охранялись шаманские рощи. На живописных берегах
Байкала располагались заповедные леса бурятов, которые посещали их только для
языческих обрядов. На Кавказе, на территории современного Кавказского
заповедника находилась священная роща черкесов, где запрещалась охота и рубка
леса.
Первые государственные природоохранные акты появились в Киевской
Руси в княжение Ярослава Мудрого /XI в./. В древнейшем собрании законов "Правде Ярослава" предусмотрено наказание за разорение гнезд диких пчел. Сын
Ярослава князь Всеволод и внук Владимир Мономах заповедали в окрестностях
Киева местность с лесами и лугами, называемую "зверинцем", где ловили зайцев,
54
лисиц и др. зверей. Потом появились запретные леса - "заказы", куда было
заказано ходить простому люду. Леса сберегались для великокняжеских, а затем
царских охот.
В 1538 году польский король Сигизмунд I издал закон "0 сохранении лесов
и охоты" и устроил в Беловежской пуще охраняемый королевский охотничий
заказник. "Царь-охотник" Алексей Михайлович /1645-1676г.г./ любил охотиться в
богатой зверьем и дичью вотчине князей Милославских, называемой "Кунцевской
местностью", которая строго охранялась. Для царских охот сберегали "Лосиный
остров" под Москвой и "государевы заповедные леса" в Шацком уезде под
Рязанью.
В царствование Алексея Михайловича / вторая половина ХШ в./ появилось
более полусотни указов по охране промысловых животных. В них определялись
сроки и места охоты, а также наказания за их нарушение. Запрещалась охота
вблизи Москвы и лов стерляди меньше 8 вершков /35 см/. Заповедовались места
гнездования ловчих птиц - соколов и кречетов на Мурманском берегу, где нынче
находится Кандалакшский заповедник. Запрещалась ловля бобров капканами, а
для охраны соболя отводились леса на Ангаре.
Еще более усилилась государственная деятельность по охране природы в
царствование Петра I. В Петровских указах появились такие современные
понятия как "заповедные деревья", "водоохранные леса". Наказания за нарушения
запретов предусматривались строгие, вплоть до смертной казни. При Петре
начались государственные посадки лесов и, в том числе, степное лесоразведение,
были устроены обширные парки в
окрестностях Москвы и Петербурга.
Сенатским указом 1754 года для сбережения лесов "огнедействующие " заводы /
55
металлургические,
стекольные/,
которым
требовалось
много
топлива,
повелевалось уничтожить и впредь не заводить в округе на 200 верст /212 км/ от
Москвы. Благодаря этому указу Москва избежала участи стать металлургическим
центром, а тульские заводчики Демидовы и Баташевы отправились создавать
железные империи на Урал и в Муромскую губернию. Ряд указов Екатерины П
ограничивал охоту, особенно в окрестностях обеих столиц - до 50 верст около
Москвы и до 100верст у Санкт-Петербурга. Запрещалась охота и ловля зверей и
птиц весной во время размножения. На хищных зверей - медведя, волка, лису,
песца и хищных птиц охоту не ограничивали, отчего их численность резко
сократилась.
Большой вред природе России причинил указ Екатерины П, разрешавший
владельцам лесов рубить их по своему усмотрению. Уничтожение лесов
приобрело такой размах, что начало XIX века ознаменовалось обмелением рек и
сухостью климата в средней полосе России. Поэтому начались работы по
восстановлению лесов в Воронежской и Оренбургской губерниях, а затем по
инициативе
украинских
помещиков
стало
развиваться
полезащитное
лесоразведение в степной зоне.
Научные основы степного лесоразведения создавались работами "Особой
экспедиции Лесного департамента по испытанию и учету различных способов и
приемов лесного и водного хозяйства в степях Южной России"/1892-1898г.г./ под
руководством В.В.Докучаева.
В 1908 году профессор Московского университета Г.А.Кожевников,
выступая на съезде Общества акклиматизации животных и растений говорил об
охране дикой природы, "любой подробности естественного ландшафта, хотя бы
56
мелкой и незначительной: ручей, скала, большой валун, старое дерево - все это
памятники природы...".
В 1912 году по инициативе академика И.П.Бородина при Русском
географическом обществе возникла Постоянная природоохранная комиссия.
Основная цель комиссии состояла в развитии интереса к охране памятников
природы России у широких слоев населения и правительства. Одним из
результатов деятельности комиссии стал закон о заповедниках, разработанный
совместно с Академией наук и принятый правительством в 1916 году. Стало
развиваться международное сотрудничество по охране природы. В 1911 году
Англия, Япония, США и Россия заключили международное соглашение о защите
на островах Тихого океана тюленей, каланов и морского котика. В 1913 году в
Берне состоялась первая международная конференция по охране природы. Летом
1917 года Временное правительство национализировало бывшую царскую охоту в
Крыму и объявило о создании Крымского заповедника.
2.3. Охраняемые природные территории.
В конце XIX века основной формой охраны природы в России было
создание охраняемых природных территорий. В советское время это направление
получило дальнейшее развитие. Охраняемые территории создаются для защиты и
воспроизводства природных ресурсов, сохранения
и объектов природного и
культурного наследия (ландшафты, животный и растительный мир, памятники
природы и культуры и др.).
Охраняемые
территории
включают:
заповедники,
национальные
и
природные парки, заказники, памятники природы, дендропарки и ботанические
57
сады, лечебно-оздоровительные местности и курорты, зеленые зоны, сады и парки
городов, объекты культурного наследия, памятники садово-паркового искусства и
др.
Основателем
В.В.Докучаев,
российского
который
создал
заповедного
дела
практическую
по
модель
праву
считается
рационального
природопользования в виде экологически сбалансированной агроэкосистемы в
Каменной степи Бобровского уезда Воронежской губернии.
Примерно тогда же /конец XIX в./ в России, стали возникать отдельные
частные заповедники, например, степной заповедник "Чапли" в Херсонской
губернии/совр. Аскания-Нова/, созданный Фридрихом Эдуардовичем ФальцФейном на участке в 500 десятин в 1898 году. Заповедник окружал широкий пояс
сенокосов и выпасов, к которому примыкал лесопарк с прудами, а дольше
простирались участки целинной степи, где обитали различные звери и птицы.
Затем возник заповедный "Лес на Ворскле" под Белгородом графа Шереметьева,
заповедник графа Потоцкого в Волынской губернии, где охранялись зубры,
олени, бобры, заповедники целинной степи в имении. Карамзиных в Самарской
губернии и в имении графини Паниной в Воронежской губернии, заповедный лес
имения князя Кочубея под Полтавой.
Своеобразную форму охраняемых территорий представляли владения
монастырей, где охота запрещалась. Это Соловецкий монастырь с гнездовьями
гаги, где птицы не боялись людей, остров Валаам.
Первым государственным заповедником России стал Баргузинский
учрежденный департаментом Земледелия для охраны соболя в 1916 году. В 1919
году появились первые советские заповедники - Астраханский и Пензенский. В
58
мае 1920 года создается Ильменский минералогический заповедник. В
последующее десятилетие возникло более 30 заповедников.
В 1931 году журнал "Охрана природы" переименовали в "Природу и
социалистическое хозяйство", где в передовой статье говорилось, что "вся работа
в области охраны природы должна быть проникнута выдержанным, классовопролетарским содержанием" и далее критиковались профессорско-буржуазные
взгляды о "невмешательстве в заповедную природу", вместо чего предлагались
различные формы утилитарного использования заповедников.
Отечественную войну заповедники пережили неплохо, но в 1950 году
заповедный главк России возглавил лесовод А. В. Малиновский, защитивший
диссертацию по рубке леса. Малиновский стал проповедовать активное ведение
"заповедного хозяйства", не представляя сути заповедного дела и действуя в
соответствии со сталинским планом преобразования и покорения природы. По
инициативе Малиновского Совет Министров СССР в 1951 году принял
постановление "0 заповедниках.". Этим постановлением число заповедников
сократилось в 3 раза, а площадь в 10 раз. Раннее заповедные леса становились
эксплуатационными и шли под топор. Например, половину территории
Березинского заповедника передали леспромхозу. В Московской области исчезли
5 заповедников: Клязминский, Верхне-Клязминский, Приволжско-Дубненский,
Глубоко-Истринский, Верхне-Москворецкий.
Восстановление и создание новых, заповедников началось только, в 1957
году.
Изменение количества и площади заповедников в СССР.
59
1920
1950
1952
1991
Число заповедников
5
126
39
158
Площадь, млн. га
0,3
12,2
1,5
22
% от площади страны
0,01
0,5
0,07
0,97
.
В конце 1991 года Россия имела 75 заповедников, в том числе 16
биосферных, общей площадью 19970,9 тыс. га, что составляет 1,2% площади
страны. В 2000г. число заповедников достигло 100, в том числе 21 биосферный,
общей площадью 32939, тыс. га, что составляет 1,56% территории России.
Биосферные заповедники создаются под эгидой ЮНЕСКО в соответствии
с международной программой "Человек и биосфера". Статус биосферных имеют
заповедники: Приокско-Террасный, Окский, Сихоте-Алинский, Астраханский и
др. В современных условиях функции заповедника определяются следующим
образом:
1. Сохранение генофонда планеты .
2. Изучение дикой природы.
3. Изучение фонового, антропогенного воздействия.
4. Экологическое просвещение.
Таким образом заповедник представляет собой научно-исследовательское,
природоохранное и эколого-просветительское учреждение, которое изучает и
охраняет эталонную территорию дикой природы, полностью исключенную из
хозяйственного использования.
Значительно меньше развивалась в СССР система национальных парков,
60
которые впервые возникли в США в 1872 году как территории с ограниченной
хозяйственной деятельностью, предназначенные для организованного общения
людей с природой.
В Российской Федерации Государственная система национальных парков
начала создаваться
"Лосиный
в 1983г. Сейчас в России созданы национальные парки
остров",
"Валдайский",
"Переславский",
"Мещерский",
"Забайкальский", "Сочинский" и др.
В 1997г. в бассейне Верхней Волги (Калужская область) создан
национальный парк "Угра". В границах парка располагается почти 100
археологических памятников, более 50 объектов историко-культурного наследия,
35 памятников природы, дворянские усадьбы и памятники архитектуры ХУПХ1Х веков, Оптина Пустынь, Шамординский монастырь.
В настоящее
время
Россия имеет 33 национальных парка , общей
площадью 6666,7 тыс.га ( 0,38% площади России).
Близким видом охраняемых территории являются мемориальные парки,
музеи-усадьбы и музеи-заповедники, как объекты культурного наследия народов
России. Это - Архангельское, Абрамцево, Михайловское, Болдино, Ясная поляна,
Коломенское, Кижи, Петергоф и др. Объекты культурного наследия включают
памятники истории и культуры, а также природные и культурные ландшафты.
Природоохранные, территории защитных и запретных лесов создаются для
охраны рек, озер, водохранилищ. Лесозащитными являются зеленые зоны вокруг
крупных городов, леса курортных местностей, лесополосы для защиты
сельскохозяйственных угодий от ветровой и водной эрозии. Защитные леса на
берегах
питьевого
водоема
Москвы
-
Иваньковского
водохранилища
61
поддерживают гидрологический режим и защищают водное зеркало от
атмосферных загрязнений.
К древнейшему виду охраняемых территорий принадлежат заказники,
которые получили большое развитие в СССР и РСФСР в системе охотничьих
хозяйств. Сейчас это самый распространенный в России вид природоохранных
территорий, занимающих 3% площади страны. Массовое распространение
получили местные охотничьи хозяйства /их в России более) 850/, особенно в
районе БАМА и других подобных территорий. Охотничьи заказники традиционно
считаются видом природоохранных территорий, но фактически они представляют
разновидность охотничьего хозяйства и создаются для охраны и воспроизводства
промысловой фауны. Развитию охотничьих заказников весьма способствовала
деятельность в СССР Всеармейского военно-охотничьего общества, а его
Завидовское научно-опытное охотничье хозяйство любили посещать такие
"охотники" как Л.Брежнев, Ю. Чурбанов и др. Площадь охотничьих угодий
занимает 96,1% территории Московской области! У советских охотников
примером для подражания служил любитель охоты В.И.Ленин. Для российских
граждан более, экологичным выглядит
мнение Петра I, который считал, что
"слава царя в благоденствии народа; охота же - есть слава псарей."
В последнее время все чаще возникают ландшафтные, гидрологические,
геологические, ботанические, палеонтологические заказники, где запрещается
устройство биваков, разведение костров и другая вредная природе деятельность.
В Подмосковье ландшафтными заказниками являются: озерная котловина
оз.Киево с крупнейшей в Европе колонией озерных чаек, котловина озера
Глубокого - одного из самых глубоких на Русской равнине, озеро Тростенское. -
62
самое большое на Смоленско-Московской возвышенности и др.
Старейшей
охраняемой
природной
территорией
является
заказник
"Каменная степь", основанный В.В.Докучаевым.
Подобно заказникам, памятники природы подразделяют на геологические:
водопады, родники, скалы, валуны, холмы, обнажения горных пород и
ботанические / отдельные деревья, рощи/. Автор термина памятники природы немецкий
натуралист
Александр
Гумбольдт
/1769-1859г.г./,
основатель
гидрологии, климатологии, географии растений, иностранный почетный член
Петербургской академии наук. Ученый бывал в России, путешествовал по Уралу
и Алтаю.
Первым памятником природы был геологический - священный камень,
считавшийся у древних греков центром мира. Громовержец Зевс определил его,
выпустив двух орлов, которые слетелись к большому камню в известном
святилище в Дельфах. Памятники природы - естественно-исторические объекты,
имеющие познавательно-культурное значение.
Памятники
природы
принадлежат
к
числу
издревле
почитаемых,
охраняемых объектов. В России всегда почитались и охранялись родники, вода
которых считалась целебной и святой. Таковы родники в Коломенском и Тарусе,
старинные буровые колодцы с минеральной водой в Угличе и др. Памятником
природы является известный утес Степана Разина на правом берегу Волги на
границе Саратовской и Волгоградской областей. Утес возвышается над зеркалом
Волгоградского водохранилища на 35-40 м и в верхней части состоит из белого
писчего мела, мощностью 20 м.
В Ярославской области находится памятник природы мирового значения: в
63
озере Сомино залегает самая большая в мире четвертичная толща озерных
отложений мощностью 40 м. В Москве, на Тверском бульваре охраняется вековой
дуб - современник А.С.Пушкина и Н. В. Гоголя.
Недавно памятником природы федерального значения объявлено озеро
Светлояр в Нижегородской области, с которым связана поэтическая легенда о
граде Китеже. Озеро отличается чистой, прозрачной слабо минерализованной
водой. По берегам встречаются редкие виды растений.
В список ЮНЕСКО особо ценных объектов Всемирного наследия
включены 11 российских объектов. Это 8 объектов культурного наследия:
"Московский кремль и Красная площадь", "Исторический центр СанктПетербурга и дворцово-парковые ансамбли его окрестностей", "Погост Кижи",
"Исторические памятники Новгорода и окрестностей","Культурно-исторический
комплекс
Соловецких
островов","Белокаменные
памятники
Владимира
и
Суздаля","Ансамбль Троице-Сергиевой Лавры в городе Сергиев Посад","Церковь
Вознесения в Коломенском". И 3 объекта природного наследия: "Девственные
леса Коми","Озеро Байкал","Вулканы Камчатки".
Вопросы и задания.
1.Назовите глобальные и региональные природные ресурсы.
2.Приведите примеры уничтожения природных ресурсов и биоразнообразия.
3.Почему
с
развитием
цивилизации зависимость общества
увеличивается?
4.Приведите примеры древних культов природы.
от природы
64
5.Когда в России приняли закон о заповедниках?
6.Где и когда состоялась первая международная конференция по охране природы?
7.Какие существуют виды природоохранных территорий?
8.Кто является основателем российского заповедного дела?
9.Когда и где появились в России первые заповедники?
10.Назовите первые советские заповедники.
11.Что такое "заповедное хозяйство"?
12.Как изменилась площадь и количество заповедников в 1951г.?
13.Что такое биосферные заповедники?
14.Назовите функции заповедника.
15.В чем различие национального парка и заповедника?
16.Приведите примеры ландшафтных заказников.
17.Кто автор термина "памятники природы"?
18.Приведите примеры памятников природы.
3. БИОСФЕРА, СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ, ФУНКЦИИ, КРУГОВОРОТЫ.
3.1.Концепция биосферы В.И.Вернадского.
Определение биосферы как планетарной оболочки жизни ввел в науку в
1875 году австрийский геолог, лауреат Золотой медали Русского географического
общества, Эдуард Зюсс в книге "Происхождение Альп". Обозначив термин
Э.3юсс не стал развивать его содержание, а только заметил в конце своего
знаменитого трехтомного труда "Лик Земли", что к определению биосферы его
65
привели идеи Ж.Ламарка и Ч.Дарвина о единстве живых организмов.
Термином "биосфера" в начале XX века стали пользоваться геологи и
географы для обозначения совокупности организмов, населяющих Землю.
Больше других ученых заинтересовался биосферой русский геолог
и
геохимик В.И. Вернадский. В 1926-31 г.г. в работах В.И. Вернадского "Биосфера",
"Биогеохимические очерки", "Очерки геохимии" и др. оформилась научная
концепция
биосферы
как
геологической
оболочки
Земли,
включающей
атмосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы, структура и энергетика
которой созданы деятельностью живого вещества в течение геологической
истории планеты.
В.И. Вернадский определил биосферу как область взаимодействия земного
и космического, где лучистая энергия Солнца живым веществом Земли
превращается в химическую, тепловую, механическую и др.
Разрабатывая концепцию биосферы В. И. Вернадский ввел в науку понятие
живого вещества, как совокупности живых организмов, действующих как
планетарный геохимический и геологический фактор.
Основой биосферной концепции В.И. Вернадского, является определение
биогеохимических
функций
живого
вещества:
газовой,
окислительно-
восстановительной, концентрационной и биохимической. Описав эти функции,
Вернадский вскрыл механизм преобразования солнечной
энергии живым
веществом и показал геохимическую и геологическую роль живого вещества в
биосфере.
Еще в 1912 году В. И. Вернадский обратил внимание на то, что все газы
биосферы своим происхождением и геохимической историей связаны с живым
66
веществом. Кислород атмосферы - продукт фотосинтетического преобразования
углекислоты и воды, образование углекислого газа происходит при дыхании
растений
и
животных,
а
также
при
микробиологическом
разложении
органического вещества. Живое вещество не только участвовало в образовании
всех газов атмосферы: азота, кислорода, углекислого газа, метана, сероводорода,
но и обеспечило постоянство газового состава атмосферного воздуха.
В.И. Вернадский особо подчеркнул взаимосвязь живого вещества и
атмосферных газов: "Почти все вещество организмов создается из газов. Еще
ярче эта связь выражена в факте, что все земные газы /исключая вулканические
эманации/ так или иначе связаны организмами с процессами жизни". Рассмотрев
геохимическое взаимодействие живого вещества и атмосферы, В.И. Вернадский
пришел к выводу, что
живые организмы создали атмосферу, преобразовали
гидросферу и литосферу.
Окислительно-восстановительная
функция
живого
вещества
играет
особенно важную роль в геохимии и образовании месторождений полезных
ископаемых многих химических элементов с переменной валентностью - меди,
ванадия, молибдена, кобальта, селена, урана и др. Окисление и восстановление
железа, серы, марганца в почвах, коре выветривания и природных водах связано с
деятельностью микроорганизмов.
Основной источник железа в древности - болотные железные руды
образуются в результате жизнедеятельности железобактерий, у
которых
окисление железа связано о актом дыхания, подобно окислению углерода в
организмах
высших
животных
и
растений.
Железобактерии
окисляют
двухвалентное железо до трехвалентного и накапливают гидрооксид железа
67
согласно уравнению:
4 Fe /НСО3/2 + 2H2O + O2 = 4 Fe /OH/3 + 8CO2
Отмирающие бактерии, опускаясь на дно озера или болота, образуют там
слой гидрооксида железа,
который со временем превращается в болотную
железную руду.
Концентрационная функция живого вещества состоит в накоплении
живыми организмами химических элементов. Каменный и бурый уголь, торф,
образовавшиеся из остатков растений содержат углерода, водорода, и азота
больше, чем вся литосфера. По сравнению со средним содержанием в земной
коре /2,3 • 10-2 %/ в углях содержится в тысячи раз больше углерода.
Аналогичным концентратором углерода служит нефть, имеющая биогенное
происхождение. Благодаря концентрационной функции морские организмы с
известковым скелетом накапливают кальций, образуя толщи морских карбонатов
- известняков, доломитов, писчего мела - горных пород, образованных останками
морских животных с известковым скелетом. Морские диатомовые водоросли
накапливают кремний, образуя диатомиты, трепел, опоку; морская капуста ламинария, концентрирует йод, а. позвоночные животные накапливают в скелете
фосфор.
Биохимическая
функция
живого
вещества
определяется
как
жизнедеятельностью организмов /питание, дыхание, рост, размножение/, так и
процессами разложения органических остатков, химического превращения их в
минеральные соединения. В.И. Вернадский впервые показал, что живое вещество
совершает в земной коре и биосфере огромную геологическую работу, хотя
существенно уступает по массе горным породам.
68
В.И. Вернадский пришел к выводу, что живое вещество представляет
собой могучую геохимическую силу на поверхности Земли. Основную массу
живого вещества Земли образуют зеленые растения суши, которые составляют от
массы земной коры всего лишь 0,00001%.
Норвежский геохимик В.М. Голъдшмидт образно представил весовые
пропорции живого вещества и земных оболочек в виде каменной чаши массой 13
фунтов, соответствующей литосфере, куда налита масса воды, равная одному
фунту и представляющая гидросферу. Тогда атмосфера будет не тяжелее медной
монеты, а живое вещество "уложится" в почтовую марку. Этот подсчет статичен и
не учитывает жизнедеятельность живого вещества, а если принять во внимание
геологическую историю, то окажется, что за 1 миллиард лет на Земле
функционировало количество живого вещества, соответствующее массе земной
коры, а продукция живого вещества за это время в 10 раз превышает массу
земной коры. Вот вам и почтовая марка.
Ежегодная продукция живого вещества по современным оценкам
приближается к 380 миллиардам тонн, на ее образование природа использует
около 300 миллиардов тонн атмосферной углекислоты, 5 миллиардов тонн
почвенного азота и 15 миллиардов тонн других элементов. В частности, стойкие
комплексные соединения образуют с органическим веществом 12 металлов:
магний, алюминий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель,
медь, цинк, молибден. Все
миллиарда
тонн
этих
земные растения поглощают за год почти 1,5
металлов.
Сопоставив
масштабы
"зеленого"
концентрирования металлов с величинами их разведанных мировых запасов,
ученые пришли к выводу, что растения могли создать современные мировые
69
рудные запасы за следующее число лет: для железа - 910, меди - 38, никеля-32,
кобальта - 16, марганца - 10, молибдена - 5, а для цинка, всего за 1,5 года.
В. И. Вернадский рассмотрел биосферу как самоподдерживающуюся,
саморегулирующуюся
и
самовоспроизводящую
систему,
обладающую
динамическим равновесием - организованностью. Основой организованности
биосферы служат биогенная или
биогеохимическая миграция, которая
происходит на основе биогеохимических циклов или круговоротов воды,
углерода, кислорода, азота, серы, фосфора - структурных элементов живого
вещества и биосферы. Биогеохимические круговороты создают удивительное
постоянство состава как всей биосферы, так и отдельных ее частей.
Биогеохимическая
и минеральная стабильность биосферы обеспечивает
геологическое постоянство жизни, среднего
химического состава
живого
вещества и среды обитания при постоянном изменении видового разнообразия
органического мира.
В.
И.
Вернадский
отметил
ограниченность
мирового
жизненного
пространства, определяемого размерами планеты и заключил, что жизнь на Земле
возможна только в биосфере, которая представляет
часть организованности
земной коры. Таким образом, жизнь на Земле - это результат геологического
развития планеты, функция земной коры.
Из всего многообразия организованности биосферы B.И.Bepнaдский особо
выделил жизненно важное значение воды, а также подчеркнул роль почвенного
покрова. Биогеохимической концепцией биосферы В.И.Вернадский творчески
развил идеи своего учителя В.В. Докучаева о комплексном системном изучении
ландшафтно-географических зон, анализе генетической связи между живой
70
природой и минеральным миром. Поэтому важнейшей научной дисциплиной
биосферного знания стало генетическое почвоведение, наука о почве, созданная
В.В.Докучаевым.
Особая заслуга В.И. Вернадского состоит в том, что он выяснил не только
значение
биогеохимической
роли
живого
вещества,
но
сумел
понять
геохимическое и геологическое значение человеческой деятельности, предсказал
необходимость разумного регулирования взаимоотношений человека и природы.
" Человек становится ведущей геологической и геохимической силой на
планете,"- писал В.И. Вернадский.
Биогеохимической
концепцией
биосферы
В.И.
Вернадский
научную методологию рационального природопользования. На
создал
научную
концепцию В.И. Вернадского опирается международная программа ЮНЕСКО
"Человек и биосфера". Концепция биосферы - фундаментальный вклад В.И.
Вернадского в мировое естествознание.
Научная и социальная значимость биосферных трудов В.И. Вернадского не
идет ни в какое сравнение с "учением" о ноосфере, которое ему старательно
приписывали.
В 1927 году французский ученый Е.Ле-Руа употребил понятие ноосферы
как очередной стадии геологического развития биосферы. Спустя 17 лет в 1944
году появилась единственная, посвященная ноосфере прижизненная публикация
В. И. Вернадского "Несколько слов о ноосфере", где из 8 страниц текста
непосредственно к ноосфере относились несколько фраз на двух последних
страницах. Статья была итогом многолетних размышлений автора, и он изложил в
ней то, что считал нужным. Главная мысль - солидарность с идеей ноосферы, как
71
эволюционной стадии биосферы.
Советские исследователи творчества В.И. Вернадского написали куда
больше.
По
мнению
Микулинского, мысли
члена-корреспондента
Академии
наук
СССР
С.Р.
В.И. Вернадского о ноосфере "не были ни данью
идеализму, ни повторением концепций Ле-Руа и Тейяра де Шардена, а
последовательным развитием разработанной самим Вернадским геологической
истории Земли с учетом философии марксизма и практики переустройства
общества на началах научного социализма. "С учетом философии марксизма" из
черновой, не предназначенной для печати рукописи В. И. Вернадского "Научная
мысль, как планетарное явление" были извлечены размышления ученого о
будущем царстве разума - ноосфере. Эти идеи хорошо увязывались с
марксистско-ленинскими
представлениями
о
светлом
будущем
всего
человечества - коммунизме. Поэтому в советских изданиях о В. И. Вернадском
стали в первую очередь писать как о создателе ноосферы. Так несуществующая
ноосфера затмила реальную биосферу, действительно великое творение великого
ученого.
3.2. Структура, развитие и функционирование биосферы.
Главными компонентами биосферы являются: 1/ потоки космической
энергии, электромагнитные и гравитационные поля; 2/ атмосфера; 3/ гидросфера;
4/ верхняя, литосфера, как оболочка, биогенных осадочных пород; 5/ почвенный
покров; 6/ живое вещество.
"Все мы являемся частичкой звездного праха"- эффектно заметил
английский астрофизик У. Фаулер, имея в виду, что химические элементы
72
образуются в недрах звезд. Ученые полагают, что солнечная система возникла
путем конденсации вселенского газового вихря, движение которого унаследовали
планеты и солнце. Сепарация химических элементов, использованных природой
на строительство планет была очень высокой. 90% космического протовещества
образовало Солнце, водород и гелий в основном улетели в космическое
пространство и в итоге лишь тысячная доля первичного вещества пошла на
образование планет. Геохимическая организация планет куда выше, чем звезд,
которые не имеют ни твердого, ни жидкого, ни газообразного ни химических
соединений, ни даже нейтральных атомов -только однородная раскаленная плазма
из электронов протонов, нейтронов и других частиц. Природе потребовалось
преодолеть
"дистанцию
огромного
размера",
осуществив
геохимическую
эволюцию от звездной материи к планетное веществу, к созданию среды жизни и
самой жизни.
Земля как планета возникла примерно 4,5⋅109. лет назад и оставалась
стерильной около 1,5 миллиардов лет. Жизнь Земли, ее геологическая история
началась с деятельности вулканов, которые положили начало геохимической
миграции
воды,
газов,
химических
элементов.
Вулканические
процессы
транспортировали вещество из недр планеты на дневную поверхность, они
сформировали основу земной коры и материков, наполнили океаны водой и
окружили Землю атмосферой.
Основные анионы морской воды - хлор, сульфат, гидрокарбонат, бром,
фтор являются типичными компонентами вулканических дымов. Большая часть
вулканических газов приходится на водяной пар и углекислый газ в соотношении
5 : 1. Количество воды, выделяющейся при извержении составляет примерно 1/5
73
объема вулканической лавы. Взаимодействуя с водяным паром, вулканические
газы сформировали химический состав древнего океана. Его воды представляли
собой смесь разбавленных растворов кислот - соляной, фтористоводородной,
борной, имея рН = 1-2. Выполненные расчеты показывают, что вулканическая
деятельность могла обеспечить более половины всей воды, составившей массу
гидросферы. Существование гидросферы отличает нашу Землю от всех планет
солнечной системы, только на Земле идут дожди, плещутся волны океанов,
морей, рек и озер.
Древнейшее прошлое нашей планеты характеризовалось отсутствием на ее
поверхности пресной воды, которая могла существовать тогда только в виде пара,
пресная вода появилась в результате эволюции биосферы, так же как
современная атмосфера, которая также уникальна, как и гидросфера.
Луна и Меркурий атмосфер не имеют, для этого они слишком малы. Марс
обладает разреженной атмосферой из углекислого газа со следами водяных паров,
оксида углерода, кислорода, озона и водорода. Атмосферное давление на Марсе в
200 раз меньше, чем на Земле, зато на Венере оно в 50 раз больше земного.
Венерианская атмосфера в основе похожа на марсианскую и состоит из
углeкиcлoго газа с примесью кислорода, водяного пара и аммиака.
Газовый состав атмосфер планет-гигантов резко отличается от планет
земной группы. Атмосфера Юпитера состоит из молекулярного водорода метана,
аммиака и гелия. Специалисты предполагают наличие аналогичных атмосфер у
Урана, Нептуна, Плутона.
Древняя атмосфера Земли, образовавшаяся при дегазации недр, была
восстановительной и состояла из водяного пара, углекислого газа, метана и
74
аммиака,
напоминая
одновременно
вулканические
дымы
и
атмосферу
примитивной бани, истопленной по черному. В нижних слоях атмосферы
бушевали грозы, обрушивая ливневые потоки на земную поверхность, которую
потрясали землетрясения и вулканические извержения. Тучи пепла поднимались
из вулканов, закрывая солнце.
Под действием электрических разрядов, ультрафиолетового излучения и
космических лучей в атмосфере начался синтез органических соединений.
Атмосфера безжизненной Земли содержала не более 0,1% современного
количества кислорода, который образовывался в результате фотохимических
реакций в верхних слоях атмосферы. С этого, почти нулевого уровня началась
деятельность фотосинтезирующих организмов.
Следы самой древней жизни на нашей планете, найденные в гренландских
кварцитах, имеют возраст 3,8 миллиардов лет, что всего на 900 миллионов лет
меньше геологического возраста Земли, определяемого в 4,7 миллиарда лет.
Первыми фотосинтезирующими организмами на нашей планете были
сине-зеленые водоросли, чья жизнедеятельность 2 миллиарда лет назад стала
изменять газовый состав атмосферы. Сине-зеленые водоросли созданы природой
примитивно, но прочно. Эти низшие растения, не имеющие клеточного ядра
встречаются в полярных льдах и горячих источниках, они могут развиваться в
пресной и соленой воде. Побочным продуктом их деятельности стали
строматолиты
-
известковые
образования,
известные
в
отложениях
протерозойской и ранней палеозойской эры. Водоросли потребляли углекислый
газ и выдели в атмосферу кислород, который реагировал с аммиаком, в результате
чего получались молекулярный азот и вода. К началу палеозойской эры
75
количество атмосферного кислорода возросло в 10раз, что способствовало
резкому увеличению эволюции морских организмов. Дальнейшее насыщение
атмосферы кислородом составившее ко времени /680 млн. лет назад/ появления
многоклеточных 10% от современного содержания, способствовало в начале
третичного периода заселению материков живыми существами, а 400 миллионов
лет тому назад в болотистых низинах силурийской эпохи выросли предки
современных земных растений - псилофиты.. В девонскую эпоху появились леса,
в неогене степи, в четвертичном периоде тундры.
Большая часть кислорода, созданного деятельностью фотосинтеза за
геологическую историю планеты, захоронена в литосфере в виде карбонатов,
сульфатов, оксидов железа и других осадочных образований. Масса этого
"окаменевшего" кислорода в 15 раз превышает его количество, циркулирующее в
биосфере в виде газа или сульфатных ионов, растворенных в гидросфере.
Захоронению подвергался
не только кислород, но и углерод. Продукцией
биогеохимической деятельности живых организмов стали залежи каменных и
бурых,
углей,
нефти.
Процесс
способствовал обеднению
захоронения
органического
вещества
атмосферы углекислым газом и обогащению
кислородом. По современным оценкам древняя атмосфера была насыщена
углекислотой в 1000 раз больше, чем современная. Почти половина
этой
углекислоты сохраняется в земной коре в виде карбонатов кальция, магния и
железа.
Примерно 50 млн. лед назад в палеогеновом периоде сформировался
современный
газовый
состав
атмосферы
и
стабилизировался
баланс
атмосферного кислорода и углекислоты с биологической активностью живых
76
организмов.
Весь кислород современной атмосферы проходит через живые
организмы за 2 тыс. лет, углекислота за 300 лет, вся гидросфера обновляется за 2
миллиона лет. Круговорот воды является важнейшим свойством гидросферы,
определяющим постоянство и возобновляемость водных запасов. Время жизни
атмосферной влаги составляет 10 суток, речные воды живут на 1 день дольше, а
почвенная влага и воды-верховодки возобновляются ежегодно.
Биогеохимические круговороты составляют основу жизни биосферы.
Непрерывные циклы воды, углерода, азота, кислорода, фосфора
и других
биогенных элементов обеспечивают практически бесконечное функционирование
жизни, основанной на постоянном потреблении
ограниченных запасов
минеральных веществ на нашей планете. Два основных процесса определяют
биосферный цикл углерода это фотосинтез и дыхание, которые сбалансированы
так точно, что газовый состав атмосферы остается постоянным в пределах долей
процента. В некотором отношении круговорот кислорода напоминает обратный
круговорот углекислого газа: движение одного происходит в направлении
противоположном движению другого.
С возникновением жизни началась биологизация поверхности планеты,
изменение ее облика, формирование биосферы. Появление кислородной
атмосферы привело к созданию озонового слоя в стратосфере, своеобразного
защитного экрана для живых организмов от вредного ультрафиолетового
излучения.
Развитие поверхностных, экзогенных геологических процессов, и в
частности, выветривания горных пород, образовало аллювиально-деллювиальные
отложения на которых сформировался почвенный покров и выросли зеленые
77
растения.
Благодаря
почвенному
покрову
живое
вещество
преодолело
ограниченность ресурсов азотно-углеродного, водного и микроэлементного
питания. Активная фотосинтетическая деятельность зеленых растений обеспечила
накопление в биосфере запасов биохимической энергии в виде органического
вещества горючих ископаемых /уголь, торф/ и почвенного гумуса.
Жизнь у взаимодействуя с минеральным миром, изменяла первоначальную
природу планеты и развивалась вместе с биосферой. Живое вещество наращивало
биомассу,
увеличивая
численность,
видовое
разнообразие
и
сложность
организмов /табл.3.2.1/.
В девонском периоде на Земле обитало около 12 тыс. видов растений, в
каменоугольном 27 тыс., в пермо-триасе 43 тыс., в юрском - 60 тыс. Современная
флора имеет 300 тыс. видов с биомассой около 1 триллиона тонн.
Развитие биосферы сопровождали геологические /вулканизм, оледенения/
и экологические /массовая гибель организмов/ катастрофы, сменявшиеся
периодами интенсивного видообразования живых организмов. Ко времени
появления человека планету населяли 5 миллионов видов живых организмов, в
том числе 1 миллион видов насекомых и 8,5, тысяч видов птиц - это вдвое
больше, чем видовое разнообразие животных. Живые организмы Земли кислородные существа и в основном состоят из 4 элементов - кислорода /70%/,
углерода /18%/, водорода /10,5%/ и азота /0,3%/.
Развитие биосферы
Таблица 3.2.1
Время, лет.
Образование Земли
4,7⋅109
78
Безжизненное
геологическое
развитие.
Вулканическая деятельность.
/4,7-3,8/⋅109
Появление синезеленых водорослей и бактерий.
/3,8 - 2,5/ ⋅109
Выделение кислорода из оксидов в аэробной среде
Формирование примитивной биосферы. Появление
кислорода в атмосфере до 1% от современного содержания.
/2,0 - 1,0/ ⋅109
Развитие фотосинтеза водорослей лишайников, мхов
Формирование кислородной атмосферы
и современной биосферы. Развитие лесной растительности,
кор выветривания, экзогенных процессов. Содержание
/0,7-0,3/ ⋅109
кислорода /3 -10/% от современного
Появление цветковых и злаковых растений,
оформление современного облика материков
и природных зон.. Содержание кислорода близко
/100 - 30/ ⋅ 106
к современному
/2-3/ ⋅ 106
Ледниковые и межледниковые эпохи, появление человека
/10-20/ ⋅ 103
Послеледниковье
Индустриальная эпоха
Современность 20 ⋅ 103
Биосфера действует как сложная неравновесная подвижная система,
обладающая
высокой
функциональной
слаженностью
и
стабильностью.
79
Неравновесность биосферы проявляется в неоднородности пространственного,
агрегатного,
минерального
и
геохимического
строения.
Биосфера
резко
асимметрична в неравномерном распределении суши и моря, равнин и горных
систем, ландшафтно-климатических условий. Вещество биосферы находится в
разных агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном.
Компоненты
биосферы
дифференцированы
и
обладают
противоположными свойствами. Атмосфера и гидросфера содержат кислород окислитель, который никогда не окислит до конца
являющееся
восстановителем.
Подвижность,
органическое вещество,
динамичность
биосферы
не
приводит ее к равновесию, наоборот биосферные процессы отличает постоянная
динамика атмосферных явлений, течение пресных и морских вод, вечное
движение вещества и химических элементов. Неоднородность и неравновесность
биосферы в то же время создают удивительную, почти ювелирную точность
действующего механизма биосферы, поддерживают ее стабильность в целом, а
также отдельных частей.
Геохимическая мозаичность минерального мира биосферы создала
огромное разнообразие абиотических факторов, что привело к развитию
множества эволюционных связей организмов с физико-химическими условиями
среды обитания. Разнообразие минерального мира, изменчивость природных
условий способствовали видовому разнообразию живых организмов.
Однако, обширная пестрота природных условий и видовое разнообразие
живых организмов находятся в четком и гармоничном соответствии. Каждое
сообщество организмов, называемое биогеоценозом, возникает и развивается в
строго определенных условиях биотопа - совокупности абиотических факторов
80
природно-климатических условий
и минеральных веществ. Биоценозами
являются муравейники, болотные
мхи, древесные лишайники, животное
население лесов, морей, рек, озер.
Особенность биогеохимических процессов в биосфере в их цикличности.
Растения потребляют минеральные соединения и создают органическое вещество
для животных, микроорганизмы разлагают остатки животных
возвращая минеральные соединения в почву для новых
и растений,
поколений растений.
Циклический процесс не образует отходов, которые постоянно возникают при
антропогенной деятельности и составляют главную проблему цивилизации,
оказывают самое мощное воздействие на природные системы.
3.3. Экосистемы и биологические круговороты.
Количество живого вещества различных организмов, приходящееся на
единицу площади или объема называется биомассой. Биомасса, производимая
организмами за единицу времени называется биологической продуктивностью.
Живое вещество Земли в основном состоит из биомассы растений. 98%
биомассы суши образуют растения и только 2% дают животные. 82% фитомассы
суши приходится на леса, в основном,
тропические. В тропических лесах
фитомасса достигает 650 т/га, вдвое меньше в тайге - 300 т/га, в черноземных
степях 10 т/га, в пустынях 2,5 т/га. В составе зоомассы
~ 95% составляют
беспозвоночные почвенные организмы.
Фитомасса океана составляет 1,7⋅108 т, или 0,007% всей фитомассы Земли,
равной 2,4⋅1012 т сухого вещества. По количеству биомассы на 1 га океан близок
81
пустыням, но в нем есть сгущения жизни, например, коралловые рифы с высокой
биомассой.
Ежегодная продукция живого вещества:
в целом для Земли 2,3⋅1011т
материки
1,7⋅1011 т
океан
6⋅1010 т .
Несмотря на относительно малую биомассу океана, там идет быстрее ее
круговорот и суммарное производство биомассы в год почти равно приросту
биомассы на суше.
Развитие
биосферы
экологического
взаимодействия
механизма
живого
и
живых
организмов
биогеохимического
вещества
с
привело
и
минеральным
к
созданию
биоэнергетического
миром.
Деятельность
природных экологических систем создала биосферу, планетарную экосистему.
Экосистема
/биогеоценоз/
представляет
собой
единый
природный
комплекс, образованный живыми, организмами и средой их обитания /атмосфера,
почва, водоемы/, где живые и минеральные компоненты связаны между собой
обменом вещества и энергии. Иначе - совокупность организмов и неорганических
компонентов среды обитания, где происходит обмен веществ.
Экосистема представляет элементарную ячейку биосферы и состоит из
местных сообществ /популяций/ растений и животных,
обитающих в
определенных экологических условиях биотопа и связанных между собой общим
потоком
космической
происхождения:
энергии,
пищевыми
цепями
и
общей
историей
82
Экосистема = Биотоп + Биоценоз.
Экосистема относительно устойчива во времена и термодинамически
открыта для притока и оттока вещества и энергии. В некоторых экосистемах
вынос вещества очень велик и их стабильность во времени поддерживается
постоянным притоком вещества извне. Таковы реки.
Они имеют слабый внутренний круговорот, стабильность их меняется во
времени.
Более
полный
круговорот
веществ
и
большую
автономию,
обособленность, большую стабильность имеют леса и озера. Практически замкнут
круговорот вещества в тропическом лесу, который снабжает кислородом сам
себя.
Однако, ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого
круговорота. Материковые экосистемы обмениваются веществом с океаном и
атмосферой.
Экосистема
биосферы
Земли
обменивается
веществом
с
космическим пространством.
Существуют пределы устойчивости и саморегулирования экосистем. Если
изменения в среде /почва, климат, грунтовые воды/ выходят за пределы
периодических колебаний, к которым организмы привыкли, то слаженность
экосистемы необратимо нарушается. Болеет глубокие нарушения в экосистеме
происходят, когда в самой экосистеме или в биологических цепях популяций
организмов выпадает один или несколько элементов. Это может произойти по
естественной или антропогенной причине. В таком случае экосистема переживает
катастрофические изменения и коренную перестройку.
Например, часть химических элементов при развитии эрозии местности
была удалена из экосистемы и поступила в биогеохимический цикл ландшафта,
83
перемещаясь с водными или воздушными массами. Миграция вещества в
горизонтальном направлении /водная или воздушная/ служит важнейшим звеном
в механизме самоуправления биосферы условиями жизни и элементами питания
организмов. Общеизвестна транспортная роль речных вод в поймах, дельтах,
эстуариях при создании ландшафтов самой высокой биопродуктивности Земли,
где возникает своеобразная "лавинная седиментация" органического вещества.
Функциональные и структурные компоненты экосистем.
1.Среда обитания - совокупность природно-климатических
и
минеральных факторов биотопа.
2.Минеральные
образования
/О,С,N,Н2О,СО2,Р
и
др./,
циркулирующие в обмене веществ, основные структурные компоненты
живых организмов.
3.Живое вещество, состоящее из продуцентов, консументов и
редуцентов.
Продуценты - автотрофные, самопитающиеся организмы - зеленые
растения, создающие органические соединения из минеральных веществ
/H20,CО2/ путем фотосинтеза. Деятельность зеленых растений, способных
использовать энергию солнца, аккумулировать ее в зеленом листе при
фотосинтезе стала ключевым моментом развития биосферы.
Зеленые растения, продуценты при помощи хлорофилла консервируют
солнечную энергию в белках, жирах, углеводах - органических соединениях,
которые
K.А.Tимиpязeв
назвал
концентратами
солнечной
энергии
солнечными консервами:
6СО2 + 12Н2О +hν /673 ккал/ хлорофилл
С6Н1206
+ 602 + 6Н20
или
84
Готовой органикой, синтезированной растениями, питаются животные
пожиратели - консументы, которые не умеют превращать неорганику в органику,
например копытные млекопитающие.
Остатки продуцентов и консументов разлагают редуценты - бактерии,
которые высвобождают минеральные вещества из органических остатков. Малый,
биологический круговорот или
колесо жизни совершило полный оборот.
Мотором малого круговорота служит солнце. Малый круговорот замыкается на
почве, создав которую природа навсегда решила проблему питания растений,
обеспечив
неограниченное
функционирование
жизни
при
ограниченных
минеральных ресурсах.
Перенос энергии пищи от ее источника - растения путем поедания одних
организмов другими называется пищевой цепью.
Зеленые растения образуют I трофический уровень, травоядные - П,
хищники, поедающие травоядных - Ш, вторичные хищники - IV/. С точки зрения
трофических отношений / от греч- "трофос" - питание / экосистема имеет два
компонента:
1/автотрофный или самостоятельно питающийся, питающий сам себя - это
зеленые растения.
2/ гетеротрофный - питаемый другими, использующий готовую органику в
качестве пищи. Это паразитные растения, грибы, многие микроорганизмы, все
животные, человек. Пищевые цепи обеспечивают снабжение экосистемы
энергией, связанной фотосинтезом и запасом биофильных элементов / С, К, Р,
Са, Mg и др./, необходимых для жизни новых поколений живого вещества. Таким
образом слагаются главные звенья биогеохимических круговоротов суши.
85
Экосистемы,
сложившиеся
в
результате
длительной
эволюции,
приспособления видов и популяций между собой и к условиям среды, являются
весьма
слаженными,
устойчивыми
образованиями,
способными
путем
саморегулирования противостоять как изменениям в среде, так и изменениям
внутри экосистемы. Соответственно, сложные экосистемы, охватывающие
ландшафты и природные зоны, а также вся биосфера в целом обладают
способностью к саморегуляции. Таким образом, стабильность, устойчивость
биосферы
складывается
из
устойчивости
отдельных
экосистем,
функционирующих на основе циклических биогеохимических процессов. В свою
очередь, живое вещество в биосфере выступает в качестве механизма регуляции
геохимической миграции, которая определяет стабильность и эволюцию,
биосферы.
Природные
экосистемы
развиваются,
увеличивая
свое
видовое
разнообразие и так повышают свою устойчивость. Антропогенные экосистемы,
состоящие из монокультур / сады, поля, лесопосадки/ имеют невысокую
устойчивость и легко поддаются заболеваниям. Антропогенная деятельность
направлена на расширение сельскохозяйственных угодий и, следовательно, на
расширение
площади
поддерживается
малоустойчивых
искусственным
экосистем,
внесением
стабильность
минеральных
которых,
удобрений
и
ядохимикатов, которые, в свою очередь отравляют получаемые продукты
питания.
3.4. Планетарный геологический круговорот вещества в биосфере.
86
Основные отличия большого круговорота от малого состоят в масштабах и
скорости. Большой круговорот взаимодействует со
множеством малых, он
охватывает все геосферы и происходит геологически медленно. Если малый
круговорот можно увидеть в природе или воспроизвести в модельных условиях в
течение нескольких месяцев, то большой круговорот
в целом не поддается
непосредственному наблюдению. Он представляет собой очень сложную
природную
систему
(Рис.4.),
которую
можно
представить
в
виде
3
взаимосвязанных подсистем:
1/ Литосферно-осадочный цикл.
2/ Круговорот воды.
3/
Биогеохимические
круговороты
основных
биофильных
элементов- углерода, кислорода, азота, фосфора, серы, кальция.
Геологический круговорот служит источником минеральных веществ
для
биологических
круговоротов,
для
функционирования
экосистем.
Геологический круговорот происходит под влиянием солнечной энергии и
внутренней энергии Земли.
1/ Литосферно-осадочный цикл обеспечивает глобальный круговорот
горных пород. Согласно концепции новой глобальной тектоники плит или
концепции мобилизма литосфера Земли представляет собой подвижную систему
из литосферных плит. В литосфере ученые выделяют шесть крупных плит /
Евразийская,
Индийская,
Тихоокеанская,
Американская,
Антарктическая,
Африканская / и множество мелких, плавающих на относительно пластичном
подкоровом веществе - астеносфере. Плиты перемещаются в горизонтальном
направлении. В рифтовых / корытообразных / зонах земной коры происходит
87
расхождение
океанической
/
спрединг/
коры
Срединно-океанические
и
океанического
формированием
хребты
дна
образованием
молодой
срединно-океанических
хребтов.
образуют
с
единую
горную
систему,
опоясывающую земной шар подводным каменным поясом длиной более 60 ООО
км . В зонах глубоководных желобов и островных дуг происходит сжатие и
погружение /субдукция/ океанической коры под континентальный литосферный
блок. Вещество земной коры уходит в мантию. Такой процесс происходит в
районе Курильской островной дуги.
Движение плит происходит в результате конвекции согласно гипотезе
О.Г.Сорохтина. По этой гипотезе первоначально холодная Земля подвергалась
химико-плотностной дифференциации, при которой железо сконцентрировалось в
ядре, а мантия обогатилась кремнеземом, глиноземом, оксидами кальция и
магния. В недрах нашей планеты действуют две конвекционных ячейки, которые
осуществляют обмен вещества
между астеносферой и ядром. Центры
восходящих потоков располагаются в двух точках антиподах: в районе Восточной
Африки /Афарский треугольник/ и в юго-восточной части Тихого океана /о-в
Пасхи/. От этих фиксированных центров литосферные плиты двигаются к зонам
нисходящих
потоков, которым на поверхности отвечает обрамление Тихого
океана.
Движение плит приводит к образованию определенных типов горных
пород и месторождений полезных ископаемых. В рифтовых зонах, в условиях
растяжения и наращивания плит выплавляются базальтовые магмы, несущие
хром, платину, медь, свинец, цинк, редкоземельные элементы, ниобий, тантал. В
рифтовой зоне Красного моря обнаружено выделение глубинных горячих
88
металлоносных рассолов, обогащенных хлором, натрием, кальцием, железом,
марганцем, медью, кобальтом, никелем, свинцом. В 10-метровом слое рудных
осадков на глубине более 2 км содержится ~3млн.т цинка, 1млн.т меди, 4500 т
серебра, 45 т золота.
Одновременно с движением литосферных плит происходит разрушение
материков
сверху,
под
действием
экзогенных
геологических
процессов
выветривания и денудации. В результате эрозионного смыва осадочного
материала в Мировой океан ежегодно поступает 12км3 горных пород. При таких
масштабах сноса все континенты утонули бы в морских волнах всего через 10-20
млн. лет, если бы не существовало процесса поступления вещества из недр
благодаря движению литосферных плит. На суше и в морских бассейнах,
происходит формирование осадочных пород, осадочной оболочки Земли,
состоящей из обломочных, глинистых, песчаных, химических и биохимических
осадков. Среди них количественно преобладают карбонатные породы известняки и доломиты, образование которых происходит в самом тесном
взаимодействии с биогехимическими круговоротами биофильных элементов
углерода, кислорода, кальция.
Осадочная оболочка служит субстратом для формирования почвенного
покрова, где развиваются наземные экосистемы с малыми биологическими
круговоротами вещества, которые включаются в общий миграционный процесс
геологического круговорота.
2/ Круговорот воды. Большую роль в геологическом круговороте играет
вода - главный транспорт химических элементов на Земле. "Вода стоит особняком
в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с
89
ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов.
Нет земного вещества минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не
заключало", - писал В.И. Вернадский в своей работе "История минералов земной
коры". В. И. Вернадский обратил внимание на "обводненность" биосферы, где
вода самое распространенное вещество. Около 40 млн. т водяного пара в год
выбрасывают в атмосферу все вулканы Земли.
Любой минерал или горная
порода, нагретые до 500° С растрескиваются под давлением водяного
пара,
заключенного внутри микроскопических трещин и полостей. Вода - основной
компонент жизни, например, у человека она составляет 60-70% массы тела, у
грибов 80%, у медуз 98%. Как говорил французский зоолог Р.Дюбуа жизнь есть
"одушевленная вода". Поверхность планеты Земля фактически представляет
собой водную оболочку, 71% площади планеты покрыто океанами и морями.
"Вода определяет и создает всю биосферу, она создает основные черты механизма
земной коры ,"- писал В.И. Вернадский.
Вода находится на Земле в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком
и газообразном, что , в свою очередь, влияет на климат и динамику атмосферы.
Движение воды вызывает размыв, денудацию горных пород, а перемещение,
отложение твердых частиц и химическою осаждение растворенных в воде
соединений образует осадочные горные
породы, осадочную оболочку Земли. Вода присутствует в трех главных оболочках
Земли - атмосфере, гидросфере, литосфере.
Вода в биосфере распределена крайне неравномерно (Рис. 5).
В океане сосредоточено 97% общей массы планетарной воды. Основную
роль в циркуляции воды играет атмосферная влага, распределенная в атмосфере
90
крайне неравномерно. Вода поступает в атмосферу при испарении с водной
поверхности под влиянием солнечной радиации. Нагретый влажный воздух
поднимается в верхние слои атмосферы, где он охлаждается и водяной пар
конденсируется, образуя облака, которые возвращают воду на сушу или в море в
виде атмосферных осадков /дождя, снега, града/. Над океанами выпадает 7/9
общего количества осадков, над континентами 2/9. Таким образом, главный по
массе круговорот воды происходит между атмосферой и океаном. Вода,
выпавшая на сушу расходуется на просачивание, испарение /транспирацию/ и
сток.
Просачивание или инфильтрация снабжает водой почву и растительность.
Просачиваясь ниже почвенного покрова вода поступает в грунтовые воды и
частично в подземные воды. Испарение с поверхности почвы обычно
перекрывается
процессом транспирации - выделением влаги в атмосферу
растениями. Гектар леса за день испаряет 20-50 т воды.
Транспирация и испарение с поверхности почвы играют главную роль в
круговороте воды на континентах. В некоторых
локальные
круговороты
воды,
когда
лесных зонах существуют
атмосферные
осадки,
в
основном
формируются благодаря транспирации и испарению, и в значительно меньшей
степени на водный баланс влияют осадки приносимые с океанов.
Средняя продолжительность общего цикла обмена углерода, азота и воды,
вовлеченных в биологический круговорот составляет 300-400 лет. Сток последняя составляющая круговорота воды на суше. При недостаточном
растительном покрове сток служит причиной эрозии, размыва почв. Сток
транспортирует в океан поверхностные воды и извлеченные из горных пород
91
химические элементы, которые накапливаются в океане представляющем
грандиозный аккумулятивный ландшафт, где более всего отлагается кальциевых,
фосфорных и кремниевых соединений.
Вода осуществляет грандиозную работу, по транспортировке химических
элементов и соединений. Среднее содержание органического углерода С орг. в
подземных водах составляет
50мг/л. По расчетам В. М. Швеца количество
органических веществ в подземных водах земного шара составляет 2,5⋅1012т, что
в 10 раз больше мировых запасов нефти.
Высокая теплоемкость воды /выше, чем у любого природного соединения,
кроме аммиака/ создает большую инерцию температурных характеристик океанов
и морей, которые действуют как тепловые машины, определяющие климат на
всех континентах. Нарушение водного баланса, имеет самые неблагоприятные
экологические. последствия. Уничтожение Аральского моря вызвало целый
комплекс катастрофических явлений: соляные бури, гибель рыбных ресурсов,
засоление и загрязнение почв и пресных вод, ухудшение здоровья населения. На
берегах усыхающего Арала изменился климат - лето стало, короче и холоднее
.
3/ Биогеохимические круговороты основных биофильных элементов /углерода,
кислорода, азота, фосфора, серы, кальция/.
Элементы биофилы / углерод, кислород, азот, фосфор, сера, кальций /
образуют главную массу живого вещества, а их глобальные круговороты
определяют динамику и функциональную сущность биосферы. Биогеохимическая
миграция основных структурных элементов живого вещества является всеобщим
92
планетарным обязательным процессом, охватывающим все уровни биосферы от
отдельных организмов и популяций до Мирового океана, который представляет
собой грандиозный аккумулятивный геохимический ландшафт, где накапливается
углерод, фосфор, кальций (Рис. 6). Природная биогеохимическая миграция
элементов в биосфере характеризуется цикличностью,
благодаря которой
поддерживается стабильность биосферы. Техногенные потоки химических
элементов, создаваемые человеком, отличает линейный характер. Поэтому
промышленная деятельность, техногенез разрушает биосферу.
Большое влияние на круговороты ряда биофильных элементов имеет
вулканическая деятельность и процесс газового дыхания Земли. Выделение СО2,
SO2, Н2S в вулканических процессах оказывает влияние на балансы С, О2, S.
Ежегодно вулканы поставляют
соединений.
в атмосферу около 3 млн. т сернистых
Круговороты биофильных элементов пронизывают все звенья
биосферной миграции,
включая малые и большой круговорот, соединяя все
подсистемы биосферы, взаимодействуя между собой. Основным резервуаром
кислорода является литосфера, где он занимает 1-е место по распространенности
и присутствует в силикатных минералах (.Рис.7.).
Резервуар свободного
кислорода, находится в атмосфере, а в морских карбонатах происходит его
минерализация при взаимодействии кальция морской воды и углекислоты при
участии живого вещества, т.е. углерода. Например, высокое содержание СО2 в
рифейских
морях
определяло
ненасыщенность
воды
кальцием,
который
находился в растворимой форме Са/НСО3/2. Соответственно морским животным
было трудно строить карбонатный скелет, пока на границе кембрия не произошло
резкое понижение концентрации СО2 в атмосфере, что привело к нарушению
93
сложившегося карбонатного равновесия, СаСО3 стал насыщать морскую воду, и
известковые и фосфатные скелеты стали устойчивыми. При этом одновременно
интенсифицировалось осаждение ванадия, урана
и других металлов, что
отразилось на химическом составе осадочных пород в конце венда. Снижения
концентрации СО2 привело также к накоплению органического вещества и
возникновению сероводородного геохимического барьера, благоприятного для
осаждения многих металлов.
Рассмотрим в качестве примера круговорот углерода. Это один из самых
интенсивных биогеохимических круговоротов. Углерод присутствует в природе в
двух основных минеральных фазах - это карбонатные осадки биогенного
происхождения и углекислый газ/СО2/, который представляет подвижную форму
неорганического углерода (Рис. 8).
Атмосфера содержит всего 0,03% СО2, но именно благодаря углекислому
газу происходит образование первичной продукции биосферы. Поскольку
концентрация СО2 в атмосфере достаточно стабильна, несмотря на поглощение
СО2 на образование органического вещества, то очевидно, что ее стабильность
поддерживается динамическим равновесием в системе: атмоофера-гидросфералитосфера:
СО2/атм/
СО2/раствор/
СО2 + H20
H2СO3
Причем океан содержит в 50 раз больше растворенного С02,чем атмосфера.
Благодаря реакции фотосинтеза идет усвоение углерода зелеными
растениями из углекислоты воздуха. Часть органического вещества после
94
отмирания разлагается бактериями с выделением метана и углекислоты. Другая
часть органического вещества
минерализуется, и углерод входит в состав
минералов, например, кальцита СаСО3. В условиях метаморфизма, при высокой
температуре в недрах происходит разложение минеральных соединений и углерод
в виде метана и СО2 вновь возвращается в атмосферу:
CO2 + H20 + CaCO3
Са/HCO3/.
Растворение CaCО3 сопровождается связыванием части СО2 в бикарбонат.
Превращение бикарбоната в карбонат сопровождается возвращением части СО2 в
атмосферу.
Постоянный приток СО2 в атмосферу является необходимым условием
фотосинтетической
биопродуктивности.
В
то
же
время
увеличение
биопродуктивности служит источником кислорода, регулирует круговорот
углерода в биосфере и служит потенциальным средством снижения прироста
антропогенной углекислоты в атмосфере. Так высокопродуктивное земледелие,
лесное, пастбищное и парковое хозяйство могут не только решать проблему
продовольствия, но стабилизировать биогеохимию биосферы.
Вопросы и задания.
1.Дайте
определение
биосферы
соответственно
В.И.Вернадского.
2.Что такое живое вещество?
3.Назовите функции живого вещества.
4.Назовите основные компоненты биосферы.
научной
концепции
95
5.В чем состоит планетарная уникальность Земли относительно других планет?
6.Какие макроэлементы образуют живое вещество Земли?
7.Назовите функциональные и структурные элементы экосистем.
8.Назовите подсистемы биосферного геологического круговорота вещества.
9.Где взаимодействуют большой и малые круговороты веществе?
10.Как В.И. Вернадский определил роль воды в биосфере?
11.Нарисуйте схему круговорота углерода в биосфере.
4. ЭКОЛОГИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА .
4.1. Почва, как биокосная система.
Характерным свойством биосферы является взаимодействие живого и
неживого - косного вещества. Естественные образования, состоящие из живых и
косных тел одновременно, называются биокосными системами. Биокосные
системы различаются по степени организации:
к более низкому уровню
относятся почвы, илы, коры выветривания, водоносные горизонты; к более
высокому - ландшафты, к еще более высокому - артезианские бассейны, океаны с
морями и к самому высокому - биосфера в целом. Во всех биокосных системах
при участии живого вещества происходит взаимодействие горных
пород с
природными водами в близких термодинамических условиях.
Важнейшей биокосной системой биосферы В.И. Вернадский назвал
почву - поверхностный слой литосферы, несущий растительность суши и
обладающий плодородием. Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и
живой частей.
96
В твердой части почвы преобладают минеральные образования из
первичных минералов - кварца, полевых шпатов, слюд, а также вторичных
минералов - монтморилонита, каолинита, гидрослюд.
Минеральная основа почв создается при выветривании силикатных горных
пород согласно уравнению:
К2Аl2Si6016 + CO2 + 2H2O = K2CO3 + H4Al2Si2O9 + 4SiO2
каолинит-глина кварц-песок
Минеральный субстрат образует подпочву, рыхлый слой горных пород,
где идет процесс преобразования и накопления органического вещества.
Минеральные образования создают твердую фазу почвы вместе с почвенной
органикой, которая состоит из гумуса-перегноя и почвенных коллоидов,
имеющих органическое органо-минеральное или минеральное происхождение.
Почвенный
покров
/гумусосфера/
Земли
содержит
благодаря
органическому веществу 1,5⋅1011 тонн азота, который практически отсутствует в
осадочных и магматических горных породах. Горные породы содержат те же
самые элементы /кроме азота/, которые нужны растениям. Но эти элементы
недоступны растениям, они запечатаны в горной породе в кристаллических
решетках минералов.
Наиболее важный компонент почвы, определяющий ее плодородие -это
гумус или органическое
вещество почвы. Наиболее
богаты органическим
веществом черноземные почвы, где содержание гумуса достигает 10-12% при
мощности гумусированного слоя около 1м. Гумус накапливается в почве при
разложении растительных остатков почвенными бактериями и грибами. При этом
большая часть растительного органического вещества минерализуется до простых
97
минеральных соединений /CO2, СН4, H2О, NН3 /, поступающих в почвенный
раствор и воздух, а также в поверхностные воды и атмосферу. Меньшая часть /
20-40/%
растительной
органики
подвергается
сложным
химическим
превращениям, которые приводят к созданию
специфического органического вещества почвы - гумуса, состоящего из
многокомпонентной смеси высокополимерных
азотсодержащих органических
соединений с молекулярной массой в десятки тысяч единиц, как у белковых и
других сложных органических веществ.
Жидкую фазу почв - "почвенный раствор" представляет вода с
растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также
газами.
Газообразную фазу почв образует "почвенный воздух", включающий газы,
заполняющие свободные от воды поры, а также газы абсорбированные
коллоидными частицами и растворенные в почвенном растворе.
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов /инфузорий,
бактерий, водорослей, грибов/, дождевых червей, насекомых и корней растений.
Состав и свойства органического вещества, почвенных коллоидов,
почвенного раствора и почвенного воздуха создают основные важнейших
свойства почвы, и , прежде всего, ее плодородие.
Низшие растения - лишайники, мхи, водоросли, поселяясь на горных
породах начинают процесс их превращения в почву. Подобно живому организму
почва рождается живет и умирает. И также как живой организм почва имеет
возраст, поэтому ее называют историческим телом.
Особенно быстро, за несколько лет, формируются почвы на речных:
98
поймах. В среднем, скорость почвообразования составляет 10-100 лет, а
современный почвенный покров имеет возраст порядка 4 тысяч лет. Поскольку в
почвах не удалось найти гумус старше 12 тыс. лет, это свидетельствует о
скорости круговорота углерода в почве. Наиболее интенсивно процесс
преобразования органического вещества в гумус идет во влажных тропиках и
исключительно слабо в тундре и пустынях.
Благодаря неодинаковому сочетанию природных условий, почвы могут
отличаться
большим
разнообразием
даже
на
небольших
территориях.
Совокупность почв данной территории называется ее почвенным покровом.
Почвенный
профиль обычно состоит из нескольких горизонтов,
залегающих выше слоя подпочвы, образующегося на поверхности горных пород.
Для большинства почв характерно накопление гумуса и многих химических
элементов в верхней части разреза. В подзолистых почвах Центральной России
под гумусовым горизонтом А1 находится горизонт А2,
из которого вымыты
более подвижные соединения. Ниже может находиться иллювиальный горизонт
В, где собираются почвенные коллоиды, которые хорошо сорбируют металлы.
Таким образом, в почвенном профиле существуют зоны выщелачивания и
геохимические
барьеры
о
характерными
для
них
парагенетическими
ассоциациями элементов. Например для горизонта В наблюдается повышенное
содержание меди, никеля, цинка, свинца и др. металлов.
Структурная неоднородность или дифференцированность почвенного
профиля создает неравновесность почвы как геобиологической подсистемы
биосферы.
Почва
консервативным
сочетает
компонентом
динамику
экосистем
и
стабильность,
суши
являясь
самым
и наиболее динамичным
99
элементом твердофазных геологических систем суши. Аналогичным образом по
чувствительности к параметрам среды почва характеризуется изменчивостью /
влажность, температура, активная реакция, биохимическая активность/ и
постоянством /минералогический состав, концентрация и свойства гумуса/
свойств.
4.2. Функции почв в биосфере.
Среди геосфер планеты почвенная оболочка - педосфера самая тонкая.
Мощность гумусированного слоя даже в черноземах, редко превышает 1м, а в
большинстве почв составляет 15-20 см. Почвенная кожа Земли служит
своеобразной
мембраной,
через
которую
происходит
минеральный
и
энергетический обмен между живым веществом и биосферой. Почвенный покров
выполняет в биосфере, следующие глобальные. функции:
1/ Обеспечение жизни на Земле. Из почвы растения, а через них животные и
человек получают необходимые, элементы минерального питания. Почва
выполняет свою функцию благодаря плодородию, которым она
отличается от всех других подсистем биосферы.
2/ Поддержание постоянного взаимодействия большого/геологического/ и
множества малых /биологических/ круговоротов вещества в биосфере.
3/ Почва регулирует химический состав атмосферы и гидросферы. Почва дышит,
поглощая кислород и выделяя в атмосферу углекислый газ, метан, аммиак,
водород, сероводород. Особо много метана производят болотные почвы, а
сероводорода - рисовые поля ночью. Химический состав грунтовых, речных,
озерных вод - также зависит от почвенных процессов.
100
4/ Почва регулирует биосферные процессы, например, плотность живых
организмов на Земле. Свойства почвы могут быть неблагоприятны для развития
тех или иных растений, поэтому география растений определяется географией
типов почв / кислых, щелочных, сухих, влажных/.
5/
Почва
обеспечивает
накопления
на
земной
поверхности
активного
органического вещества /гумуса/ и связанной с ним химической энергии. Живое
вещество разрушается быстро, минерализуясь после отмирания организмов. Часть
органического
вещества
превращается
в
гумус,
обеспечивая
почвенное
плодородие, которое позволяет длительно сохранять элементы питания в
доступной для растений форме, или попросту говоря кормить растения.
4.3. В.В.Докучаев и русский чернозем.
Наука о почве начинается с работ В.В.Докучаева, который создал
генетическое почвоведение и открыл почву для науки. Ученый родился в селе
Милюкове Сычевского уезда Смоленской губернии 1 марта 1846 года в семье
священника и, соответственно, получил религиозное образование и воспитание.
Однако В.В. Докучаев не стал богословом, потому что милостью божией родился
ученым, который верил себе и природе.
В 1871 г. В.В. Докучаев окончил естественное отделение физикоматематического факультета Петербургского университета и стал магистром
минералогии и геогнозии, так тогда звалась геология. Свои геологические
исследования В.В. Докучаев начал о изучения форм рельефа четвертичных
отложений и гидрологии рек и болот Волго-Днепровского водораздела. Через
101
несколько лет он отправился к верховьям Западной Двины, в Полесье. Там он,
увидел осушительные каналы, вырытые экспедицией генерала И.И. Жилинского.
Экспедицию финансировали предприниматели, которые надеялись купленные
задешево
заболоченные
земли
осушить
и
превратить
в
ценные
сельскохозяйственные угодья. Молодой магистр без восторга отнесся к
генеральскому усердию. Осушению болот Полесья В.В. Докучаев посвятил свой
первый значительный научный труд, где совершенно правильно
признал
поспешной мелиоративную деятельность без научных исследований, без изучения
естественноисторических условий формирования болотных массивов.
В.В.Докучаев рассмотрел болота во взаимодействии с различными
элементами гидрологического цикла. Проанализировал роль болот в накоплении
влаги и питании рек, которые из них вытекают. И сделал четкий вывод о том, что
прежде чем тратить деньги на уничтожение болот, надо доказать, что при этом не
высохнут реки. Здесь В.В. Докучаев выступил не как геолог, а как эколог.
В том же 1875году, когда появилась работа В.В. Докучаева "По вопросу об
осушении болот вообще и в частности об осушении Полесья", автор получил
приглашение
сотрудника
Министерства
государственных
имуществ
В.И.
Чаславского принять участие в составлении карты русского чернозема.
В.И. Чаславский обратился к
В. В. Докучаеву как к специалисту по
четвертичной геологии, изучающему рыхлые отложения, куда в те времена
относила почву. Геологи считали почву осадочной горной породой, лежащей
наверху разреза, а чернозем принимали за юрскую глину, размытую ледниковыми
потоками и переотложенную в степной зоне. Такие известные ученые как Р.
Мурчисон и П.С. Паллас тоже полагали, что чернозем образовался в морской
102
пучине, а геолог Н.Д. Борисяк признавал чернозем разновидностью торфа.
В.И. Чacлaвcкий составлял почвенную карту опросным методом, как
повелось со времен Ивана Грозного. В основе карты лежали ответы губернских
чиновников, которые нередко одним названием обозначали разные почвы, отчего
карта выходила неполной и неточной. Изучая опросные листы и обобщая
материалы,
В.В.
противоречивость.
Докучаев
понял
их
недостоверность,
а
нередко
и
В 1878 г. В.И. Чаславский неожиданно скончался, и В.В.
Докучаев сам завершил работу над картой, которая оказалась последней,
составленной опросным методом.
Почти одновременно с работой над картой В.В. Докучаев принял участие в
работе Вольного экономического общества, где выступил с докладом "Итоги о
русском черноземе" и предложил провести полевые обследования черноземов и
отобрать почвенные образцы. Доклад и инициатива В.В. Докучаева получили
одобрение, для исследования черноземов общество выделило 2000 рублей на
1877 год.
Летом В.В. Докучаев отправился в черноземную зону. Добравшись до
Тульской губернии, он увидел, как лесные почвы, известные ему по родной
Смоленской губернии, сменились черноземами. Миновав Орловскую и Курскую
губернии, он пересек Украину и доехал до степей Бессарабии.
Следующим
летом В.В. Докучаев изучал почвы Крыма, Кубани и Северного Кавказа,
исследовал горные почвы по Военно-Грузинской дороге. Всего за эти два
полевых сезона ученый проехал и прошагал около 10 тысяч верст.
В.В. Докучаев определил границу черноземов в Европейской
России,
собрал огромную коллекцию почв и организовал выполнение химических
103
анализов почвенных проб в лучших химических лабораториях России/ у Д. И.
Менделеева и К.Шмидта в Дерптском университете/Тарту/. Полученные
результаты В.В.Докучаев обобщил в 1883 г. в книге "Русский чернозем", которая
принесла ему мировую известность. За эту работу ученый совет Петербургского
университета объявил В.В. Докучаева доктором геогнозии и минералогии,
фактически он стал первым доктором почвоведения.
Собранные
В.В
Докучаевым
образцы
почв
экспонировались
на
Всероссийской художественно-промышленной выставке в Москве в 1882 г. и на
Всемирной выставке в Париже в 1889 г. На обеих выставках образцы получили
медали.
В.В. Докучаев так подробно описал чернозем, что даже спустя столетие к
его описанию нечего прибавить. Чернозем - это почва, образующаяся в степной и
лесостепной зонах под травяной растительностью. В некоторых районах
Молдавии, Курской области и других местах чернозем встречается под лесами.
В черноземе можно выделить три слоя. Верхний, перегнойный, мощностью до 2м,
содержащий от 4 до 15% перегноя. Средний переходный слой, серо-бурого цвета.
Нижний слой, сохранивший черты материнской геологической породы, на
которой образовалась почва, т.е. видоизмененная кора выветривания или
подпочва. Черноземная зона - это Центральная Россия, Украина, Молдавия,
Поволжье, Казахстан, Западная Сибирь, Западная и Юго-Восточная Европа, КНР,
США, Канада, Аргентина, Чили.
Ученый определил 5 факторов почвообразования: материнская
горная порода, растительность и животные организмы, особенно низшие, климат,
рельеф местности и время. Таким образом, В.В. Докучаев рассмотрел почву как
104
эколог, в сложном взаимодействии этого природного образования с окружающей
средой. Впервые рассмотрев почву как продукт сложного взаимодействия
комплекса природных условий, как функцию ландшафтно-климатических
особенностей природной среды, В.В. Докучаев создал научное генетическое
почвоведение. Своими трудами
Кювье
русский ученый
положил второй после Ж.
краеугольный камень в фундамент биосферной
современный американский ученый-эколог
экологии, поэтому
Ю. Одум по праву назвал В.В.
Докучаева пионером экологии.
Кроме того, что В.В. Докучаев подошел к изучению чернозема и почв как
эколог, ученый сделал из своих исследований
экологическом
соответствии
климатическим условиям.
системы
земледелия
практический вывод об
местным
ландшафтно-
В.В. Докучаев на практике доказал и оставил в
наследство потомкам образец ведения высокопродуктивного земледелия. В 1892.
г. В.В. Докучаев выбрал опытный участок - "Каменная степь" в Бобровском уезде
Воронежской губернии, на водоразделе Волги и Дона. Там в наиболее суровых
условиях, на территории подверженной постоянным засухам, он заложил
почвенный
стационар,
как
образец
оптимального
природопользования.
Неблагоприятные природные условия В.В. Докучаев компенсировал посадкой
защитных лесов, создал серию водоемов и участков целинной степи. С тех пор на
этом докучаевском стационаре урожаи никогда не падали ниже стопудовых - 16
центнеров с гектара, даже в самые страшные засухи. На стационаре остановлена
ветровая и водная эрозия почв, поддерживается оптимальный режим грунтовых
вод. Урожайность во время жестоких засух, повторяющихся через 2-3 года в 5 раз
выше, чем в окрестных хозяйствах.
105
Вольное экономическое общество, которое финансирование исследования
В.В. Докучаева образовало специальную комиссию для изучения черноземов и
разработки научных основ их использования. Чернозем был главной "хлебной"
почвой России. До революции с чернозема собирали 20-30 центнеров пшеницы с
гектара без всяких, удобрений. На богатых черноземах землевладельцы сдавали
угодья, в аренду с условием, что арендаторы не будут вносить в землю навоз.
"Чернозем для России дороже воякой нефти,
всякого каменного угля,
дороже золотых и железных руд, в нем вековечное неистощимое русское
богатство,"- заключил В.В. Докучаев.
В 1909-13 г.г. Россия давала 1/4 ежегодного мирового урожая хлеба, она
вывозила, в среднем, 8,7 миллионов тонн зерна - это больше, чем Канада, США и
Аргентина вместе взятые. В то же время Россия ежегодно поставляла Европе 6
274 000 голов скота, она имела более 35 миллионов лошадей, 37 миллионов голов
рогатого скота, 45 миллионов овец. В 1913 году Россия вырастила 86 миллионов
тонн зерна, причем тогда учитывалось то, что хранилось в амбарах.
За 100 с небольшим лет после трудов В.В. Докучаева русский чернозем царь почв утрачен на 30%, а тот что остался серьезно болен и работает на пределе.
Местами плодородный /гумусовый/ слой сократился вдвое. Чернозем теряет
гумус, его потеря идет со скоростью 3см в год. Почвы, содержавшие 11-13%
гумуса, теперь имеют 6-7%. Они загрязнены ядохимикатами, тяжелыми
металлами, в них развиваются патогенные организмы-гельминты.
Большие потери чернозема происходят при эрозии и дефляции. Сильные
пыльные бури происходили в 1958, 1960. 1972, 1975, 1979 гг.. За столетие слой
чернозема вырастает на 3 см, каждая буря уносит куда больше. При потере 7 см
106
чернозема теряется 150-350 кг гумуса на гектар, фосфора и азота - 120 кг. В
результате мы собираем на 5-7 центнеров меньше зерна с каждого гектара.
4.4.Ухудшение (деградация) почв.
Эффективное уничтожение природы началось с развитием земледелия. В
сельскохозяйственный оборот постоянно включались новые площади, вместо
брошенных истощенных или уничтоженных земель. В течение 10 тыс. лет
земледельческой истории из освоенных человеком земель ежегодно выбывали 200
тыс. га. Таким образом, сельскохозяйственная деятельность человечества
сократила площадь пригодных к обработке земель с 4,5 млрд. га до 2,5 млрд. га.
Процесс деградации почв в государствах Древнего Мира привел к гибели многие
аграрные цивилизации, которые находились на месте современных пустынь
Северной Африки, Центральной и Передней Азии.
Сейчас во всем мире распахивается 1,5 млрд. га пашни, что составляет 10%
всей поверхности суши. Еще 1 млрд. га представляет потенциальный резерв из
лесных и пастбищных земель. Остальная, большая часть территории суши к
сельскохозяйственному использованию не пригодна. Около 10% всей суши
занимают болота, пресноводные водоемы и городские территории, 40%
приходится на безводные пустыни, опустыненные степи и саванны,
30%
занимают горные или таежные заболоченные леса на вечной мерзлоте и 10%
покрывают материковые льды - это Антарктида, Гренландия, острова Северного
Ледовитого океана.
На каждого современного человека приходится 10 га поверхности
107
планеты, 3 га суши,
0,5 га пахотопригодной земли
и лишь 0,3 га пашни.
Земельный фонд планеты ограничен и постоянно сокращается. В 1900 году на
каждого жителя планеты приходилось 1,5- га пахотных земель, в 1990 году - 0,5
га„
в
2000
году
придется
около
0,4
га.
Сейчас
общие
потеря
сельскохозяйственных земель в мире составляют 15 млн. га/год. Среди этих
потерь
освоенные
продуктивные
земли
занимают
60-70%.
Потери
компенсируются площадями нового освоения земель за счет пастбищ и лесов,
которые по уровню плодородия обычно ниже ранее освоенных и затем
брошенных угодий. Сокращение площадей сельхозугодий сопровождается
снижением численности работников. Например, в США фермеры составляют 34%
населения.
Получение
необходимой
продуктивности
в
современном
земледелии достигается интенсивной эксплуатацией земель, что приводит к их
ухудшению. Почве все труднее быть землей - кормилицей, тем более, что до
потребителя доходит только 30% произведенной продукции, большая часть
гибнет при транспортировке и хранении, уничтожается вредителями.
Виды антропогенных воздействий на почву значительно обширнее, чем на
другие компоненты биосферы. Вся совокупность воздействия человека на почву
может быть подразделена, на 2 группы: l/воздействие на
ландшафтно-
климатические факторы и биогеохимические циклы, которые охватывают
наземные экосистемы, включая почву / циклы азота и фосфора в первую очередь,
а также углекислоты, воды и др./. 2/непосредственное антропогенное воздействие,
на почву путем физического разрушения почв при строительстве, и разработках
месторождений полезных ископаемых, при эрозии, засолении, опустынивании и
т.д.
108
При сельскохозяйственном использовании, воздействие на почву редко
бывает сбалансированным, как правило происходит интенсивное изъятие
питательных веществ с урожаем без эквивалентного пополнения, что приводит к
снижению плодородия и физическому разрушению почв.
Из обширного перечня процессов антропогенной деградации почв ниже
приведены наиболее распространенные и опасные.
1/ Водная эрозия и дефляция. За последние 50 лет благодаря
антропогенной деятельности эрозионный снос в моря и океаны возрос в 10 раз. За
15 лет в 1965-1980 гг.. площадь эродированных земель в ЦейтральноЧерноземной зоне возросла, с 2,9 до 4 млн. га. На эродированных землях теряется
до 30-60% урожая. Огромный ущерб, особенно в степной зоне, создают пыльные
бури, которые интенсифицируются благодаря усиленной распашке земель и
уничтожению лесов. Весной 1960 года на Украине и Северном Кавказе пыльная
буря снесла верхний слой чернозема / 7-10 см/. За три дня ветер унес 25 км3
плодородной почвы, что соответствует площади 250х100 км при мощности в 1 м.
2/ Разрушение почвенной структуры сельхозмашинами.
3/ Разрушение почв при горных работах.
4/ Загрязнение почв и окружающей среды ядохимикатами.
5/ Потеря гумуса и питательных веществ.
6/ Изменение водного режима при понижении уровня грунтовых вод или
подтопление почв при горных и гидротехнических работах /строительство шахт,
карьеров, водохранилищ/.
7/ Вторичное засоление при орошении и опустынивании.
109
8/ Влияние кислотных дождей.
9/ Сдвиги карбонатных и гумусовых равновесий при изменении баланса
СО2 в атмосфере.
10/ Загрязнение золошлаковыми отходами и нефтепродуктами.
11/ Угнетение почвенной биоты и снижение скорости преобразования
органического вещества.
12/ Ухудшение ландшафтно-климатических условий. Земледелие все чаще
страдает от засух, потому что резко уменьшилось количество лесов и
искусственных лесополос.
К концу ХIХ века полезащитные лесополосы в России занимали 13 тыс. га,
к 1941 году - 500 тыс. га, к началу 1950 -х годов -2,2 млн.га. В 1953 -54 гг..
началось уничтожение лесополос, они сократились до 900 тыс. га. Сейчас все
труднее получать высокие урожаи на черноземах, хотя имеется прекрасный опыт
и научное наследие В.В. Докучаева по "Каменной степи".
13/ Накопление тяжелых, металлов и радионуклидов. Почва представляет
депонирующую среду, где накапливается 65% микроэлементного загрязнения,
распространяющегося с воздушными потоками и аналогичная доля загрязнения от
бытовых и промышленных отходов урбанизированных
загрязнения почв микроэлементами и радионуклидами
районов. Процесс
необратим. Он
определяется высокой скоростью и интенсивностью антропогенных потоков
микроэлементов и радионуклидов и очень медленным самоочищением почвы,
которое в основном происходит путем эрозии почвенного покрова, т.е.
загрязнение удаляется вместе с почвой.
Микроэлементное
загрязнение
почв
особенно
проявляется
в
110
урбанизированных, районах где оно формируется из 3 источников:
1/ Захоронение бытовых и промышленных отходов крупных городских
агломераций в почвах пригородных районов, что вызывает загрязнение
токсичными металлами - Рb, Сu, Cd, Zn, Ag.
2/ Загрязнение почв атмосферными аэрозолями, которые разносят
микроэлементы от источника загрязнения по воздуху и в итоге оседают на
поверхности почвы /Hg, Co, As, Zn, Se, Pb, Ag/.
3/ Микроэлементное загрязнение из минеральных удобрений, в основном
фосфорных/ ТR, Sr, U, Cd, Cr, V/.
Экологические
последствия
микроэлементного
загрязнения
почв
отрицательно оказываются на свойствах почв, урожайности и качестве
сельхозпродукции. Микроэлементная токсикация неблагоприятно влияет на
почвенные
биохимические
микробиологические
процессы,
что
вызывает
снижение плодородия и уменьшение урожая на 15-20%.
Благодаря
миграции
микроэлементов
в
системе
почва-растение
происходит микроэлементное загрязнение сельхозпродукции, выращиваемой на
загрязненных
почвах.
Дополнительным
источником,
микроэлементов
для
продукции сельского хозяйство служит воздушное микроэлементное загрязнение,
агроландшафтов. Наибольшему загрязнению микроэлементами подвержены
почвы вблизи российских городов: Рудная Пристань, Ревда, Мончегорск, Белово,
Верх-Нейвинск,
Дальнегорск,
Медногорск,
Свирск,
Владивосток,
Санкт-
Петербург.
14/ Последствия использования минеральных удобрений.
Современное сельскохозяйственною производство основано на широком
111
применении минеральных удобрений, которые позволяют интенсифицировать
процесс производства сельхозпродукции. Экспертами ООН подсчитано, что
применение минеральных удобрений обеспечивает увеличение производства
сельхозпродукции, на 25% т.е. каждый 4-ый житель планеты кормится благодаря,
минеральным удобрениям.
Минеральные удобрения оказывают скрытое отрицательное воздействие
на свойства почвы: повышают кислотность, увеличивают содержание подвижных
форм Al и Мn, усиливают вымывание Са, Мg. При увеличении доз удобрений
резко снижается использование растениями питательных веществ на создание
основной продукции и происходит рост побочных образований - соломы, ботвы,
листвы. При высоких дозах азотных удобрений в растениях резко, возрастает
содержание небелкового азота, который не связывается в белковую молекулу,
нарушается обмен веществ в растениях.
Почва
представляет
собой
саморегулирующуюся
сопротивляется вторжению высоких доз удобрений.
систему,
которая
В ответ на поступление
минерального азота удобрений, почва сбрасывает собственный азот гумуса в
почвенные воды и атмосферу в результате того, что минеральные удобрения
активизируют минерализацию почвенного гумуса. Происходит нитратное
загрязнение, которое особенно опасно из-за хорошей растворимости азотных
соединений и токсичности нитрат-иона. Нитратное загрязнение пропорционально
увеличению доз минеральных удобрений, эффективность использования которых
обычно не превышает 40% и падает с увеличением дозы.. В среднем для
сельскохозяйственных районов доля поступления азотных соединений с полей в
водоемы составляет 25% от внесенной дозы удобрений.
112
Крайне неблагоприятно сказывается избыток нитратов на химических
свойствах и плодородии почв. Нитраты усиливают мобилизацию из почв калия,
кальция, магния, увеличивают подвижность и доступность для растений железа,
алюминия и тяжелых металлов. Избыток нитратов ухудшает микробиологические
свойства почвы, сказывается на химическом составе сельхозпродукции. В
частности, уменьшается биологическая полноценность белка, злаков, снижается
масса зерен, происходит полегание посевов, уменьшается содержание крахмала в
картофеле и сахара в сахарной свекле. Ухудшается качество кормовых трав, где
падает количество сахаров и растворимых углеводов, что приводит к
неблагоприятному углеводно-протеиновому соотношению в корме.
Избыток нитратов изменяет макро и микроэлементный состав растений.
Наряду с изменением естественных соотношений, таких структурных элементов
живого вещества как
Са, Mg, К в сельхозпродукции накапливается тяжелые
металлы Zn, Cd, Ni, Cr, Mo и др.
В целом, больше половины всего фиксированного азота на суше
вовлекается в сельскохозяйственное производство /~ 100 млн. т/, причем
удобрения дают около 60 млн. т фиксированного азота. В отличие от
легкорастворимых нитратов фосфор накапливается в почве, которая служит для
фосфора геохимическим барьером. Однако из-за ограниченной миграционной
способности фосфора избытка фосфорного питания растений на суше не
возникает. Фактически, фосфор регулирует первичную продукцию биосферы.
Основным источником антропогенного фосфора в наземных экосистемах
служат удобрения, мировое производство которых в 1980 г. составило 14,58 млн.
т /Р2 05/, что равно половине всего поступления фосфора. 2/3 всего поступающего
113
в
наземные
экосистемы
фосфора
имеет
антропогенное
происхождение.
Фосфорные удобрения могут быть источником целого ряда микроэлементов, в
частности, редкоземельных элементов, стронция, урана, кадмия, хрома, ванадия,
при одновременном блокировании поступления других элементов, например Zn.
С
фосфорными
удобрениями
связан
процесс
эвтрофикации
-
искусственного переудобрения вод фосфором. При избытке фосфора происходит
бурное размножение водорослей и резкое снижение растворенного кислорода,
вода "цветет", что приводит в итоге к гибели водных животных и высших, а затем
и низших растений. Признаки эвтрофикации водоемов наблюдаются, если
концентрация фосфора в воде. превышает 15 частей/млн., а азота 0,3 части/млн.
по данным ЮНЕСКО. Биологически чистые воды содержат сотые и тысячные
доли Р на млн. /сотые и тысячные доли мг/л/.
4.5. Улучшение(мелиорация) почв.
Закон, минимума, открытый в прошлом веке немецким химиком Ю.
Либихом, гласит, что судьба, урожая определяется тем компонентом
или
фактором, который в данное время находится в минимуме. Например, почва
может иметь достаточное количество азота и калия при недостатке фосфора,
который окажет определяющее значения на величину урожая. Закон минимума
наглядно иллюстрируют бочкой, сделанной из планок разной высоты. Поэтому
количество воды в бочке, символизирующее урожай, будет определятся высотой
самой короткой планки, отражающей характерный минимум питательного
вещества почвы.
114
Выяснением и регулированием лимитирующих факторов занимается такой
вид сельхоздеятельности как мелиорация /от лат. улучшение /. Мелиорация может
заключаться в орошении или осушении /гидромелиорация/, лесонасаждении
/агролесомелиорация/ и др. Древнейшим способом улучшения почв является
минеральная мелиорация, осуществляемая для улучшения физических свойств
почв. Глинистые почвы улучшают пескованием, а песчаные - глинованием. Не
менее древний способ мелиорации - известкование почв.
Активная
реакция
или
активная
кислотность
почв
обусловлена.
водородными ионами почвенного раствора и характеризуется величиной Рн
водной суспензии почв. Активная реакция почв определяет условия роста
растений и жизнедеятельности организмов. Оптимальная величина активной
реакции почв в агроценозах должна быть нейтральной / Рн=6-7/. Однако, для
подзолистых, дерново-подзолистых и серых лесных почв, распространенных в
Средней России, характерна слабо-кислая и кислая реакция с Рн< 6.
На величину активной реакции почв оказывает большое влияние
антропогенная деятельность, в особенности выбросы в атмосферу сернистого газа
и окислов азота, которые вызывают образование кислотных
дождей,
закисляющих почвы.
Стандартным приемом повышения плодородия почв за счет снижения
кислой реакции почв служит известкование, известное еще древним римлянам.
Плиний Старший рекомендовал внесение молотого известняка для увеличения
урожая маслин и винограда. Известкование повышает усвоение минеральных
удобрений, например суперофосфата. Увеличение урожая при одновременном
внесении суперфосфата и извести может достигать 25%.
115
В качестве известковых материалов используют:
1/Рыхлые карбонатные породы, не требующие размола или обжига -это
известковые туфы, доломитовая мука, мергель, гажа /озерная известь/,
известковистые торфа,
2/Отходы промышленности, богатые карбонатом кальция - сланцевая зола,
известковые
шлаки,
доломитовая
пыль,
отходы
промышленности
стройматериалов, торфяная зола.
3/ Известковая мука и жженая известь, полученные при переработке
известняка.
Гипсованием
улучшают
солончаки,
обладающие
избыточной
щелочностью. При гипсовании солонцов происходит катионный
обмен
почвенного натрия на кальций гипса и нейтрализация щелочности:
Na2CO3 + СаSO4 = СаСО3 + Na2SO4
Кроме традиционных горных пород и промышленных известковых
материалов в последнее время геологами Санкт-Петербурга и Иркутского
института геохимии предложены и апробированы минеральные мелиоранты, как
заменители минеральных удобрений. В этих целях используются горные породы
и промышленные отходы /золы, шлаки/ с высокими концентрациями биофильных
элементов. Хорошие результаты получены при улучшении почв путем внесения
рыхлых вулканических пород /пемз, туфов, шлаков/, а также горючих сланцев,
бурых и каменных углей и др.
Минеральные мелиоранты не только улучшают структуру почв, но и
способны служить источником калия, фосфора, кальция, а также многих
необходимых для развития растений микроэлементов. К таким мелиорантам -
116
заменителям минеральных удобрений принадлежат оболовые
пески, богатые фосфором, глауконитовые породы,
диктионемовые сланцы,
богатые фосфором, калием, органическим углеродом.
В качестве минеральных мелиорантов, содержащих кальций, магний,
марганец и др. элементы, могут использоваться бурые и окисленные каменные
угли, горючие сланцы, а также золы ТЭЦ в качестве заменителей извести при
нейтрализации кислых почв. Бурые угли и окисленные каменные угли содержат
гуминовые кислоты,
торфов.
похожие по свойствам на гуминовые кислоты почв и
Особенно
эффективно
использованием
комплексного
органоминерального удобрения - углетуков, представляющих смесь ископаемых
углей с минеральными удобрениями. Применение углетуков на полях. Иркутской
области дало повышение урожая пшеницы на 30%, кукурузы - на 50%,. сахарной
свеклы на 40%.
Золошлаковые отходы широко используются для мелиорации почв в
промышленных странах, например, в Германии на 80%, во Франции на 65%.
Весьма перспективно использование зол отечественных энергетических. углей,
особенно с высоким содержанием кальция. Например, зола углей Березовского
месторождения Канско-Ачинского бассейна содержит около 50% оксида кальция.
Использование минеральных мелиорантов в качестве заменителей минеральных
удобрений
позволяет
уменьшить
удобрений на почву.
Вопросы и задания.
1.Что такое биокосные системы?
неблагоприятное
влияние
минеральных
117
2.Какой химический элемент содержится в почве и отсутствует в горных
породах?
3.Назовите функции почв в биосфере.
4.Какие факторы почвообразования определил В.В.Докучаев.
5.Почему американский эколог Ю. Одум назвал В.В. Докучаева пионером
экологии?
6.Как изменились ресурсы пахотных земель за исторический период?
7.Назовите основные процессы антропогенной деградации почв.
8.Что такое эвтрофикация?
9.Нарисуйте бочку, иллюстрирующую закон минимума Ю. Либиха.
10.Что такое мелиорация?
11.Что такое минеральные мелиоранты?
II ЧАСТЬ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ.
5. АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА БИОСФЕРУ И ЕЁ ПОДСИСТЕМЫ.
5.1. Характеристика антропогенного влияния.
Антропогенное воздействие на биосферу проявляется в глобальном
масштабе и может быть обнаружено в любой точке земного шара. В Антарктиде
никто и никогда не занимался сельским хозяйством, но ледниковый покров
белого континента за 30 послевоенных лет накопил около 2000т ДДТ,
принесенного
воздушными
Радиоактивность,
потоками
рассеявшаяся
от
с
полей
взрыва
Северного
Чернобыльской
полушария.
АЭС
была
118
зафиксирована в Европе, Сибири, Японии, США. Радиоактивный тритий от
ядерных испытаний в атмосфере, проводившихся до 1968 года на полигоне в
Неваде, через две недели попадал в воду московского водопровода.
Таким образом, антропогенное воздействие на биосферу является
всеобщим. Оно может быть обратимым и необратимым. Разумное потребление
водных ресурсов может сопровождаться их восстановлением и не вызовет
осушение водоема или истощение запасов подземных вод. Значительное
нарушение водного режима, например Аральского моря в результате уменьшения
стока Амударьи и Сырдарьи, благодаря гидромелиоративной деятельности,
привело к необратимым последствиям. Большинство антропогенных воздействий
не только вредно природе, но и угрожает здоровью человека.
Основными видами антропогенного влияния на биосферу являются:
1. Нарушение природных потоков и балансов химических элементов (О2, С, N2, Р,
Zn, Pb и др.), и минеральных веществ(Н20,СО2) что приводит к отравлению и
разрушению биосферы и ее подсистем.
2. Истощение природных ресурсов (минеральных, почвенных, уменьшение
биоразнообразия).
3. Экологические катастрофы (землетрясения, оползни, наводнения, пожары
нефтяных и газовых скважин, угольных шахт, ядерное и химическое
загрязнение среды обитания).
Антропогенное влияние проявляется на глобальном, региональном и
локальном уровне. Глобальное антропогенное загрязнение нередко называют
фоновым, поскольку оно пока соизмеримо с естественными уровнями химических
элементов в природных водах, почвах, атмосфере.
119
Наиболее значительно антропогенное воздействие на локальном и
региональном уровнях, где происходит:
1. загрязнение и истощение природных сред (атмосферы, вод, почв).
2. уничтожение природных ландшафтов и создание техногенных, антропогенных
ландшафтов.
Техногенные
(агроландшафты),
ландшафты
могут
промышленными
быть
сельскохозяйственными
(заводы,
аэродромы,
карьеры,
нефтегазопромыслы), селитебными (города, поселки, деревни).
Во многих случаях происходит сочетанное воздействие названных
факторов антропогенного влияния, так, например, истощение ресурсов пресных
вод часто сопровождается их загрязнением. Наибольшую опасность для здоровья
населения создают процессы загрязнения среды обитания, которые особенно
проявляются в урбанизированных районах, и более всего в крупных городах и
промышленных районах.
Интенсивность
антропогенного
влияния
увеличивается
с
ростом
народонаселения и особенно возросла во второй половине XХ века. В ХVIII веке
на Земле проживало меньше 1 миллиарда человек, которые использовали только
29 химических элементов. Потребности современного общества из 6 миллиардов
человек удовлетворяют 92 природных химических элемента и множество
искусственных изотопов.
Современные энергетические системы и технологические процессы
поглощают почти 25% фотосинтетического кислорода атмосферы, создаваемого
наземной растительностью. Одновременно в атмосферу поступает огромное
количество
углекислоты,
угарного
газа,
оксидов
азота, диоксида серы,
120
микроэлементов. Таким образом, происходит загрязнение, интоксикация среды
обитания благодаря нарушению естественных циклов и потоков химических
элементов.
Антропогенные потоки химических элементов в десятки и сотни раз
превышают естественное поступление при вулканизме и выветривании, что
приводит к необратимому накоплению токсичных микроэлементов в почвах,
загрязнению атмосферы диоксидом серы, а пресных вод сульфатами, увеличению
концентрации углекислого газа в атмосфере.
5.2. Глобальная система мониторинга.
Значительность антропогенных изменений природной среды и их
глобальный характер определили необходимость проведения специальных
контрольных наблюдений для оценки и прогноза состояния биосферы
и ее подсистем.
В 1972 году в Стокгольме состоялась международная Конференция по
окружающей среде, которая наметила создания Глобальной системы наблюдения
антропогенных изменений природной среды в рамках программы
ООН по
окружающей среде /ЮНЕП/. Функции системы состояли из оценки и обзора
информации, обобщения данных, определения состояния природной среды и
влияния антропогенной деятельности. Позже Глобальная система наблюдений
стала называться Глобальной системой мониторинга окружающей среды /ГС
МОС/, где мониторинг является системой наблюдений, оценки и прогноза
антропогенных изменений природной среды. В соответствии о определением
мониторинг включает следующие основные направления деятельности:
121
1. Наблюдение за факторами воздействия на природную среду и за
состоянием среды.
2. Оценку состояния природной среды.
3. Прогноз состояния окружающей природной среды.
Работа ГСМОС в рамках ЮНЕП осуществляется по 5 основным,
направлениям:
1. Мониторинг климата.
2. Мониторинг загрязняющих веществ /крупномасштабный перенос/.
3. Мониторинг загрязняющих веществ в воздухе и воде городов, а также в
продуктах питания.
4. Мониторинг
возобновимых
природных
ресурсов/опустынивание,
уничтожение тропических лесов и пастбищ/.
5. Мониторинг океана.
Система мониторинга изучает вое виды антропогенного воздействия: 1/
глобальное или фоновое, 2/ региональное, З/локальное или импактное /от англ.
импакт - влияние/.
Глобальное антропогенное воздействие оказывается на биосфере в целом и
на ее подсистемах - атмосфере, гидросфере, почве, природных экосистемах. Оно
проявляется повсеместно, на всей территории планеты, но практически не
оказывает отрицательного воздействия на здоровье населения, поскольку
воздействие соизмеримо с природным фоном и осуществляется на слабо
населенных или совсем не населенных территориях. Значительно большее
антропогенное воздействие испытывают городские агломерации, т.е население
122
городов и промышленных районов, где в наибольшей степени развито
интенсивное, импактное загрязнение атмосферы, вод / в том числе питьевых /,
почв и продуктов питания. Промежуточное положение занимает региональное
воздействие, которое может быть различным для разных географических
регионов. Например, региональное загрязнение приземного слоя атмосферного
воздуха в Центральной и Северной Европе значительно выше, чем в большинстве
районов Азии.
5.2.1.Мониторинг геологической среды / литомониторинг/.
Геологическая
среда,
является
одной
из
подсистем
окружающей
природной среды, для изучения антропогенных изменений, которой была создана
система
ГСМОС,
куда
вошла
система
литомониторинга
СССР.
Под
геологической средой понимается верхняя часть литосферы в пределах
интенсивного влияния инженерно-хозяйственной деятельности. Основными
компонентами литосферы являются: 1. Горные породы. 2. Подземные воды. 3.
Недра / в виде минеральных ресурсов /. 4. Рельеф земной поверхности. Литосферу
покрывают почвы и растительность, которые тесно с ней связаны.
Среди всех подсистем биосферы первого порядка /атмосфера, гидросфера/
литосфера выделяется своей консервативностью, вследствие чего литосферные
изменения характеризуются необратимостью. Можно выделить следующие
основные виды влияния геологоразведочной и горнодобывающей отраслей на
геологическую среду:
1.Деформация
земной
растительности, рельефа/.
поверхности
и
ландшафта/уничтожение
почв,
123
2.Дренаж подземных вод и изменение водного баланса местности.
3.Загрязнение
поверхностных
и
подземных
вод,
почв,
атмосферы
/углеводороды,угарный, сернистый газ, пыль и др./.
4.Нарушение сплошности горных пород.
5.Нарушение естественного минерального баланса и создание техногенного
ландшафта /карьеры, отвалы, терриконы/.
6.Изменение термического режима горных пород /особенно вечной мерзлоты/.
7.Активизация экзогенных геологических процессов /оползни, карст, абразия/.
8.Горно-геологические техногенные катастрофы /внезапные выбросы метана,
горные удары, пожары нефтяных и газовых скважин, трубопроводов/.
От всех прочих видов мониторинга, литомониторинг отличается наличием
звена, управления изменениями геологической среды. Можно сказать, что
литомониторинг
-
это
обеспечивающая
часть
системы
управления
и
рационального использования геологической среды. Обеспечение достигается
анализом оценочной и прогнозной информации о состоянии геологической среды,
необходимой для принятия конкретных управляющих решений. Отсюда
главными целями программы литомониторинга являются:
1. Сбор, хранение и обработка
информации о состоянии и свойствах
геологической среды, а также о ее антропогенных изменениях.
2. Использование полученной информации для выяснения причин активизации
геологических процессов и составления прогнозов их развития.
3. Обеспечение информацией о стоянии геологической среды для разработки и
планирования мероприятий по охране, рациональному использованию и
124
управлению геологической средой.
Соответственно
структуре
литосферы
выделяются
4
подсистемы
мониторинга.
1. Изучение экологических свойств горных пород. Например, карста в Москве и
Подмосковье, многолетнемерзлых пород в Западной Сибири при освоении
нефтяных, месторождений.
2. Мониторинг подземных вод, т.е. охрана от истощения и загрязнения.
3. Мониторинг недр. Недра испытывают огромное влияние горнопромышленных
комплексов / добыча и переработка /, они служат для захоронения
промышленных и бытовых отходов, в них сооружаются хранилища нефти и
газа, создаются заповедники /карстовые пещеры / и санатории/соляные шахты/.
4. Мониторинг
экзогенных
геологических
процессов.
Рельеф
разрушительное антропогенное влияние, формирующее
испытывает
искусственные,
техногенные формы. Техногенный рельеф возникает в пределах сильно
урбанизированных территорий, например,
терриконы угольных шахт,
городские улицы.
В настоящее время действует программа "Литомониторинг РФ", которую
реализует Министерство природных ресурсов РФ, чья наблюдательная сеть
насчитывает 18 тыс. пунктов наблюдений естественного и нарушенного' режима
подземных вод и их химического состава. Данные наблюдений поступают в
систему Государственного водного кадастра. Систематические наблюдения за
экзогенными геологическими процессами /оползнями, селями, карстом и т.д./
проводятся на 500 пунктах.
125
5.3. Токсиканты среды обитания
Токсикантами
оказывающие
среды
отрицательное
распространяющиеся
на
обитания
называются
воздействие
обширные
регионы
на
вредные
здоровье
биосферы,
вещества,
людей
т.е.
и
имеющие
значительную миграционную подвижность.
К токсикантам среды обитания относят следующие группы веществ:
1. Органические соединения.
2. Микроэлементы (гл.7).
3. Радионуклиды (гл.8 ).
4. Диоксид серы (SO2).
5. Оксиды азота в воздухе ( NOx - 6.1) и воде (нитраты, нитриты).
Высокие
концентрации токсикантов могут вызвать специфическое
химическое отравление различной степени.
Низкие концентрации токсикантов могут оказывать скрытое токсическое
действие, которое может проявиться в виде раковых заболеваний (канцерогенез),
наследственных изменений (мутагенез), рождении уродов (терратогенез) или
токсическом влиянии на плод (эмбриоцидное действие). Скрытое токсическое
действие, в частности мутагенное, может сказываться на здоровье нескольких
поколений людей. Токсиканты - мутагены вызывают изменения в молекулах ДНК
- носителях генетической информации, что ведет к развитию врожденных уродств
и отклонений от нормального развития. Более 90% мутагенов одновременно
являются канцерогенами, вызывая развитие злокачественных опухолей.
Органические соединения включают:
126
1. Галогенсодержащие углеводороды (ГСУ).
2. Хлорорганические пестициды (ХОП).
3. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
4. Полихлорированные дифенилы или бифенилы (ПХД, ПХБ).
5.Полихлордибензодиоксины (ПХДД) и дибензофураны ПХДФ).
Галогенсодержащие углеводороды (ГСУ).
Галогенсодержащие углеводороды включают около 100 соединений,
имеют
значительное
промышленное
использование
и
производство
и
представляют серьезную экологическую опасность, обладая канцерогенными
свойствами.
Это хлороформ, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен,
дихлорэтан,
винилхлорид,
используемый
для
получения
пластмасс,
ароматические амины (бензидин, анилин, красители на их основе и др.
Канцерогенность анилиновых красителей известна с конца ХIХ века, но только
спустя столетие передовые страны приняли меры по ограничению их
производства и применения. Однако анилин и другие амины продолжают
поступать в водоемы со сточными водами.
Хлорорганические пестициды (ХОП) - ДДТ, ГХБ, ГХЦГ и др.
Хлоорганические пестициды - собирательное обозначение ( от лат. pestis зараза и caedo - убиваю)
сельскохозяйственных препаратов для борьбы с
вредителями(инсектициды),
болезнями
(фунгициды)
растений,
сорняками
(гербициды) и др. К пестицидам относят также дефолианты ( препараты для
удаления листьев, например при уборке хлопка).
127
Глобальная продукция наиболее известного пестицида - ДДТ(4,4 дихлордифенилтрихлорэтан) до недавнего времени оценивалась величиной 1⋅105т,
причем все это количество рассеивалось в биосфере.
Применение ДДТ началось в 1940г. ДДТ легко переносится
за тысячи
километров от места применения, накапливается в организме человека.
Присутствие ДДТ обнаружено во льдах Антарктиды и Гренландии, где нет
сельхозугодий. Пестициды обладают канцерогенностью и мутагенностью.
В 1980-х гг. В США один случай смертельного отравления пестицидами
приходился на один миллион жителей в год. Больше половины всех отравлений
происходило с детьми. В 1986г. в СССР средняя норма использования пестицидов
на 1га пашни составляла 2кг или 1,4кг на душу населения.Наиболее высокое
загрязнение пестицидами характерно для почв и водоемов Краснодарского края.
Сейчас во многих странах ДДТ к использованию запрещен.
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
Группа из 14 веществ (бензантрацен, бензапирен, 5-метилхризен и др.).
ПАУ обладают
значительной устойчивостью в среде обитания и высокой
канцерогенностью.
Эталонным индикатором для канцерогенных ПАУ принят бензапирен. Он
обладает относительно других ПАУ наибольшей стабильностью в среде обитания,
проявляет максимальную канцерогенность для человека, мигрирует вместе с
другими ПАУ, хорошо фиксируется аналитически.
Антропогенные ПАУ образуются при переработке нефти, сжигании
углеводородного топлива и мусора, работе двигателей внутреннего сгорания, а
также при деятельности металлургических и асфальто-бетонных заводов.
128
Особенность токсического действия ПАУ состоит в том, что пороговый уровень
воздействия практически отсутствует, поэтому ПАУ опасны в любой фоновой
концентрации, также как радиоактивность.
В 1992г. в Благовещенске, Братске, Иркутске, Улан-Удэ, Чите загрязнение
воздуха бензапиреном достигло 10-20 ПДК.
Полихлорированные дифенилы или бифенилы (ПХД, ПХБ).
Многочисленная (более 200) группа соединений-изомеров с различным
содержанием водорода и хлора: монохлордифенил ( C12H9Cl), дихлордифенил
(C12 H8Cl2) и т.д.
ПХБ оказывают нейротоксическое, иммунодепрессивное, раздражающее, а
также
канцерогенное
и
мутагенное
действие.
Бифенилы
кумулятивными свойствами, они накапливаются в организме
обладают
и вызывают
заболевания даже при низких уровнях воздействия. ПХБ отличаются высокой
стабильностью в среде обитания, где время их полураспада измеряется годами.
Поэтому ПХБ находят в воздухе производственных помещений, природных
средах(атмосфера, вода, почва), продуктах питания, животных организмах, тканях
и
выделениях
человека.
Особую
опасность
для
человека
представляет
способность ПХБ в десятки тысяч раз относительно содержания в воде( n•10-9 n•10-6г/л) накапливаться в гидробионтах, рыбах, моллюсках, употребляемых в
пищу.
Полихлордибензодиоксины и дибензофураны (ПХДД, ПХДФ).
Диоксины и дибензофураны образуются при производстве пестицидов, в
частности дефолиантов, которые применялись в СССР при уборке хлопка в
Средней Азии. Дефолианты широко использовались в гербицидной войне США
129
во
Вьетнаме.
Загрязнение
среды
обитания
диоксинами
создают
высокотемпературные процессы и производства, в частности медеплавильные и
сталелитейные заводы, сжигание угля и нефтепродуктов, например выхлопы
автомобилей, работающих на этилированном бензине с хлорированными
присадками. В городскую среду обитания диоксины поступают при неполном
сгорании хлорбифенилов в результате сжигания мусора на свалках и
мусоросжигательных заводах.
Особая опасность диоксинов определяется их высокой, до 8000С,
устойчивостью, способностью накапливаться в живых организмах, большой
миграционной
способностью
и
исключительной
токсичностью.
Острая
токсичность высоких доз диоксинов при авариях проявляется в психических
нарушениях,
кожных
и
онкологических
заболеваниях.
Незначительные
концентрации диоксинов отрицательно воздействуют на иммунную систему
человека,
нарушают
деятельность
печени,
обладают
канцерогенным
и
тарратогенным действием.
Диоксины, также как остальные хлорорганические токсиканты/пестициды,
ПХБ, ПХДФ/ обладают высокой химической стойкостью и накапливаются в
живых организмах по пищевым цепям, концентрируясь в печени, почках, гонадах,
вызывая отдаленные последствия хроническим отравлением малыми дозами.
Диоксины хорошо накапливаются в гидробионтах(рыбы, моллюски,крабы)
и депонирующих средах(донные отложения, почвы). Период полураспада
диоксинов в почве доходит до 14 лет. Диоксины обнаружены в арктических
животных - тюленях, белых медведях.
130
Природные источники диоксинов существуют - это вулканы и лесные
пожары, которые, однако не создают экологических проблем.
Очень остро стоит проблема сжигания отходов на свалках, когда
происходит загрязнение воздуха не только ПХБ, но также диоксинами и
дибензофуранами, образующимися при неполном сгорании хлорбифенилов.
В Москве мусоросжигательные установки расположены в жилых массивах,
а
технология
захоронения
диоксиновой
золы
отсутствует.
В
золе
мусоросжигательных установок Москвы концентрация диоксинов достигает 0,9
мкг/кг. Для диоксинов не разработаны ПДК, а используется величина ОБУВ относительно безопасный уровень воздействия. ОБУВ диоксинов в природной
среде составляет 10-9 -10-12г/кг, при фоновой величине 10-15г/кг.
Нитраты и нитриты
Всеобщее сельскохозяйственное применение минеральных удобрений
создает нитратное загрязнение поверхностных вод и сельхозпродукции. Поэтому
вода и растительные продукты питания служат основными источниками
поступления нитратов в организм человека.
Допустимое суточное поступление нитратов в организм человека в России
принято равным 300-325мг. Для детей доза рассчитывается от
уровня 5мг на 1кг массы тела, поэтому во многих районах страны она
существенно превышается. Реальная суточная нитратная нагрузка в России
достигает 400мг на человека в сутки. Допустимый уровень нитратов в питьевой
воде составляет 10мг/л по азоту или 45мг/л по нитрат-иону.
Сильное отравление нитратами увеличивает содержание метгемоглобина в
крови, что вызывает бессимптомный цианоз или синюшность. Дальнейший рост
131
концентрации метгемоглобина в крови до 20-50% приводит к глубокому цианозу
с
признаками
кислородной
недостаточности
в виде одышки, слабости,
сердцебиения, головной боли и потери сознания. Подъем уровня метгемоглобина
свыше 50% может привести к смерти.
Наряду с переводом оксигемоглобина
интоксикация
вызывает
нарушение
в метгемоглобин, нитратная
деятельности
сердечно-сосудистой,
эндокринной, центральной нервной и ферментных систем, обмена веществ,
имунного статуса.
Разложение нитратов приводит к образованию нитритов, из которых в
желудочном соке человека могут образовываться нитрозамины, обладающие
сильным
канцерогенным,
мутагенным,
терратогенным
и
эмбриоцидным
действием.
5.4. Мировые приоритетные экологические проблемы.
Антропогенное разрушение биосферы путем истощения природных
ресурсов и загрязнения природных систем вызывает ухудшение качества среды
обитания, что приводит к ухудшению здоровья населения. Поэтому из всего
обширного комплекса насущных экологических проблем выделяются наиболее
важные, имеющие особую опасность для здоровья людей и требующие самых
незамедлительных государственных и международных природоохранных мер.
Большая часть приоритетных экологических проблем связана с антропогенным
загрязнением природных сред и существует в большинстве развитых
Европы, Азии и Америки.
стран
132
Экспертами ООН к числу мировых приоритетных экологических проблем
отнесены следующие:
1/ Изменение, химического состава атмосферы. Кислотные дожди. Озон.
2/ Рассеяние микроэлементов или "тяжелых металлов" /Zn, Cd, Pb, Hg и др./
3/ Деградация почв и проблема продовольствия.
4/ Отравление атмосферы городов /Со, NOx, бензапирен/.
5/ Загрязнение и истощение ресурсов пресных вод.
6/ Опустынивание и уничтожение лесов.
7/ Загрязнение морей и океанов нефтепродуктами.
8/ Ухудшение здоровья населения, вследствие антропогенной деградации среды
обитания.
Приоритетные
проблемы
нередко
сопряжены
с
конкретным
экономическим ущербом, например, деградация почв приводит к снижению
урожайности. Нефтяное загрязнение морских акваторий вызывает загрязнение
пляжей и сказывается на качестве отдыха населения, а также влияет на доходы от
туризма. Танкерные перевозки нефти и разработки морских нефтепромыслов
создают значительное нефтяное загрязнение океанов и морей. В 1967 году на
рифах юго-западного побережья Англии супертанкер "Торри Каньон" получил
пробоину, откуда вылилось "черное море" нефти - 120000 тонн. Для борьбы с
последствиями аварии применили авиационную бомбардировку обломков судна,
и огромное количество моющих средств, что только усугубило экологические
последствия катастрофы. Оказались уничтожены морские сообщества вблизи
побережья, загрязнены пляжи и скалы на берегах Франции и Англии, где погибли
133
почти все морские птицы.
Вносят свой вклад в загрязнение океана промышленные и бытовые стоки
приморских городов, утечки нефтеперерабатывающих заводов, атмосферные
выпадения автомобильных выхлопов, сдуваемые ветром в сторону моря.
Серьезную
экологическую
нефтепромыслах.
опасность
Перспективным
представляют
современным
аварии
на
морских
нефтегазоносным
районом
оказался шельф Северного моря, где бедные нефтью европейские страны за 15
послевоенных лет отыскали 156 месторождений нефти и газа, пробурив при этом
более 800 поисково-разведочных скважин, а также 45Q скважин с морских
буровых платформ.
В 1977 году произошла авария разведочной скважины на норвежской
буровой платформе "Браво"' в Северном море. Фонтан, выносивший из недр 4
тысячи м3 нефти в сутки смогли заглушить на девятый день. В итоге Северное
море в районе нереста основных промысловых рыб получило нефтяное пятно,
площадью 2 тысячи квадратных миль и массой 12 тысяч тонн.
В 1978 году раскололся пополам на рифах у берегов Франции
американский супертанкер "Амоко Кадис" с 230 тысячами тоны нефти на борту.
Нефтяное пятно площадью 2 тысячи квадратных миль ветер погнал к берегам
Бретани,
где волны размазали его на сотни километров береговой линии.
Побережье, дающее французам 90% урожая морских водорослей, богатые
промыслы устриц и рыбы покрыл слой нефти, уничтоживший все живое.
Специалисты подсчитали, что груза 12 супертанкеров достаточно, чтобы
уничтожить жизнь в океане. Реки нефти, льющиеся при танкерных катастрофах,
по объему в 10-15 раз меньше того загрязнения, которое создают невидимые миру
134
капли, падающие в море при перекачке нефтепродуктов, сливе балластной воды и
промывке танков нефтеналивных судов. При этих операциях в море попадает
около 1% нефти от общего тоннажа перевозок. Ежегодно человечество сливает в
океан не менее 6 миллионов тонн нефти, что в 10 раз больше, чем естественные
выделения из разломов земной коры на морском дне. Нефтяная пленка на
поверхности океанов и морей уменьшает солнечную радиацию верхних слоев
воды, что приводит к ослаблению фотосинтеза, сокращению количества фито- и
зоопланктона, которыми кормятся рыбы, соответственно падает биопродукция, в
свое время послужившая источником углерода для процесса нефтеобразования.
Экологическая проблема опустынивания и уничтожения лесов имеет
наибольшую историю. разрушение природы началось с уничтожения лесов в
самом начале развития цивилизации и усиливающимися темпами продолжается
сейчас. За последние 5 тысяч лет многие поколения людей уничтожили 2/3 всех
природных лесов, и особенно в населенных регионах. За историческое время 500
млн. га территорий, где некогда шумели леса, превращены в бесплодные пустыни.
Огромные площади лесов уничтожены на североамериканском континенте. В
Индии площади лесов сократились до 18% площади страны. В России особенно
сильное истребление лесов шло на рубеже Х1Х-ХХ веков, когда было
уничтожено 30% лесов Среднерусской равнины.
Сейчас особенно интенсивно идет уничтожение тропических лесов,
площадь которых сократилась на 50%. Уничтожение тропических лесов сейчас
происходит со скоростью З0-50 гектаров в минуту, а в среднем в мире каждую
минуту вырубается 12 гектаров леса. Ежегодно вырубается участок леса, равный
площади Великобритании. Иными словами,
на одно посаженное дерево
135
приходится 10 вырубленных. Хищническое истребление лесов вызывает
неблагоприятные экологические последствия, которые проявляются в развитии
почвенной эрозии, пыльных бурях, жестоких засухах и катастрофических
наводнениях. Происходят климатические изменения, нарушается водный баланс,
что вызывает обмеление рек или наводнения, оползни и селевые потоки.
Нарушение водного баланса отрицательно сказывается на рыбных запасах и
сельском хозяйстве. С уничтожением лесов засушливые области увеличиваются и
сейчас занимают 1/3 площади суши, тогда как 100 лет назад они занимали 1/8
площади. Уничтожение лесов ухудшает климат, который становится суше и
континентальнее, усиливаются ветры и суховеи, возникают пыльные бури и
засухи, что отрицательно сказывается на производстве сельхозпродукции.
Ежегодно в мире исчезает 125 тысяч км2 леса, что соответствует территории
Австрии и Швейцарии, вместе взятых.
Промышленные города занимают лишь 2% суши, но в них проживает
почти половина населения планеты, которое подвергается постоянному и
интенсивному воздействию городской атмосферы, загрязненной угарным газом,
оксидами азота, бензапиреном, образующимся при работе автомобильного
транспорта. Более 250 млн. т. угарного газа /СО/ выбрасывают работающие
бензиновые моторы автомобилей в атмосферу городов. Токсичность угарного газа
очень высока и определяется его способностью в 300 раз быстрее кислорода
соединяться с гемоглобином крови. В результате возникает кислородное
голодание, которое отрицательно сказывается на нервной системе и головном
мозге. Другим компонентом автомобильных, выхлопов являются оксиды азота / в
основном оксид NО и диоксид NО2/. Наряду с высокой ядовитостью оксидов
136
азота, поражающих органы дыхания, эти газы желтого цвета с резким запахом
интенсивно поглощают ультрафиолетовое излучение, создавая фотохимический
смог. Фотохимические реакции синтезируют ядовитую смесь фотооксидантов озона, оксидов азота, органических перекисей.
Смог резко ухудшает светопроницаемость атмосферы и почти на 40%
снижает
поступление
ультрафиолетовой
радиации,
которая
нейтрализует
токсичные углеводороды, например, канцерогенный бензопирен-3,4. Образование
полициклических углеводородов и среди них наиболее токсичного бензопирена3,4, происходит при неполном сгорании бензинового дизельного топлива.
Наибольшее количество бензопирена-3,4 выделают в атмосферу городов
дизельные автомобильные двигатели.
Загрязнение атмосферы промышленных городов известно со времен
средневековья, когда столица Шотландии - Эдинбург, получила прозвище
"старый дымила". Более 100 лет известен лондонский смог, образующийся в
туманную холодную погоду из пыли, сажи, угарного газа.
Первый
случай
отравления
человека
загрязненным
атмосферным.
воздухом произошел в 79 году до новой эры, когда знаменитый римский
естествоиспытатель Плиний Старший задохнулся ядовитыми газами, при
извержении Везувия. Ядовитый лондонский туман за 5 дней погубил 4000
человек.
В дальнейшем смоговые ситуации стали типичными для многих
промышленных районов Европы и США. Настоящей столицей фотохимического
смога стал американский Лос-Анджелес, где возникала бело-рыжая ядовитая
дымовая завеса, раздражающая глаза и органы дыхания.
137
5.5.Приоритетные экологические проблемы России.
Приоритетные
экологические
проблемы
России
определяются
отечественной историей природопользования и особенностями социального
развития.
Приоритетные экологические проблемы России в значительной степени
совпадают с мировыми, обусловленными индустриальным развитием, особенное
в отношении отравления среды обитания городов, деградации почв, истощения и
загрязнения водных ресурсов.
Специфика социально-экологической ситуации России характеризуется
высоким уровнем радиационного загрязнения территории и преимущественной
ориентацией
экономики
на
добычу
и
экспорт
минеральных
ресурсов.
Национальным бедствием стали экологические катастрофы и сокращение
численности населения, в частности, в связи с деградацией среды обитания
(см.10.5.4.).
Приоритетные экологические проблемы России.
1.Радиационная опасность.
2.Региональная деградация среды обитания промышленных регионов ( Кузбасс,
промзоны Урала, Норильска, Кольский п-ов, зона влияния последствий
Чернобыльской катастрофы и т.д.(см.10.5.3).
3.Отравление среды обитания городов ( СО, Nох , бензапирен, микроэлементы).
4.Истощение и загрязнение водных ресурсов.
5.Деградация почв и проблема продовольствия.
6.Экологические катастрофы.
138
7. Здоровье населения
Вопросы и задания.
1.Приведите примеры обратимого и необратимого антропогенного влияния на
биосферу.
2.Назовите основные токсиканты среды обитания.
3.Дайте определение мониторинга.
4.Перечислите основные направления деятельности ГС МОС.
5.Почему нефтяное загрязнение морей и океанов сказывается на биологической
продуктивности?
6.Какие экологические последствия вызывает уничтожение лесов?
7.Когда
произошел
первый
случай
отравления
человека
загрязненным
атмосферным воздухом?
8.Назовите глобальные приоритетные экологические проблемы.
9.Назовите приоритетные экологические проблемы России.
6.Изменение химического состава атмосферы.
6.1. Кислотные дожди.
Термин "кислотные дожди" появился в конце XIХ века, когда английский
химик А. Смит установил связь кислотности атмосферных осадков в районе г.
Манчестера с уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
Однако приоритетная экологическая проблема кислотных дождей и
диоксида серы в атмосфере возникла в середина 1960-х годов в США, а затем
139
появилась в Западной Европе. В первой половине ХХ века атмосферные осадки,
выпадавшие на всей территории США имели нейтральную или слабощелочную
реакцию. К середине 1950-х годов на северо-востоке США /штаты Нью-Йорк,
Пенсильвания/ возникла зона закисления атмосферных осадков со значением рН
< 5,0.
К середине 1960-х годов интенсивность закисления возросла, а площадь
зоны закисления значительно расширилась к западу и юго-западу, захватив
область Великих озер и горную систему Аппалачей. В этой достаточно обширной
и географически устойчивой зоне, охватывающей восточных штаты США, в
течение последних 30 лет средняя величина рН дождей составила 4,1-4,3. В
атмосферных осадках и туманах штата Нью-Йорк, особенно в горных районах,
величина рН изменялась от 4,6 до 2,6. Таким образом, содержание свободных
ионов водорода в осадках за это время возросло в 3-5 раз, а по сравнению с
доиндустриальной эпохой в 10-30 раз.
Расширению
зоны
закисления
осадков
на
северо-востоке
США
способствовало как развитие промышленности, так и строительство высоких
дымовых
труб.
Использование
электрофильтров,
удаляющих
щелочные
аэрозольные частицы, и выброс дымовых газов на больших высотах привели к
увеличению продолжительности существования кислотообразующих веществ
/SO2/ в атмосфере и рассеянию их на большие расстояния. Таким образом
американские технологи решили локальную проблему защиты от загрязнения
сажей, но создали куда болев сложную региональную и глобальную проблему
кислотных дождей.
Образование кислотных, дождей связано о антропогенным загрязнением
140
атмосферы сернистым газом /SО2/ и оксидами азота /NO, NO2, NO3, N2O5/.
Диоксид серы и оксиды азота при поступлении в атмосферу взаимодействуют с
атмосферной влагой, образуя кислоты, а затем соли кислот, что приводит к
выпадению кислотных дождей, имеющих величину рН менее
5. Выпадение
кислотных дождей создает значительное закисление природных сред и
существенные экологические изменения на обширных регионах. Проблема
усугубляется длительным существованием кислотных оксидов в атмосфере,
вследствие чего кислотные дожди нередко выпадают за тысячи километров от
источника загрязнения.
Основным источником кислотообразующих оксидов / SО2
и NОх / в
атмосфере служат процессы сжигания минерального топлива - угля и
нефтепродуктов. Каменные угли многих месторождений нередко содержат до 5%
серы в виде минерала пирита, еще более обогащены сульфидами бурые угли. При
сжигании
угля
пирит
окисляется
с
образованием
сернистого
газа.
В
форсированных процессах сжигания минерального топлива при повышенных
температурных режимах около 20000С происходит образование оксида азота,
который окисляется кислородом воздуха до высокотоксичного диоксида.
Металлургические
заводы,
перерабатывающих
сульфидные
руды,
также
выделяют много диоксида серы. Поэтому основное количество кислотных
оксидов
в
атмосфере
дают
тепловые
электростанции,
транспорт
металлургическое производство /табл. 6.1.1. /
Таблица 6.1.1.
Структура антропогенных выбросов диоксида серы и оксидов азота, %.
и
141
SO2
Производство
тепла
Nox
и 50
40
Металлургия
49
10
Транспорт
1
50
электроэнергии
Концентрации кислотных оксидов в атмосфере промышленных зон на 1-2
порядка выше, чем в геохимически чистых районах, причем повышенные
концентрации этих загрязнителей наблюдаются даже на расстоянии в сотни и
тысячи километров от источника загрязнения /Табл.6.1.2. /.
Таблица 6.1.2.
Концентрации соединений серы и азота в различных атмосферных
условиях, мкг/мз.
Промзона
Геохимически чистый р-н
SO2
40
О,5
NO
8
О,2
NO2
20
О,5
В геохимически чистых зонах основной вклад в кислотность атмосферных
осадков вносит углекислый газ - СО2 /80%/, а сумма сульфатов и нитратов
составляет всего 10%. В промышленных районах наблюдается совершенно другое
соотношение: 60% кислотности атмосферных осадков обусловлено Н2SО4, 30% НNO3, 5% -
НСl и только 2% создается растворением СО2. Азотистые и
142
сернистые соединения обладают высокой миграционной способностью. Обычно
вблизи источника загрязнения остается только 20% азотистых и сернистых
соединений, а большая их часть /80%/ уносится в дальний атмосферный перенос
за сотни и тысячи километров. Причем максимальная концентрация серной
кислоты в атмосфере достигается на расстоянии 250 км от источника загрязнения.
Ощутимое влияние загрязнения проявляется за 2000 км от источника выброса.
В период 1960-65гг. во время интенсивного ввода в эксплуатацию высоких
дымовых труб в Центральной Европе и Великобритании произошло наибольшее
закисление осадков в Скандинавских странах. Всего за 30 последних лет там
увеличилась концентрация свободных ионов водорода, в среднем, в 10 раз, а для
отдельных пунктов в 100-200 раз. Особенность ситуации в том, что такая картина
наблюдается и в Норвегии, которая не выбрасывает в атмосферу сернистых
соединений, используя, в основном, гидроэнергетические
ресурсы. Однако
территория Норвегии представляет орографическую ловушку для облачных масс,
загрязненных
промышленными
выбросами
в
Центральной
Европе
и
Великобритании. В отдельных пунктах южной части Норвегии средние
многолетние значения рН составляют 4,1.
В Европе существует ярковыраженный очаг закисления, охватывающий
север Германии, Нидерланды, юг Норвегии, и Швеции, где в атмосферных
осадках, средние значения рН = 4,1-4,3.
Предельно допустимые концентрации /ПДК/ в атмосфере населенных
пунктов составляют в мг/м3 для N02 — 0,085, для SО2 - 0,5/ Повышенные
концентрации сернистого газа в атмосферном воздухе приводят к увеличению
респираторных и аллергических заболеваний, бронхитов, астмы, особенно у
143
детей.
Токсичность сернистых соединений сказывается на растительности и
почве. Сернистый газ отрицательно влияет на физиологию растений, где наиболее
важно нарушение клеточной проницаемости, ионного баланса, фотосинтеза и т.д.
Под действием сернистого загрязнения снижается устойчивость растений к
морозам, засухам и болезням. Постоянный выброс больших, количеств
сернистого,
газа
растительности.
в
атмосферу
Завод
черной
приводит
к
металлургии
в
уничтожению
Садбери,
штат
окрестной
Онтарио,
выбрасывающий 6000т SО2 в сутки, полностью уничтожил растительность в 30километровой зоне вокруг.
Кислотные дожди вызывают закисление почв. Оптимальные почвенныеусловия для большинства растений находятся в пределах рН=5-7. Падение
величины рН ниже 5 приводит к ухудшению свойств и уменьшению плодородия
почвы. Кислотность почвы определяет доступность питательных веществ и
плодородие. При закислении уменьшается скорость разложения органического
вещества,
замедляется
его
круговорот,
снижается
продуктивность
азотфиксирующих бактерий и поступление азота в растения, нарушается
углеводно-белковый
обмен.
Фосфор
и
кальций
связываются
в
труднорастворимую форму, возникает их дефицит, при одновременном переходе,
из обменной фазы в водно-растворимую
Mn, Co, Zn, Fe, Al. Ситуация с
подвижностью микроэлементов усугубляется тем обстоятельством, что наряду с
сульфатами и нитратами обычными спутниками кислотных дождей являются As ,
Cu, Zn.
При величине рН=3 почва становится практически бесплодной, не
144
способной выращивать растительность. Разумеется,
в наибольшей степени
закислению подвержены почвы, подвергающиеся естественному закислению К
таким почвам принадлежат широко распространенные кислые подзолы лесных
районов Северной Европы с рН=4-5. В России кислотные дожди случаются на
Урале, в Карелии, вокруг Санкт-Петербурга и Москвы. В столичном регионе
наблюдается устойчивое кислотное загрязнения атмосферных осадков в холодное
время года. Зона закисления охватывает запад и север Московской области,
занимая 33-45% ее территории.
В связи с обширным распространением кислотного загрязнения атмосферы
в 1979 г. в Женеве по инициативе СССР была подписана международная
"Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха", вступившая в силу в 1983
году. Одновременно была принята "Совместная программа наблюдения и оценки
распространения загрязняющих воздух веществ на большие настояния в Европе
/ЕМЕП/", в которой приняли участие 28 европейских стран, а также США и
Канада. Таким образом, было оформлено региональное соглашение, где стороны
приняли совместные обязательства, по борьбе с загрязнением атмосферы и
дальним переносом загрязняющих веществ.
6.3. Атмосферный озон.
В тропосфере находится 10%, а в стратосфере 90% атмосферного озона.
Антропогенное влияние в последние десятилетия устойчиво увеличивает на 1-2%
в год содержание тропосферного озона в северном полушарии. В то же время
наблюдается большая неоднородность в пространственном распределении озона.
В городах концентрация озона нередко падает ниже среднефонового уровня
145
геохимически чистых районов, а в определенных условиях значительно
увеличивается.
Например,
в
лос-анджелесском
фотохимическом
смоге
концентрация озона в 20 раз выше фонового уровня. Основным источником
озона, в городах служат выхлопы бензиновых двигателей, загрязняющих
атмосферу оксидами азота, которые участвуют в газофазных фотохимических
реакциях:
NO2
hν
NO + O ,
O2 + O = O3
Озон токсичен для человека и микроорганизмов, а также является сильным
окислителем, поэтому изменение его естественного баланса имеет отрицательное
значений для биосферы. Еще более серьезные экологические последствия могут
быть связаны с антропогенным разрушением стратосферного озона.
Наибольшую опасность для стратосферного озонового слоя представляет
поступление в атмосферу хлорфторуглеродов /фреонов/ и галогенов. Фреоны
широко
используются
как
хладоагенты,
растворители
при
производстве
полиуретановых материалов, а также в быту для распыления лаков, красок,
медикаментов в аэрозольных упаковках. Мировое производство фреонов в 1988
году превысило 1млн. т. Наибольшие количества фреонов производятся в странах
ЕЭС - 520 тыс. т. / 40%/, в США - 455 тыс.т /35%/, в Японии - 130 тыс.т. /10%/.
Поднимаясь в стратосферу фреоны под действием ультрафиолетовой
радиации освобождают атомы хлора или фтора, каталитически разрушающие
озон в газофазных реакциях. При разрушении стратосферного озонового слоя
прямо пропорционально его уменьшению возрастает ультрафиолетовая радиация,
которая
вызывает
у
человека
рак
кожи,
снижает
сельскохозяйственного производства и Мирового океана,
продуктивность
приводит к гибели
146
отдельных видов микроорганизмов.
Модельные расчеты показывают, что при дальнейшем, неконтролируемом
росте выбросов этих соединений в атмосферу к середине следующего столетия
может произойти существенное истощение озонового слоя Земли. При этом
ожидается, что общее содержание озона в средних широтах северного полушария
уменьшится на 4-8%, а в полярных районах Арктики и Антарктики на 12-15% от
современного уровня. Однако, уже сейчас в полярных районах озоновый слой в
весенние месяцы регулярно уменьшается на 30% и более.
Эффект весеннего уменьшения концентрации стратосферного озона над
Антарктидой получил широкую известность в 1985 году, когда истощение
озонового
слоя
одновременно
зафиксировали
британская
и
японская
антарктические станции. Наиболее сильное уменьшение концентрации озона
наблюдалось антарктической весной /сентябрь-ноябрь/ 1987, 1989, 1990 годов,
когда его количество уменьшилось почти в три раза. Значительно меньше, на
30% упала концентрация озона в 1988 году, зато область истощения
переместилась из безлюдной Антарктики в Австралию. Наблюдаемый эффект
получил название "'озоновой дыры".
"Озоновая дыра" свидетельствовала о необходимости развития научных
исследований
по
изучению
озоносферы
и
о
необходимости
срочного
осуществления защитных мер. В марте 1985 года была принята Венская
конвенция об охране озонового слоя, подписанная и СССР. В 1987 году был
принят при участии СССР Монреальский
протокол к Венской конвенции по
веществам, разрушающим озоновый слой, вступивший в силу 1 января 1989 года.
Протокол предусматривает обязательства стран - участниц о поэтапном
147
сокращении
производства
и
потребления
хлорфторуглеродов.
Венской
конвенцией предусмотрено организовать научные исследования озоносферы.
В 1990 году в Лондоне состоялась международная конференция странучастниц Монреальского протокола. Решениями лондонской конференции
усилены
и
расширены
озоноразрушающих
ограничения
на
галогеноуглеводородных
производство
и
соединений.
использование
К
2000
году
производство и использование всех фреонов с высокой озоноразрушающей
способностью должно быть прекращено полностью. Такие
согласованные
действия многих стран по охране озонного слоя и чистоты атмосферы служат
достойным примером усилий международного сообщества в решении глобальных
экологических проблем.
Вопросы и задания.
1.Когда и где возникла приоритетная экологическая проблема кислотных дождей?
2.Назовите кислотные оксиды, вызывающие закисление атмосферных осадков в
промышленных районах.
3.На каком расстоянии от источника загрязнения сказывается влияние кислотных
дождей.
4.Чем отличается экологическое значение атмосферного и стратосферного озона?
5.Какое явление получило название "озоновой дыры"?
6.Какие международные соглашения приняты для защиты атмосферы?
7.Геохимическая экология микроэлементов в биосфере.
148
7.1.Химический состав живых организмов.
Химический элементарный состав геосфер Земли и живого вещества
определен в ХIХ-ХХ вв. трудами Ф. Кларка, В.И. Вернадского, В.М.
Гольдшмидта, А.Е. Ферсмана, А.П. Виноградова, В.В. Ковальского. Основную
массу /98,8%/ живого вещества составляют всего 4 химических элемента: 0 - 70%,
С - 18%, Н - 10,5%, N - 0,3%. Остальные 1,2% массы приходятся на 9 химических
элементов: Ca- 0,5%, К- 0,3%, Si - 0,2%, Р - 0,07%, S - 0,05%, Mg-0,04%, Na 0,02%, Cl - 0,02%, Fe - 0,02%. Все перечисленные химические элементы называют
макроэлементами - биофилами, они присутствуют в живом веществе в весовых
количествах постоянно, являясь структурными химическими элементами живых
организмов, участвуют в обмене веществ.
В процессах жизнедеятельности растений и животных в разной степени
участвует множество природных химических элементов, присутствующих в
различных подсистемах биосферы. Всего в живых организмах определено 66
химических элементов, из которых 47 присутствуют постоянно, являясь
элементами биофилами. Кроме вышеназванных 13 макроэлементов /О, С, Н, N,
Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe / это 34 микроэлемента/Cu , I , Mn, V, Mo, Co, Se, Sr,
Cd, Br, F, Cr, Be, Ni, Li, Cs, Sn, B, TR, Al, Ba, Rb, Ti, Ag, Ga, Ge, As, Hg, Pb, Bi, U,
Th, Ra/, которые присутствуют в живом веществе в невесомых(не определяемых
весовым методом анализа) микроколичествах порядка n•10-3 - n•10-5%/, а
некоторые из них в еще более малых концентрациях: Sе - <10-6%, U - 10-6%, Hg 10-7%, Ra - n•10-12%. Впервые на биологическую роль химических элементов и
особенно
микроэлементов в живых организмах обратил внимание В. И.
Вернадский. Существует метод оценки физиологической значимости элемента,
149
основанный на геохимической взаимосвязи эволюции земной коры и живого
вещества, определенной В.И. Вернадским. Оценочный коэффициент / Ко /
характеризует уровень обогащения живого вещества химическими элементами:
/ Сх/СFe / в исследуемой среде
------------------------------------------/ Сх/СFe / в земной коре,
Ко =
где Сх/СFe - отношение концентраций определенного элемента Х к концентрации
железа
в
изучаемой
среде
и
земной
коре.
Величины
Ко
отражают
физиологическую значимость макро- и микроэлементов. Интервал 10 < Ko < 100
характерен для таких макроэлементов как К и Са, а также жизненно необходимых
микроэлементов: Cu, Zn, Mo,As, Se, Fe и др. Жизненная, физиологическая
необходимость элемента определяется его влиянием на функционирование
живого организма. Элементный дефицит вызывает нарушение функций, которые
восстанавливаются при поступлении в организм необходимого физиологического
количества определенного элемента. Длительный дефицит элемента в организма
может привести к необратимым нарушениям и гибели организма.
К жизненно необходимым для животных и человека химическим
элементам относятся 13 макроэлементов - О, С, Н, N, Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe
/ и 12 микроэлементов Cu, Zn, Mn, Mn, Mo, Co, Ni, Cr, Se, As, I, F, V.
Присутствующие в живом веществе микроэлементы биофилы можно разделить на
2, группы: 1. Cu, Zn, Mn, Mn, Mo, Co, Ni, Cr, Se, As, I, F, V - физиологически
активны, незаменимы в обмене веществ, входят в состав химических соединений
живых организмов.
2.Cd, Sr, Br, Be, Li, Cs, Sn, Al, Ba, Rb, Ti, Ag, Ga, Ge, Hg, Pb, Bi, TR, U, Th,
Ra -постоянно содержатся в живых организмах, но их физиологическая роль не
150
достаточно выяснена. Из элементов обеих групп можно составить Ш группу биогенных токсикантов, приоритетных загрязнителей, экологически наиболее
опасных микроэлементов. Это - Ag, Pb, Hg, Cd, Zn, Cr, As.
7.2. Биологическое действие микроэлементов.
Все микроэлементы активны биологически, причем для физиологически
необходимых элементов - биофилов, таких как Cu, Zn и др. существуют нижняя и
верхняя
пороговые
концентрации,
ограничивающие
пределы
нормальной
регуляции функций организма. За этими пределами элемент дважды /недостатком
и избытком/ концентрации проявляет токсичность по отношению к живому
организму( Рис.9.).
Суточная потребность животных в цинке составляет 10 мг. Недостаток
цинка в организме менее 30 мг/кг служит причиной карликового роста животных
и растений, а переход через верхнюю пороговую концентрацию угнетает
окислительные процессы в организме, вызывает анемию и канцерогенез.
Элементы физиологически нейтральные, например, Pb, Hg, обнаруживают
токсичность при избыточном содержании. Эколого-геохимическую особенность
биосферы представляет изменчивость, мозаичность ее микроэлементного состава,
что более всего проявляется в геохимической неоднородности почв и пресных
вод. При среднем содержании меди в почвах, равном 20 мг/кг, ее концентрация
изменяется в разных типах почв в 1500 раз /0,1 -154/•10-4% /, а с учетом рудных
провинций в несколько тысяч раз. Аналогичные зависимости существуют для
других микроэлементов. Естественное геохимическое разнообразие биосферы
проявляется в географической зональности /В. В.Ковальский, 1974/. В биосфере
151
выделяются
зональные
биогеохимические
провинции,
где
распределение
микроэлементов и биологические реакции организмов соответствуют признакам
зон. Например, в таежно-лесной нечерноземной зоне биологические реакции
организмов определяются недостатком в почвах Co, Cu, I, Mo, B, Zn при
достаточном содержании Mn и относительном избытке Sr.
Поскольку все живые организмы зависят от геохимических условий среды
обитания, в биосфере существует обязательное единство жизни и геохимической
среды. Поэтому в разных регионах биосферы, в зависимости от геохимических
условий почвенного покрова и природных вод, у живых организмов изменяется
обмен веществ и адаптация к среде обитания. При этом поглощение
микроэлементов живыми организмами зависит не только от геохимических
условий среды обитания и биологических свойств организмов, но и от характера
биогеохимических пищевых цепей, которыми осуществляется связь организмов и
среды.
В пределах биогеохимических провинций с избытком или недостатком
некоторых микроэлементов биологическая реакция живых организмов может
проявиться в виде специфических эндемических заболеваний. Еще в середине
XIX в. врач Н.И. Кашин описал поражение костного скелета /искривление и
ломкость костей, боль и ограничение подвижности в суставах/ у жителей долины
р.Уров в Забайкалье.
В 1930-х годах работы нескольких, биогеохимических
экспедиций показали, что в биогеохимической провинции уровской болезни
почвы и питьевые
воды беднее кальцием и богаче стронцием и барием,
относительно прилегающих мест, где это заболевание у населения не встречается.
Отношение
Ca / Sr' в пастбищных растениях из районов уровской эндемии
152
составило 80 против 160 в здоровых местностях, а кости скелета больных
животных оказались обогащены стронцием в 5-8 раз относительно здоровых.
Биогеохимическими
провинциями
с
дефицитом
иода
являются
высокогорные ландшафты, где /например, в Альпах/ в прошлом широкое
распространение имела зобная болезнь, против которой сейчас эффективно
используют йодную профилактику / снабжение населения иодированной
поваренной
солью/.
микроэлементов
В
доиндустриальное
ограничивалось
время
токсическое
биогеохимическими
действие
эндемическими
провинциями и сказывалось на незначительном контингенте населения. В
результате
антропогенного
влияния
биогеохимические
провинции
с
искусственными потоками микроэлементов /техногенные ландшафты/ получили
значительное распространение в промышленных районах. Там с начала 1950-х
годов стали происходить случаи массовой гибели животных и людей в результате
микроэлементного загрязнения природных вод, сельхозпродукции и т.д.
Все микроэлементы - простые вещества, они не подвержены процессам
разложения подобно органическим загрязнителям сложного состава, которые
вовлекаются в природные реакции и постепенно превращаются в минеральные,
относительно мало токсичные соединения типа воды и углекислоты. Поэтому
процессы самоочищения биосферных подсистем оказываются эффективными
только по отношению к органическим загрязнителям
и совершенно не
действенны для микроэлементов, освободить от избытка которых природную
среду можно только изъятием или экстракцией. Другой способ очистки разбавление до безопасных концентраций - используется в ограниченных
пределах и не сможет иметь серьезного значения по отношению к огромным
153
объемам и площадям биосферы, тем более, что необходимые количества чистых
разбавителей - воды, воздуха, почвы уже практически не осталось.
Таким образом, следует заключить, что микроэлементное загрязнение
биосферы
происходит
необратимо.
Антропогенное
влияние,
изменившее
естественное геохимическое распределение микроэлементов в биосфере привело
к тому, что токсикантами природной среды стали не только Se, Sr, I и другие
химические элементы, известные в эндемических биогеохимических провинциях,
а все микроэлементы. Благодаря техническое прогрессу микроэлементное
загрязнение биосферы существует на импактном /локальном/, региональном и
глобальном
всеобщим,
уровнях.
создало
Микроэлементное
приоритетную
загрязнение
глобальную
стало
планетарным,
экологическую
проблему.
Поскольку большинство микроэлементов является металлами, можно говорить об
антропогенном металлическом давлении на биосферу, которому не могут
препятствовать природные процессы.
В настоящее время, согласно оценкам экспертов ООН микроэлементы
конкурируют с пестицидами по степени экологической опасности среди
приоритетных
загрязнителей
биосферы.
Ожидается,
что
в
будущем
микроэлементы возглавят список приоритетных загрязнителей, вторыми будут
радиоактивные отходы атомной энергетики и третьими твердые отходы.
Токсическое
действие
микроэлементов
характеризуется
двумя
экологическими особенностями: 1/ микроэлементы накапливаются в живых
организмах; 2/ токсичность даже низких концентраций микроэлементов может
иметь отдаленные последствия для нескольких поколений людей.
Особенность микроэлементов как токсикантов биосферы состоит в том,
154
что они не просто накапливаются в живых организмах, но и концентрируются в
жизненно важных органах с интенсивными биохимическими процессами - в
печени, почках, легких, эндокринных железах. Воздействие микроэлементов на
данную популяцию и отдельный организм /человека/ может проявиться через
несколько лет, десятилетий, а также в последующих поколениях.
В действии микроэлементов на живые организмы, и в том числе на
человека, различают два вида влияния:
1/ специфическое, приводящее к возникновению определенных заболеваний в
результате избирательного токсического действия микроэлементов на различные
органы и биологические системы организма. Специфическое хроническое
действие высоких концентраций микроэлементов установлено для свинца, цинка,
ртути, кадмия, бериллия, хрома, марганца, мышьяка. Оно проявилось в виде
случаев массовой гибели и заболеваний людей, описанных как болезнь
"минамата", "ита-ита" и др.
2/
неспецифическое,
оно
способствует
развитию
болезней
причинно
обусловленных другими факторами. Хроническое неспецифическое воздействие
низких концентраций микроэлементов охватывает большие массы населения,
особенно в городах, где наблюдается рост числа респираторных заболеваний, в
первую очередь у детей за счет ослабления организма при микроэлементной
интоксикации относительно невысокими дозами.
Общая схема реакции населения на воздействие микроэлементного
загрязнения окружающей среды по данным экспертов Всемирной организации
здравоохранения / ВОЗ / приведена на рис.10, где выделено 5 уровней
биологических ответов организма на воздействие интоксикации - от сдвигов в
155
организме, биологическое значение которых недостаточно ясно, до смертельных
исходов.
Пунктирная
линия
отделяет
повышенные
уровни
воздействия,
приводящие к заболеваниям, от более низких, с неясной биологической
значимостью. Реакция организма на действие невысоких уровней часто
оценивается как защитно-приспособительная. Однако, возникновение такой,
защитно-приспособительной реакции служит показателем того, что среда уже не
соответствует биологическому оптимуму. При длительном обитании в условиях
загрязнения может произойти срыв защитно-приспособительных механизмов, и
возникнуть то, или иное заболевание.
Экологическая опасность микроэлементного загрязнения зависит от
условий среды. Для почвенных микроорганизмов, а также водных животных
особенно токсичны Ag, Hg, Cu, Cd. Относительная токсичность микроэлементов
для водных организмов может быть представлена следующим образом Hg >Ag
>Cu >Cd >Zn >Pb >Cr >Ni >Co.
7.3. Потоки микроэлементов в биосфере.
Геохимическая миграция микроэлементов в биосфере определяется
сложным комплексом взаимодействий миграционных элементов с физикохимическими параметрами природных сред. Поэтому природные миграционные
системы являются одновременно транспортирующими и вмещающими средами,
где благодаря геохимической миграции элементов происходит их рассеяние в
одних условиях и концентрация в других.
Изучение
природных
миграционных
систем
позволяет
выявить
геохимическую меру качества природной среды - содержание химического
156
элемента в единице массы или объема природного образования. Процесс
рассеяния и концентрирования химических элементов происходит при их
разбавлении или осаждении из транспортных потоков. Обедненные химическими
элементами
участки
ландшафта,
называемые
зонами
выщелачивания,
формируются в зависимости от окислительно-восстановительных и щелочнокислотных условий, концентрации органического вещества.
По
выделяются
этим
три
соответствующих
признакам
типа
зон
в
ландшафтно-геохимических
окислительно-восстановительных
выщелачивания:
окислительные,
исследованиях
условий
и
восстановительные
глеевые и восстановительные сероводородные. Выявление зон выщелачивания
имеет
большое
значение
при
эколого-геохимических
трансформации загрязнения в ландшафтах, и
исследованиях
изучении процессов их
самоочищения. Не менее важно изучение геохимических барьеров - участков
концентрации химических элементов, вызывающих резкое падение скорости
миграционного потока (А.И. Перельман, 1966), при уменьшении механической,
физико-химической или биогенной миграции.
В биогенных ландшафтах
Средней
России основные геохимические
особенности определяются деятельностью живого вещества или биогенной
аккумуляцией химических элементов в почвенных горизонтах. Таким образом
формируется почвенно-геохимический фон, характеризующий средние уровни
химических элементов в пределах их естественных вариаций для однородного
ландшафтно-геохимического участка.
Изменения почвенно-геохимического фона происходят в результате
накопления химических элементов при их выпадении из потоков рассеяния. При
157
значительной динамичности потоков рассеяния и высоких концентрациях в них
химических элементов происходит формирование техногенных геохимических
ореолов, которые представляют поля аномальных концентраций загрязняющих
веществ, отражающие кумулятивное действие загрязнения на данный ландшафт
ко времени проведения исследований.
Во многих геохимических исследованиях и оценках используется фоновое
содержание - средняя концентрация химических элементов в
природных
объектах,
определенная
/статистическим
параметрам
геологическом
или
Геохимический
фон
концентрации,
рассчитанные
по
распределения/
их
в
естественным
пределах
ландшафтно-геохимическом
характеризует
к
локальные
однородного
отношении
участки.
геохимическому
вариациям
в
участка.
Коэффициенты
фону,
называются
коэффициентами контрастности /аномальности/. Коэффициенты концентрации
рассчитанные по отношению к среднему содержанию химического элемента в
литосфере / кларку / в определенной геохимической системе / почве, горной
породе /, называются кларками концентраций.
Особенностью антропогенных потоков является их большая динамичность,
т.е. высокая скорость поступления загрязняющих веществ и большое значение в
их рассеянии атмосферных процессов. Интенсивность участия микроэлементов в
биологическом
круговороте
можно
оценить
величиной
коэффициента
биологического поглощения /К /, который показывает во сколько раз содержание
микроэлемента в золе растений больше, чем в литосфере в целом / или в
определенной
горной
породе,
почве/.
Эти
расчеты
впервые
выполнил
выдающийся русский геохимик и почвовед Б.Б.Полынов. В целом для
158
растительности суши можно определить К
, разделив средние содержания
микроэлементов в золе наземной растительности на величины их кларков в
литосфере. Такие распространенные в земной коре в весовых количествах
металлы как железо и алюминий характеризуются невысокой интенсивностью
биологического поглощения и присутствуют в живом веществе в качестве
микроэлементов. Весьма слабо поглощают растения ртуть, кадмий, цирконий.
Относительно умеренным можно считать поглощение растительностью никеля,
кобальта, ванадия, стронция и свинца, для которых концентрация в золе и земной
коре достаточно близки.
Наиболее значительное поглощение и активность в биологическом
круговороте, обнаруживают бор, цинк, молибден, марганец, медь, хром. Известно
множество
растений,
которые
избирательно
накапливают
определенные
микроэлементы. Бобовые концентрируют молибден и селен, пасленовые литий.
Итогом биосферной миграции микроэлементов в древней биосфере является их
накопление в каустобиолитах / углях, нефтях, торфах, битумах и т.д./.
Сжигая ископаемое топливо / уголь, нефть, торф / человек согревается
солнечным теплом, накопленным живым веществом древних биосфер. "Дымные
горести не терпев, тепла не видати",- гласит древняя русская пословица. Не
случайно в русском языке слова гореть, греть, горький и горе - одного корня,
раньше "горький" значило' "огненный", а синоним "горя" -"печаль"' происходит
от "печь". Когда-то "дымными горестями"' были твердые и газообразные
продукты горения в виде сажи, копоти, угарного газа, серного ангидрида и т.д., а
в последние десятилетия к ним добавились микроэлементы. Благодаря
антропогенной деятельности происходит глобальное загрязнение современной
159
биосферы
микроэлементами,
которые
человек
искусственно
включает
в
современный биологический круговорот, извлекая из ископаемого топлива минерализованного органического вещества древней биосферы.
Расчеты показывают, что масса химических элементов, вылетающих из
дымовых труб сравнима с их количеством, добываемым из месторождений
полезных ископаемых, а для некоторых элементов намного превышает размеры
добычи. Для мышьяка, германия, бериллия, кобальта, никеля, молибдена,
ванадия, марганца, урана, цинка, ванадия, стронция каменноугольная зола может
служить богатой рудой. Торфяная зола содержит много цинка, ванадия, кобальта,
меди„ никеля, урана.
Продукты сгорания ископаемого топлива поступают в биосферу в виде
золы, отходящих аэрозольных частиц и газов. Поднимаясь в тропосферу они
включаются в глобальные процессы массопереноса воздушными атмосферными
потоками, перемещаясь за тысячи километров от места выброса и оседая на
земную поверхность с атмосферными осадками или аэрозольными выпадениями.
Техногенный характер микроэлементного состава атмосферных аэрозолей
определяется высокими значениями коэффициентов обогащения/КО/. Этот
коэффициент выражается отношением концентраций пары химических элементов
в атмосферных осадках, деленным на отношение этих же элементов в литосфере:
КО=
Cu/осадки/
Si/осадки/
_______________
Cu/литосфера/
Si/литосфера/
Очевидно, что КО, близкий к 1, служит показателем естественного
микроэлементного
состава
атмосферных
аэрозолей,
образовавшихся
при
160
выветривании горных пород. В зонах влияния техногенных транспортных
геохимических потоков значения КО в десятки, сотни и тысячи раз будут выше.
Атмосферный перенос микроэлементного загрязнения биосферы - характерное
свойство
антропогенных
потоков
химических
элементов.
По
данным
исследователей различные физико-химические процессы, которым подвергаются
микроэлементы в транспортных потоках, а также различные условия их
выпадения и осаждения создают определенную геохимическую зональность в
техногенных ореолах рассеяния на земной поверхности, в почвенном покрове и
природных ландшафтах. Выполненные геохимические расчеты показывают, что
процесс микроэлементного загрязнения биосферы имеет прогрессирующий
характер. Прогнозные оценки свидетельствуют, что благодаря сжиганию
ископаемого
топлива
современные
запасы
микроэлементов
в
верхнем,
гумусированном горизонте почв / гумусовая оболочка / могут возрасти в десятки
и сотни раз.
Ситуация усугубляется неравномерным распределением на поверхности
планеты урбанизированных территорий и населения. Районы с высокой
плотностью /более 200 человек на 1 км2/ занимают только 2% обитаемой суши, но
там обитает 37% населения Земли. Поскольку масштабы загрязнения являются
функцией урбанизации, то можно с оправданным пессимизмом полагать, что
основная масса микроэлементов будет наиболее интенсивно вовлечена в
биологический круговорот на 2% территории обитаемой суши.
161
7.4. Экологические свойства физиологически необходимых и токсичных
микроэлементов ( Cu, Zn, Mn, Cr, Ni, Co, Mo, As, Se, I, F, V, Ag, Hg, Pb, Cd,).
Медь.
Медь оказалась первым металлом человека, который научившись делать
медные изделия шагнул из каменного века в медный. Известняковые глыбы
пирамиды Хеопса египтяне добывали и обтесывали с помощью медных
инструментов около 5000 лет назад. Древние греки разрабатывали месторождение
медной руды на острове Кипр, от имени которого медь получила латинское имя
"купрум". Русское слово медь , очевидно, скифского происхождения. Словом
"смида"' древние кочевнику бронзового века называли медь. Медный век
сменился бронзовым, когда в государствах Передней и Ближней Азии 6тыс.лет
назад, а в Средиземноморье и Европе 5-4 тыс. лет назад научились выплавлять
сплав меди и олова. Изготовление бронзовых орудий способствовало развитию
горного дела и металлургии, ремесел, торговли, транспорта, пахотного
земледелия и скотоводства. В бронзовом веке произошло второе крупное
разделение труда между ремеслом и земледелием.
Оловянная бронза на тысячелетия стала важнейшим скульптурным и
литейным материалом. Более двух тысячелетий назад чеканными бронзовыми
листами эгейские мастера покрыли гигантскую скульптуру бога солнца Гелиоса,
установленную в порту острова Родос. Высота одного из семи чудес света
Колосса Родосского достигала 36 метров.
Российскими и московскими чудесами литейного искусства являются
бронзовая 40-тонная Царь-пушка работы Андрея Чохова /ХVI в./ и 200-тонный
Царь-колокол, изготовленный отцом и сыном Моториными в ХVШв. Добыча и
162
потребление меди ежегодно увеличивается на 5%. В мировом производстве
металлов медь занимает третье место после железа и алюминия. Среди металлов
медь выделяется высокой электропроводностью, несколько уступая серебру, но
вдвое превосходит алюминий и в шесть раз железо. Медь и ее сплавы широко
применяются в электротехнике и производстве средств связи, в авиационной,
приборостроительной, химической, электронно-вычислительной и автомобильной
промышленности. Большое применение имеют медные сплавы с цинком /латунь,
томпак/, оловянные, свинцовые, алюминевые,
бериллиевые
бронзы, медно-
никелевые сплавы /мельхиор, константан, нейзильбер/.
Бронзовые сплавы не искрят при ударе, и имеют особое значение для
взрывобезопасного
оборудования
и
инструмента
в
газо-нефтяной
и
угледобывающей отраслях, взрывоопасных производствах. Медно-никелевоалюминевые сплавы используют для чеканки монет.
Древнейшие разработки меди на территории России известны в Печорском
крае на р.Цилме с ХVв. Позже в ХVПвеке медные руды сыскали в Олонецком
крае и на Урале, где медеплавильное производство получило основное развитие,
особенно при Петре I. В 1760 г. в России действовало свыше 50 медеплавильных
заводов, которые ежегодно давали 180 тыс. пудов или около 3 тыс. т. меди и
находились на Урале, Алтае, Кавказе и в Казахстане. Сейчас на Урале
разрабатываются медно-колчеданные месторождения - Гайское, Блявинское,
Дегтярское, Сибаевское, в Красноярском крае - медно-никелевые - Норильское и
Талнахское, в Забайкалье - Удоканское медистых песчаников и др.
Литосфера содержит меди /кларк 5,0•10-3%/ в 1000 раз меньше, чем титана
и в 800 раз меньше, чем железа. Медь - типичный халькофильный элемент,
163
концентрирующийся в сульфидных минералах. Известно 240 медьсодержащих
минералов, из которых промышленность использует не более 15 - это самородная
медь, халькопирит / медный колчедан -Cu,FeS2, ковелин - CuS, халькозин - Cu2S,
борнит - Cu5FeS4, энаргит - Cu,AsS4, куприт-Cu2O, малахит - CuCО3• Cu(OH)2 ,
азурит - 2CuCO3 •Сu(OH)2, хризоколла - CuSiO4•nH2O, блеклые руды 3Cu2S(Sb,As)2S3.
Промышленное значение имеют медистые колчеданы, меднопорфиро-вые
руды и медистые
песчаники, а также сульфидные медно-никелевые руды,
контактово-метасоматические,
скарновые
и
жильные
гидротермальные
месторождения.
Геохимически медь тяготеет к основным и средним магматическим
породам. Минимальные концентрации меди / 2 - 10 мг/кг/ свойственны
карбонатным осадкам. Сульфидные минералы меди в коре выветривания
подвергаются окислению с образованием подвижных соединений меди особенно
в кислой среде. Взаимодействие меди с органическими и минеральными
компонентами почв, однако делает ее малоподвижным элементом почвенного
профиля, с аккумуляцией в верхних горизонтах. Почвы мира имеют, в среднем, 20
мг/кг меди, обнаруживая колебания по регионам и различным типам почв.
Медь - элемент жизненно необходимый биофил и одновременно один из
сильнейших и токсичных загрязнителей биосферы. Медь совершенно необходима
растениям, где она почти вся сосредоточена в хлоропластах и в процессе
фотосинтеза участвует в образовании хлорофилла.
Животным медь необходима для превращения железа в органически
связанную форму, т.е. для синтеза дыхательного пигмента - гемоглобина крови. В
164
крови животных и человека в среднем содержится 1-2 мг меди на 1 л сыворотки, в
органах и тканях животных и человека содержание меди в среднем составляет
0,5- 1 мг на 100 г сухого вещества. Больше всего меди содержится в печени / 5-15
мг на 100 г сухого вещества/. При недостатке меди железо не участвует в синтезе
гемоглобина и отлагается в тканях. Поэтому в печени животных с явлениями
медной недостаточности содержание железа может увеличиваться в 80-170 раз.
Потребность меди у взрослого человека составляет 2 мг в день /~ 0,035 мг/кг веса
тела/. Детский организм еще более нуждается в меди, особенно в грудном
возрасте, когда потребность в меди достигает 0,1мг на 1 кг веса тела.
Для профилактики и лечения медной недостаточности следует употреблять
пищу, богатую медью. Из растительных продуктов богаты медью морковь,
свекла, картофель, шампиньоны, шпинат, томаты, баклажаны, зеленый горошек,
перец, а также фруктовые соки, особенно абрикосовый. Из животных пищевых
продуктов богаты медью печень рогатого скота, птиц и рыб, яичный желток,
морские моллюски / устрицы, мидии и др./. Морские беспозвоночные содержат
наибольшие концентрации меди до 0,02%, поскольку у этих животных основным
дыхательным
пигментом
является
медьсодержащий
гемоцианин,
вместо
железосодержащего гемоглобина у высших животных и человека.
Медный купорос широко используется в качестве ядохимиката в сельском
хозяйстве, что приводит к возникновению в некоторых
районах медных
биогеохимических аномалий в почвах, где естественное содержание меди в
среднем составляет 0,002%. Дозы медного купороса более 0,6 г могут вызвать
рвоту у человека, а 1-2 г приводят к тяжелым отравлениям с возможным
смертельным исходом.
165
Повышенное содержание меди в почвах угнетает ферментативную
активность микроорганизмов, что подавляет процесс нитрификации органических
остатков и приводит к снижению концентрации подвижного азота и развитию
патогенных микроорганизмов. По токсичности для водных организмов медь
конкурирует со ртутью. Безопасной считается концентрация меди менее 20 мкг/л
в пресных и морских водах. Последними исследованиями у меди обнаружено
терратогенное и эмбриоцидное действие.
Цинк.
Твердый раствор меди с цинком - латунь люди выплавили значительно
раньше, чем металлический цинк. Латунные сплавы могут иметь различные
соотношения двух металлов, определяющие кристаллическую структуру и
свойства. Латунный сплав, содержащий 4% цинка /томпак/ цветом не отличается
от золота, а по стоимости дешевле чистой меди.
Среди цветных металлов цинк занимает третье место в мировой экономике
после алюминия и меди. Цинковые руды добывают более 40 стран мира,
наибольшими запасами обладают Канада, США, Австралия.
Около 40% металлического цинка используется для коррозийной защиты
железа и стали в виде листов, труб, проволоки, стальных, конструкций в
строительстве. 20% цинка идет на производство сплавов с медью, алюминием,
магнием, дающих латуни, бронзы, мельхиор, типографский сплав. Еще 20%
металла расходуется на литье под давлением в автомобильной промышленности
для изготовления карбюраторов и разной арматуры. Из цинка делаются также
гальванические элементы /в том числе автомобильные аккумуляторы/, цинковые
белила и т.д.
166
Земная кора содержит в полтора раза больше цинка /кларк 7,5•10-3%/, чем
меди.
Халькофильный
цинк
тяготеет
к
породам
основного
состава
и
накапливается в постмагматических растворах, отлагающих полиметаллические
руды, где основными минералами служат сульфиды и сульфосоли цинка, свинца,
меди, железа, серебра, висмута.
В
поверхностных
образованием
условиях
значительного
числа
сульфидные
гипергенных
минералы
цинковых
окисляются
с
минералов
-
карбонатов, фосфатов, арсенатов, силикатов. Значительное количество цинка
мигрирует в водных растворах в виде хорошо растворимого сульфата, с
поверхностными и подземными водами цинк выносится в моря и океаны.
Морские железомарганцевые конкреции имеют повышенное содержание цинка до
0,08%.
Из осадочных пород цинк предпочитает глинистые, где его концентрации
составляют 80-120 мг/кг, падая в песчаных и карбонатных породах до 10-30 мг/кг.
Основной природной формой цинка является сульфид - минерал сфалерит ZnS.
В силикатных минералах, цинк нередко изоморфно замещает магний. В почвах
цинк чаще накапливается в верхних горизонтах, ассоциируя с глинистыми
минералами, гидрооксидами железа и алюминия и органическим веществом.
Среднемировой уровень цинка в почвах и его региональное содержание в
почвах Московской области совпадают /50 мг/кг/, мало отличаясь от средней
концентрации в осадочных породах /80 мг/кг/. Изучение баланса цинка в
ландшафте показало, что атмосферное поступление металла существенно
превосходит его удаление при водной миграции и поглощении растительностью.
Основной подвижной формой цинка в почвах выступает ион Zn2+, а основным
167
фактором, контролирующим подвижность выступает органическое вещество.
Цинк считается наиболее подвижным из микроэлементов-металлов, поэтому его
концентрация в почвенном растворе может достигать 270 мкг/л и более.
Подвижность и доступность цинка растениям подавляют высокие содержания
кальция и фосфора.
Антропогенные источники цинкового загрязнения в основном связаны с
добычей и переработкой руд цветных металлов, ореолами рассеяния городских
свалок и сточными водами, используемыми в оросительных системах. В развитых
странах техногенные цинковые аномалии в почвах изменяются от 185 до 66400
мг/кг. При этом вырастающие на загрязненных почвах растения содержат
высокие уровни цинка, опасные для здоровья людей.
Цинк - один из самых физиологически и биохимически активных
элементов, незаменим в жизнедеятельности животных и растений. Цинк входит в
состав карбоангидразы эритроцитов, участвует в синтезе. РНК и входит в ее
состав, стабилизируя структуру. Дефицит цинка снижает скорость синтеза белка.
Цинк принимает участие в активации секреции инсулина. Относительно других
микроэлементов содержание цинка в организме человека значительно выше,
составляя 1,5-2,3 г на 70 кг массы. Особо чувствительны к дефициту цинка
поджелудочная железа, волосы, кости, плазма крови. Исследования А.О.Войнара
/1955/ показали обогащение цинком поджелудочной железы, гипофиза и половых
желез.
Недостаток
или
избыток
цинка
вызывает
нарушение
обмена
макроэлементов - кальция, фосфора, магния. Цинковый дефицит проводит к
угнетению роста, карликовости и половому недоразвитию. Избыток цинка
168
способствует
развитию
диабета,
атеросклероза,
гипертонии,
повышает
восприимчивость организма к инфекционным, заболеваниям. Наибольшую
экологическую опасность представляет канцерогенность цинка, поэтому он
входит в число приоритетных микроэлементов-токсикантов окружающей среды.
Марганец.
Марганец обнаружил в минерале пиролюзите в 1774 г. великий шведский
химик К.В.Шееле - первооткрыватель кислорода, хлора, молибдена и вольфрама.
Основное применение марганец имеет в черной и цветной металлургии как
легирующий
/облагораживающий/
металл.
Им
улучшают
механическую
прочность, жаростойкость, ковкость и твердость сталей и сплавов. Из
немагнитной марганцевой стали делают железнодорожные рельсы и вагонные
колеса, орудийные стволы и танковую броню, а также рабочие детали
камнедробильных агрегатов, шаровых мельниц и т.д. Значительно меньше
марганца /~5%/ потребляется в электротехнической /производство сухих батарей
и электродов/, керамической и химической промышленности.
Марганец образует более 150 минералов, но промышленное значение
имеют пиролюзит - МnО, псиломелан - MnO• MnO• nH2O, родохрозит - MnCO3,
браунит - Mn2O3, манганит - Mn2O3•H2O, вернадит - Н2MnO3+H2O, гаусманитMn3O4, родонит - MnSiO3.
Специфической
марганцевой
рудой
служат
океанические
железо-
марганцевые конкреции с главными рудообразующими минералами - вернадитом и гидрогетитом.
Кларк марганца в литосфере составляет 0,095%. Из магматических пород
наиболее богаты марганцем ультраосновные, из осадочных -глинистые сланцы. В
169
горных породах марганец ассоциирует с железом, причем отношение Mn/Feизменяется от 0,01 до 0,1, увеличиваясь от основных к кислым.
В осадочных породах поведение марганца и железа существенно
различается из-за большей растворимости соединений марганца, влияния
микроорганизмов на валентность элементов. Отношение Mn/Fe возрастает от
песчаников к карбонатным породам как следствие большей подвижности
марганца относительно железа в морских бассейнах.
В поверхностных условиях марганец присутствует в двух-, трех- и
четырехвалентных формах, что определяет сложную зависимость биосферной
миграции от окислительно-восстановительных условий среды. По данным
А.П.Виноградова средняя концентрация марганца в почвах Русской равнины
составляет 850 мг/кг, изменяясь от 100 мг/кг в сероземах до 4600 мг/кг в лесных
почвах. Среднемировое содержание марганца в почвах оценивается в 850 мг/кг.
Нормальная регуляция функций живых организмов - животных и растений
- по данным В.В.Ковальского сохраняется при концентрации марганца в почвах в
пределах 4 - 3000 мг/кг. Растения активно поглощают марганец, среднее
содержание которого в растительности суши составляет 97 мг/кг сухой массы. Из
пищевых продуктов растительного происхождения марганцем обогащены:
зерновые, бобовые, корнеплоды / кроме картофеля/, орехи. Речные воды
Европейской России содержат около 430 мкг/л марганца.
Концентраторами марганца в поверхностных условиях служат пиролюзит
и
различные
формирование
Основными
гидрооксиды,
которых
образующие
определяется
марганцевые
осадочные
биогеохимическими
руды,
процессами.
носителями марганца в атмосфере служат аэрозольные частицы,
170
образующиеся при выветривании горных пород. Из атмосферы на поверхность
Мирового океана ежегодно выпадает около 800 тыс. т. марганца.
Марганец присутствует в почвах в виде оксидов и гидрооксидов,
поведение
которых зависит от окислительно-восстановительных условий,
кислотности и жизнедеятельности микроорганизмов, способных восстанавливать
его в анаэробных условиях. При известковании почв подвижность марганца
уменьшается и в условиях РН=7-8 он осаждается. Почвенно-геохимический
барьер для миграционного потока марганца определяется щелочной реакцией
почвенного раствора, наличием карбонатов и содержанием гумуса. Гумусовые
горизонты почв обычно богаче марганцем, чем элювиальные.
Биологическая роль марганца известна с конца прошлого века, когда
выяснилось его влияние на рост, развитие и продуктивность растений. Марганец
является физиологически необходимым элементом для всех животных и
растений. Он входит в состав металлоферментов и повышает активность
карбоксилазы,
декарбоксилазы,
дегидрогеназы,
усиливает
липидный
и
углеводный обмен, участвует в процессе фотосинтеза и костеобразования. В
составе фермента гидроксиламинредуктазы он участвует в реакциях азотного
обмена.
Марганец необходим для синтеза РНК и ДНК, образования аскорбиновой
кислоты и других витаминов. Он улучшает питание растений, увеличивает их
морозо-, засухо-, солеустойчивость, повышает урожайность и продуктивность
сельскохозяйственных культур. Марганец имеет более высокий окислительновосстановительный потенциал относительно железа, поэтому влияя на окисление
двухвалентного железа он регулирует равновесие Fe
2+
== Fe3+. Поэтому избыток
171
марганца у растений способствует недостатку железа.
Нормальное развитие травянистых растений происходит при соотношении
Mn/Fe в пределах 0,4-0,7. У культурных растений марганцовый токсикоз
наблюдается при отношении Mn/Fe в листьях более 30, повышение этого
отношения до 100 вызывает гибель растений. Почвенные микроорганизмы
/бактерии, грибы, дрожжи, актиномицеты/ окисляют и аккумулируют марганец.
Значение
марганца
для
почвенного
плодородия
определяется
его
собственными физиологическими свойствами, а также влиянием на катионный
обмен кальция и магния, некоторых микроэлементов и равновесие системы EhрН. Животным организмам марганец физиологически необходим как активатор
процессов окисления. Он входит в состав ферментов - дипептидазы, аргиназы,
оксидазы, фосфатазы, способствует развитию костной ткани и половых функций.
Марганцевый дефицит у животных вызывает поражение костного скелета.
Оптимальной считается концентрация марганца в сухом веществе корма в
пределах 20-100 мг/кг. Избыток марганца вызывает у животных снижение уровня
гемоглобина, угнетение роста, патологию щитовидной железы.
У человека марганцевая недостаточность неизвестна. Мировые данные,
показывают довольно узкие, нормальные пределы /2-3 мг в сутки/ поступления
марганца в ежедневном пищевом рационе взрослого населения. Изучение
отдельных групп населения, получавших с пищей до 10 мг в сутки марганца, не
обнаружило проявлений токсичности. Однако избыток марганца в организме
человека отрицательно влияет на баланс иода, способствуя развитию кариеса. В
организм горняков, добывающих марганцевую руду, через легкие и желудочнокишечный тракт поступает пыль оксидов марганца, вызывающая хроническое
172
отравление /марганцевая пневмония, цирроз печени/, переходящее в тяжелое
психическое расстройство по неврологическим нарушениям сходное с болезнью
Паркинсона.
Изучение биологических показателей местного населения в районе
Чиатурского марганцевого месторождения обнаружило эндемическое увеличение
щитовидной железы у значительного числа лиц. В Чиатурском районе истинный
зоб установлен у 18% детей, и у 18% взрослых, а также обнаружено значительное
развитие кариеса у младших школьников, что подтверждает известную связь
кариеса с патологией щитовидной железы. Обследование физического развития
детей в Чиатурском районе показало отрицательное воздействие избытка
марганца на рост и половое развитие, вызванное патологией щитовидной железы.
За
пределами
марганцевых
биогеохимических
аномалий
вокруг
месторождений, этот жизненно важный химический элемент, очевидно, не
создает экологических проблем для растений, животных и человека. Однако,
необходимо учитывать мутагенность марганца, которая может проявляться при
низких концентрациях.
Хром.
Яркие, оранжево-красные, блестящие кристаллы неизвестного минерала из
Березовских рудников Урала привлекли внимание российского минералога и
химика, академика И.Г.Лемана. В 1766 году И. Г. Леман описал химические и
физические свойства красной свинцовой руды, ее парагенезис и морфологию в
разных жилах Березовского завода. Спустя 30 лет в красной свинцовой руде
французский химик Н.Воклен открыл твердый, тугоплавкий металл, названный
хромом / от греческого "цвет", "краска"/ за разноцветную окраску его соединений.
173
Через 40 лет после открытия хрома, красная свинцовая руда получила свое
современное имя - крокоит, тоже по цвету / от названия растения крокус-шафран,
дающего оранжевую краску/.
Литосфера содержит 0,01% хрома, который входит в состав 30 минералов,
но только хромит, хромшпинелид или хромистый железняк /FeCr2O4/ служит
промышленной рудой. Месторождения хромитов приурочены к ультраосновным
магматическим породам, образующим хромитовые пояса Урала, Турции, Балкан.
Освоение хромитовых месторождений Среднего Урала началось в первой
половине XIX века. Недалеко от Перми была открыта Сарановская группа
месторождений и организовано химическое производство хромистых солей. К
началу XX века Россия вышла на первое место в мире по добыче хромитов.
Недалеко от Челябинска в 1910 году пустили первый завод, выплавляющий
феррохром. Всего на Урале насчитывается 25 районов добычи хромитов.
В советское время большой рудный район был освоен в Мугоджарах,
восточнее Актюбинска, где построили крупнейший ферросплавный завод.
Мировое производство хрома в начале 1990-х годов составило 12 млн. т, из них
1/4 часть выплавлена в России.
Основное количество / 80%/ хрома в виде металла или легирующего
сплава с железом - феррохрома используется в металлургии для производства
нержавеющей стали и других сплавов. Магнезито-хромитовыми кирпичами
создают огнеупорное покрытие сводов мартеновских печей.
Третьим потребителем хрома служит химическая промышленность,
выпускающая бихроматы калия и натрия, оксид хрома. Хромовые соединения
используют для дубления кож /хромовая кожа/, приготовления красителей, а
174
также хромирования металлических изделий.
Геохимически хром сидерофильный элемент, концентрирующийся в
ультраосновных породах, где его содержание /3,4 г/кг/ в 300 раз выше, чем в
гранитах. В осадочных породах хром накапливается в глинах. В природных
условиях хром образует две устойчивые валентные формы: Cr3+/хромиты/ и Cr6+
/хроматы/. Трехвалентный хром концентрируется в минерале хромите /FeCr2O4/ и
других минералах, где он изоморфно замещает железо и алюминий. С
трехвалентным железом и алюминием трехвалентный хром близок ионным
радиусом и геохимическими свойствами.
Среднемировой уровень хрома в почвах оценивается величиной 90 мг/кг.
Трехвалентный хром обладает слабой подвижностью и доступностью для
растений. Шестивалентный хром напротив легко мобилизуется и включается в
биологический круговорот, создавая основные экологические проблемы для
растений, животных и человека. Широкое промышленное использование создает
антропогенное загрязнение хромом природной среды. Основную экологическую
опасность представляет хромовое загрязнение почв и водоемов, куда попадают
промышленные стоки и осадки гальванических цехов, отходы кожевенных,
красильных, и химических производств.
Хром входит в число жизненно необходимых микроэлементов. Он
незаменим
в
обмене
веществ
млекопитающих,
поскольку
участвует
в
метаболизме нуклеиновых кислот и углеводов, входит в состав ферментов.
Дефицит хрома способен вызвать сахарный диабет, а также атеросклероз сердца.
Избыток хрома нарушает процессы окисления, угнетает тканевое дыхание,
подавляет энергетический обмен в клетках.
175
Токсичность хрома существенно отличается у разных валентных форм.
Соединения более подвижного шестивалентного хрома примерно в 100 раз
токсичнее трехвалентного. Шестивалентный хром обладает общетоксическим
действием, вызывает воспаление желудочно-кишечного тракта, дистрофические
изменения почек и печени, проявляет канцерогенность и мутагенность.
Никель.
Медно-красную руду, из которой не получилось ни меди, ни железа
немецкие горняки прозвали "купферникель" или чертова медь. В тайну
купферникеля проник в 1751 году шведский химик А. Кронстедт, который
обнаружил в красном минерале серебристо-белый тугоплавкий химически
стойкий металл, получивший имя саксонского горного духа - Никеля.
Купферникель представляет арсенид никеля и сейчас называется никелин. В
литосфере основными минеральными формами никеля служат сульфиды,
арсениды и железо-магнезиальные силикаты. Известно 45 никелевых минералов,
но промышленное значение имеют 7 - это никелин - NiAs , хлоантит NiAs2,
пентландит или железо-никелевый колчедан /сульфид железа и никеля / (FeNi)S,
сульфид никеля миллерит NiS, силикат никеля гарниерит или нумеит Ni4(Si4O10)•
(OH)4 •H2O, ревдинскит (Ni Mg)6 •(Si4O10)• (OH)8, аннабергит Ni3(AsO4) •8H2O.
Основные промышленные типы никелевых месторождений связаны с
сульфидными
медно-никелевыми
рудами
в
ультраосновных
породах,
гидротермальными жилами гранитоидов "пятиэлементной" формации / Co - Ni Ag - U- Bi /, и силикатными рудами коры выветривания ультраосновных пород.
Россия раcполагает крупнейшими месторождениями сульфидных медноникелевых руд /Норильское, Талнахское, Октябрьское в Красноярском
176
крае, Печенга, Мончегорское на Кольском полуострове.
Основное количество никеля расходует металлургическое производство
сталей и сплавов для военной техники /броневая и орудийная сталь, сплавы в
реактивной авиации и ракетостроении/, атомной, химической и радиоэлектронной
промышленности. Из никеля делают щелочные аккумуляторы, антикоррозионные
покрытия металлоизделий, чеканят монеты.
Кларк никеля в литосфере составляет 8•10-3%, геохимически никель
проявляет халькофильные и сидерофильные свойства, концентрируясь /до 2000
мг/кг/ в ультраосновных породах в качестве изоморфной примеси в минералах
пироксене и оливине. В гранитоидах содержание никеля падает до 15-5 мг/кг,
примерно как в песчаниках и карбонатных осадках. Глинистые породы
накапливают никель до 70-90 мг/кг.
Никель концентрируется также в каустобиолитах - каменном угле и нефти,
где он входит в состав геопорфиринов, органических пигментов. Порфирины
играют важную роль в жизнедеятельности живых организмов. В группу
порфиринов входят растительный пигмент хлорофилл и животный пигмент гемин, основа гемоглобина, красного пигмента эритроцитов крови человека и
высших животных. Никель накапливается в металлопорфиринах углей, нефтей и
битумов конкурируя с ванадием в порфириновой микроэлементной ассоциации /
Ni, V, Mo, Cr, Co /. Средние концентрации никеля в каменных углях составляют
16 г/т и 90 г/т в золе углей. В нефтях Урало-Поволжья, обогащенных ванадийникелевыми
порфиринами,
никель
и
ванадий
присутствуют
в
весовых
количествах, превышающих n •10-3%.
В коре выветривания двухвалентные ионы никеля, марганца и железа
177
хорошо мигрируют в водных растворах. Геохимическая ассоциация никеля с
железом и марганцем, определяет его доступность растениям. Другая часть
почвенного никеля может находится в легкоподвижных хелатных комплексах,
также хорошо поглощаемых корнями растений. Среднемировой почвенный
уровень никеля оценивается в 20 мкг/кг, его накопление определяется
глинистостью, гумусом, а также геохимическими условиями кор выветривания на
основных и вулканических породах. Естественное обогащение никелем имеют
торфяные серпентиновые и солончаковые почвы.
В современных условиях никель в значительных количествах рассеивается
в
биосфере
при
добыче
медно-никелевых
руд,
деятельности
металлообрабатывающих, заводов, сжигании каменного угля и нефти. Некоторые
виды фосфорных удобрений и осадки сточных вод также могут загрязнять
пахотные земли никелем.
Экологические свойства никеля вполне соответствуют злому нраву
саксонского горного духа. Никель - физиологически необходимый элемент для
птиц, млекопитающих, некоторых микроорганизмов, высших растений. В
животных организмах никель входит в состав ферментов, гормона инсулина,
участвует в образовании спиральной структуры нуклеиновых кислот, играет
важную роль в окислительных процессах. Никель незаменим в деятельности
фермента
уреазы,
катализирующего
гидролиз
мочевины
до
аммиака
и
углекислоты.
Никель необходим микроорганизмам, влияющим на нитрификацию и
минерализацию азота, а также на метаболизм водорода и мочевины в организме
млекопитающих. Токсичность избытка никеля для человека проявляется в
178
поражениях нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной
систем. Происходят изменения в кроветворении углеводном и белковом обмене,
нарушаются
функции
щитовидной
железы
и
репродуктивные
функции,
развиваются аллергические реакции. Никель также проявляет канцерогенные,
терратогенные, эмбриоцидные свойства. Мутагенность никеля установлена для
микроорганизмов, почвенных ферментов и растений.
В лесных фитоценозах в окрестностях никелевых комбинатов резко
уменьшается продолжительность жизни хвойных деревьев. Фитотоксичность
никеля проявляется в подавлении фотосинтеза /падение концентрации железа/,
нарушении метаболизма, угнетении роста, снижении азотфиксации.
Кобальт.
Саксонские горняки порой находили странную руду. По цвету напоминала
серебряную, но от удара кайлом появлялся ядовитый чесночный запах. Серебро
из руды не выплавлялось. Рудокопы знали, что недра стерегут подземные духи и
злые коварные гномы, что нечистая сила вредной рудой запугивает, путает
горняков, уводит от настоящих подземных богатств. Бесполезную руду прозвали
"кобольд", кобальт.
В середине ХVI века оказалось, что из толченого кобальта получается
хорошая синяя краска для стекла и керамики. Краску назвали сафрой от имени
синего драгоценного камня сапфира.
В 1735 году шведский химик Г.Бранд выделил из ядовитой руды металл
кобальт, а руда - арсенид кобальта и никеля теперь называется шмальтин /от
итальянского смальта - синяя кобальтовая краска/.
В литосфере кобальта в пять раз меньше, чем хрома и в четыре раза
179
меньше, чем никеля /кларк кобальта 2 • 10-3%/. Из 27 кобальтовых минералов
промышленное значение имеют: шмальтин - CoAs2-3, кобальтин или кобальтовый
блеск - CoAsS , линнеит - Co3S4 ,асболан - m(CoNi)O•MnO2•H2O , эритрин или
розовые кобальтовые цветы - Co3(AsO4)2•8H2O.
Кобальтовые руды обычно имеют гидротермальную природу и связаны с
гранитоидами. В российских месторождениях кобальт встречается в сульфидных
и силикатных рудах никеля месторождений Норильско-Талнахской, Печенгской и
Мончегорской групп, в силикатных никелевых рудах Кротовского месторождения
на Урале.
Кобальт тугоплавок и устойчив к коррозии, окисляясь при температуре
более З00 °С. Он имеет аномальную высоту точки Кюри, оставаясь магнитным до
температуры 1121 °С. Поэтому кобальт входит в жаропрочные магнитные стали,
используется во многих тугоплавких, коррозионноустойчивых сплавах. Сплавы
кобальта с вольфрамом, никелем, хромом, молибденом, титаном используют в
реактивных двигателях, ракетной и атомной технике. Сверхтвердые сплавы
кобальта - стеллиты и победиты используются в производстве жаростойкого,
быстрорежущего инструмента, устойчивых к истиранию подшипников, шестерен,
валов.
Кобальт по-прежнему широко используется для изготовления красящих
веществ, в стекольном и керамическом производстве, на что расходуется в 4 раза
меньше кобальта, чем на сплавы, или 20% всего производства этого металла.
В литосфере кобальт вместе с железом и никелем накапливается в
ультраосновных породах /до 100-200 мг/кг/. Кислые и средние магматические
породы относительно бедны кобальтом /1 - 15 мг/кг/. В осадочных породах, где
180
кобальт ассоциирует с глинистыми минералами и органическим веществом, его
также относительно немного/0,1-20мг/.
Геохимия кобальта тесно связана с поведением окисленных форм железа и
марганца, что проявляется в характере распределения этих элементов в
генетических горизонтах почв. На подвижность кобальта влияет также
концентрация глинистых минералов, которые легко сорбируют и слабо
удерживают его. Органические хелаты кобальта, образуемые с почвенным
гумусом, обладают высокой подвижностью и легко поглощаются.
Среднемировой уровень кобальта в почвах составляет 10 мг/кг, причем
считается, что снижение концентрации до 5 мг/кг создает условия для
эндемического дефицита кобальта в рационе пастбищных животных, которые в
этих условиях страдают анемией, что может привести к гибели.
Для животных и человека кобальт жизненно-необходимый элемент. Он
входит в состав витамина В12, оказывает влияние на белковый, жировой,
углеводный обмен, влияет на размножение и рост. Недостаток кобальта угнетает
синтез витамина В12, приводит к
анемии, эндемическому зобу, нарушению
памяти и поражению костной ткани. Суточная норма кобальта для человека
составляет 7-15 мкг.
Загрязнение кобальтом природной среды происходит при сжигании угля и
мазута, вблизи металлургических производств. По сравнению с другими
микроэлементами кобальт не создает значительного загрязнения биосферы.
Химическая кобальтовая интоксикация при поступлении высоких концентраций
его соединений через рот вызывает поражение желудочно-кишечного тракта,
почек и кроветворных органов.
181
Кобальтом богаты растительный продукты - красные перец, щавель,
редька, зеленый лук, свекла, лесные орехи, капуста, картофель, морковь.
Наибольшими содержаниями витамина B12 обладают мясные продукты - печень,
почки, говядина, съедобные моллюски.
Молибден.
Молибденом в древности называли "пишущие" минералы - графит,
галенит, молибденит. В 1778 году знаменитый шведский химик К.В.Шееле
получил из молибденита молибденовую кислоту. Опыт по восстановлению
кислоты до металла К.В.Шееле попросил выполнить своего коллегу Г.Я.Гельма,
который в высокотемпературной печи приготовил металлический молибден.
В 1920-х годах кристалл молибденита использовали в качестве
детектора слышимости в детекторных /безламповых/ радиоприемниках. Сейчас
молибденит находит применение наряду с графитом, как высокотемпературная
смазка.
Металлический молибден применяют в электровакуумной /молибденовое
стекло, электроды, рентгеновые трубки, радиолампы/ технике, космической и
атомной промышленности. Молибден и его соли служат катализаторами
химических
и
нефтеперерабатывающих
производств,
их
используют
в
керамической, кожевенной, текстильной промышленности.
Известно 20 молибденовых минералов, но почти весь металл добывают из
дисульфида молибденита или молибденового блеска MoS2. Промышленные
концентрации молибденита генетически связаны с кислыми гранитными
породами, образуя скарновые, грейзеновые и гидротермальные месторождения.
В России молибденовые месторождения разрабатываются в Забайкалье
182
/Жирекенское, Давендинское/, на Северном Кавказе/Тырнауз/, в Красноярском
крае /Сорское/, Горном Алтае, на Дальнем Востоке.
Основной потребитель молибдена - металлургическое производство сталей
и сплавов. Легированные молибденом конструкционные стали обладают высокой
прочностью, жаростойкостью, коррозионной устойчивостью. Они используются в
авиационной и автомобильной промышленности. Из особо прочных и пластичных
сталей делают броневые листы, орудийные стволы, котлы высокого давления,
турбины, судовые валы, подшипники.
Впервые легированную молибденовую сталь выплавили на Путиловском
заводе в Санкт-Петербурге в 1885году, а в 1900 году на всемирной выставке в
Париже демонстрировались резцы из молибденовой стали, которые закаливались
во время работы. Однако, как выяснил русский металлург П.П.Амосов,
молибденовая сталь еще в глубокой древности использовалась для изготовления
булатных мечей.
Кларк молибдена в литосфере составляет 1,5•10-4%, увеличиваясь от
основных пород к кислым. В зоне гипергенеза молибденит легко окисляется,
образуя легкорастворимые силикаты и молибдаты, которые образуют вторичные
минералы и мигрируют с поверхностными водами. С органическими веществами
молибден образует металлоорганические комплексы, в виде которых он
накапливается в каустобиолитах и фосфоритах в осадочном процессе.
Геохимически молибден проявляет литофильные и халькофильные
свойства, в основном определяемые его миграцией в анионных формах.
Среднемировой уровень молибдена в почвах составляет 2 мг/кг, увеличиваясь в
районах развития гранитных пород и богатых органикой сланцев. Очевидно,
183
поведение молибдена в почвах определяется его взаимодействием с органическим
веществом и гидрооксидами железа. Поглощение молибдена растениями зависит
от кислотности и влажности, поэтому на щелочных почвах он относительно
доступнее, чем в условиях пониженной кислотности, особенно при высоком
содержании оксидов железа.
Антропогенное загрязнение молибденом связано о горнодобывающей
деятельностью, предприятиями цветной металлургии, металлообработкой, а
также нефтеперегонными заводами. Использование угольной золы тепловых
электростанций для мелиорации почв должно сопровождаться микроэлементным
мониторингом, поскольку щелочная реакция золы резко увеличивает поглощение
молибдена растительностью.
Молибден жизненно необходим растениям, животным и человеку. В
растениях молибден участвует в азотном обмене деятельностью фермента молибденсодержащей нитрогеназы, а также способствует синтезу белка в виде
фермента
нитратредуктазы,
молибдофлавопротеином.
накопление
нитратов,
которая
Недостаток
угнетает
является
молибдена
образование
в
по
строению
растениях
аминокислот,
что
вызывает
ведет
к
уменьшению синтеза хлорофилла, увяданию листьев, снижению плодоношения.
У
травоядных
животных
может
насупить
молибденовый
токсикоз
или
молибденозис, когда растительность накапливает подвижные формы молибдена
на щелочных почвах. На развитие молибденового токсикоза влияет пониженное
отношение Cu/Mo в подножном корме и низкий уровень сульфат-иона в почве.
В организме животных молибденсодержащий фермент ксантиноксидаза
регулирует превращение пуриновых оснований в мочевую кислоту. Избыток
184
молибдена в организме человека повышает ферментативную активность, что
вызывает патологию в виде подагры и др. Потенциально токсичным для человека
считается
физиологический
уровень
молибдена
в
пределах
5-20
мг/кг.
Экологическая опасность молибдена относительно невелика. В обогащенных
молибденом биогеохимических провинциях /например, в Армении/ среди
местного населения распространена эндемическая подагра, как результат избытка
молибдена в почвах.
Мышьяк.
Мышьяк используется в медицине, металлургии, сельском хозяйстве
/борьба с грызунами, насекомыми/ с Ш-П тысячелетий до н.э. Токсичность
неорганических соединений мышьяка также знакома людям
с древнейших
времен. Особенно известен своей токсичностью оксид трехвалентного мышьяка
As2O3 , называемый "белый мышьяк". С середины 1970-х гг., когда соединения
мышьяка стали применяться в микроэлектронике, радиоэлектронике, голографии
и волоконной оптике, появились исследования экологических свойств мышьяка,
изучение его
биологической активности. Одновременно в передовых странах
ужесточились меры экологического контроля, уменьшилось использование
мышьяка в сельском хозяйстве.
Известно свыше 160 минералов, содержащих мышьяк, в основном в виде
сульфидов и реже оксидов: реальгар - As4S4, аурипигмент - As4S4, арсенопирит FeAsS, скородит - Fe3AsO4•H2O, теннантит - 3Cu2SAs2S3, энаргит - 3CuSAs2S6,
прустит - 3Ag2SАs2S3 и др.
90% мирового производства мышьяка связано с переработкой руд цветных,
металлов - теннантита, энаргита, прустита, где мышьяк является побочным
185
продуктом производства. В России имеются мышьяково-медные и золотомышьяковые /Урал, Западная и Восточная Сибирь, Чукотка, Колыма/, мышьяково
- оловянные /Забайкалье/, реальгар-аурипигментовые /Якутия, Приморье/ и др.
месторождения.
Являясь элементом переменной валентности и находясь в периодической
системе
на
границе
металл-неметалл,
мышьяк
обнаруживает
свойства,
характерные как для металлов, так и для неметаллов. Поэтому биогеохимические
характеристики мышьяка
весьма различны
в биологических процессах и
экологических системах.
Содержание
мышьяка
в
земной
коре
составляет
1,5•10-4%,что
соответствует 33-му месту по распространенности химических элементов.
Наиболее высоким содержанием мышьяка обладают осадочные горные породы,
особенно сланцы и глины /до 13 • 10-4%/.
Содержание мышьяка в почвах Русской равнины довольно однообразно и
колеблется в пределах (1 -10) • 10-4% при среднефоновом уровне 3 •10-4%.
Более высокие содержания мышьяка характерны для черноземов и серых лесных
почв, низкие преобладают в почвах тундры и подзолистых. Для всех почв, кроме
тундровых, проявляется тенденция к увеличению содержания мышьяка в верхних
горизонтах почв, наиболее обогащенных органическим веществом, что указывает
на поступление мышьяка с растительными остатками. Среднее содержание
мышьяка в почвах мира составляет 5 мг/кг.
Существуют биогеохимические провинции о высоким содержанием
мышьяка - Фергана, Кустанайская обл., где почвы содержат до 20 мг/кг мышьяка.
В вулканических районах /Мексика, Италия, Япония/ содержание мышьяка в
186
почвах также на уровне 20 мг/кг. В долине Вайотапу в Новой Зеландии почвы
имеют до 10000 мг/кг. мышьяка.
Содержание мышьяка в гидросфере значительно ниже, чем в литосфере, в
среднем, его концентрация в морской воде составляет 2-Змкг/л. Более высокие
содержания мышьяка характерны для донных, отложений. Осадки Азовского
моря и Атлантического океана богаче мышьяком, чем
морская вода
соответственно в 1300 и 200-250 раз.
Среднефоновый уровень мышьяка в реках составляет 10 мкг/л. Речные
осадки
также
месторождения
как
морские
обогащены
мышьякосодержащих
мышьяком.
минеральных
В
вод
России
с
имеются
концентрацией
мышьяка 0,7 мг/л - 70 мг/л.
Фоновое содержание мышьяка в растениях составляет 0,01 - 5 мг/кг сухой
массы. Грибы накапливают до 400 мг/кг мышьяка. Некоторые морские водоросли
имеют до 100мг/кг
сухой массы мышьяка.
Среднее содержание мышьяка в
пресноводных организмах составляет 1 мг/кг сухой массы, в морских оно
поднимается до 100 мг/кг и выше. Печень рыб нередко содержит вдвое больше
мышьяка, чем мышечная ткань.
В организме высших животных содержится n •10-6 - n •10-5% мышьяка,
который присутствует во всех органах и тканях. Среднестатистический человек
носит в себе 14-21 мг мышьяка на одном уровне с I, Sn, Cd, Mn, превышая
содержание
Cr, Co, Mo. В отличие от других микроэлементов
мышьяк не
накапливается в органах и тканях, он достаточно быстро выводится из организма.
Представление о мышьяке как о жизненноважном элементе сложилось в
1970-х годах. Физиологический уровень мышьяка составляет 0-2мкг/г., пороговый
187
- 3 мкг/г, показатель острого или хронического воздействия - 12мкг/г. В животных
организмах мышьяк служит регулятором деятельности ферментов /энзимов/ в
процессе метаболизма аргинина - незаменимой аминокислоты, присутствующей в
организме в свободном виде и в составе белков. Аргинин участвует в синтезе
мочевины и других процессах азотистого обмена.
Многие признаки дефицита мышьяка сходны с проявлениями цинковой
недостаточности - это депрессия роста, угнетение синтеза мочевой кислоты. В
малых дозах мышьяк положительно влияет на кровеобразовательную функцию,
способствуя увеличению количества гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов,
улучшает обмен веществ, увеличивает скорость роста тканей, способствует
чистоте кожи и росту волос, толщине костей.
Токсичность мышьяка проявляется в действии на центральную и
периферическую
нервную
систему,
он
вызывает
поражение
сердца
и
периферических сосудов, печени, верхних дыхательных путей, кожи, желудочнокишечного тракта, влияет на кроветворение и хромосомы.
Основная
экологическая
опасность
мышьяка
в
природной
среде
определяется его мутагенностью и терратогенностью для животных и человека.
Согласно Харрису/ / мышьяк замыкает ряд токсикантов по степени опасности в
окружающей среде: Hg > Cd> Cu> Pb >Zn> Se> As.
Селен.
Кларк селена в литосфере равен кларку ртути и составляет 5•10-6%.
Распределение селена в изверженных породах довольно однообразно, в
осадочных он концентрируется в глинах, где его содержание на порядок выше,
188
чем в песчаниках и известняках. Наибольшие концентрации селена встречаются в
самородной сере и сульфидных минералах, где он накапливается до 200 мг/кг.
Селен образует около 40 собственных редких минералов - селенидов,
аналогов сульфидов. Более часто встречаются клаусталит - PbSe (~28% Se),
клокманит - CuSe (55% Se).
На геохимию селена в коре выветривания существенно влияют процессы
микробиологического метилирования с образованием органических хелатов /
(СН3)2Se/.
Среднемировой уровень селена в почвах оценивается в 0,4 мг/кг. Селен
присутствует в кислых почвах в виде малоподвижных и труднодоступных для
растений селенидов и сульфидов. В нейтральных почвах преобладают селениты /
SeO32- /, поглощаемые гидрооксидами и оксидами железа и также не усваиваемые
растительностью. Для щелочных хорошо дренируемых почв характерны
легкорастворимые, хорошо поглощаемые растительностью селенаты / SeO42-/.
Селен - химический аналог серы, которую он заменяет в биологически
важных соединениях - серусодержащих аминокислотах и ферментах, витамине
B1. В 1950-х годах китайские ученые установили влияние недостатка селена в
пище на развитие болезни Кешана / увеличение размеров сердца, аритмия, боли в
мышцах/ и болезни Кашина-Бека/некроз и дегенерация хрящей и костей/. Но
только в 1974 году удалось установить механизм физиологического действия
селена, когда сумели выделить селенсодержащий фермент - селензависимую
глутатионпероксидазу, разрушающую в организме перекись водорода, которая
агрессивно
разъедает
мембрану
клетки.
Защитные
свойства
фермента
взаимосвязаны с антиокислительными свойствами витамина Е. Поэтому
189
недостаток витамина Е усугубляет признаки селенового дефицита и наоборот.
Суточная норма селена для человека составляет 50-200 мкг. Избыток селена
вызывает токсикоз, недостаток способствует развитию тяжелых заболеваний,
особенно кардиологических и онкологических.
Существует обратная зависимость между обеспеченностью селеном и
количеством инфарктов. Уровень селена в организме влияет на развитие раковых
заболеваний желудочно-кишечного тракта, простаты, молочной железы, легких.
Защитные свойства селена помогают организму в таких болезнях как полиартрит,
гепатит, катаракта. В условиях дефицита селен распределяется в организме по
жизненноважным
органам
-
мозгу,
щитовидной
железе,
семенникам,
надпочечникам, что свидетельствует о высокой физиологической роли селена.
В биосфере обнаружены биогеохимические селеновые провинции с
высокими концентрациями биологически доступного селена. Это Южная Дакота,
Колорадо, Аризона в США, Канадский Вайоминг, часть Колумбии, Венесуэллы,
Израиля, некоторые провинции Китая, Барыкинская долина в Туве.
В условиях кислых почв селен образует плохо растворимые и слабо
доступные
растениям
устойчивые
комплексы
с
гидрооксидом
железа,
характерные для земель Полесья /Беларусь, север Украины, Брянская область
России/.
Аналогичные
селенодефицитные
территории
представляют
Скандинавские страны, Новая Зеландия, западная Австралия, районы Монголии и
Китая. В России селенодефицитные провинции находятся в Бурятии, Читинской
области, Хабаровском крае, Карелии, Мурманской, Архангельской и Брянской
областях.
Основным источником селена для человека служат продукты питания, в
190
частности, хлеб, который в зависимости от места произрастания зерна имеет
разную концентрацию селена. В пшеничной муке содержание селена изменяется
от 50 до 600 мкг/кг. Очень бедна селеном сельхозпродукция Беларуси,
Прибалтики, Калининградской, Ленинградской, Брянской областей России.
Наиболее богатые селеном пшеница, рожь и сухое молоко производятся в России
в черноземных районах Поволжья, Курганской и Оренбургской областях, что
определяется накоплением органических комплексов селена в почвах, богатых
гумусом. Также
богата селеном /200-500 мкг/кг/ импортная мука из США и
Австралии. Особенно богат селеном белково-жировой концентрат морских рачков
- криля, разработанный Всероссийским институтом рыбного хозяйства и
океанографии.
Он
служит
прекрасным
источником
пищевого
белка
с
оптимальным аминокислотным составом, где концентрация селена достигает 2
мг/кг. Бывают богаты селеном некоторые грибы - шампиньоны, белые, сморчки.
Жители районов с селенодефицитными почвами имеют недостаток селена
в
организме,
достигающий
20-50%
у
постоянного
населения
Карелии,
Архангельской, Мурманской, Калужской, Челябинской, Брянской областей.
Установлен более высокий уровень селена в крови горожан относительно
сельских жителей, что связано с относительным разнообразием пищи.
Уникальны защитные свойства селена по отношению к тяжелым металлам
и радионуклидам. Селен способствует выведению из организма тяжелых
металлов /Cd, Hg, As, Pb / , образуя с ними биологически нейтральные комплексы
MeSe, наподобие сульфидных. Механизм радиозащитного, радиопротекторного
действия селена не ясен, но исследования показывают, что селенсодержащие
препараты ослабляют воздействие радиации. По иронии судьбы, пострадавшее от
191
Чернобыльской катастрофы Полесье - район кислых селендефицитных почв.
Государственный опыт преодоления дефицита селена имеет Финляндия,
где импорт пшеницы с высоким содержанием селена способствовал улучшению
здоровья населения. Другим источником селена для жителей Финляндии служит
лекарственный препарат "селена" из пекарских дрожжей, обогащенных селеном.
Дрожжи в процессе роста могут накапливать селен до концентрации 500 мг/кг в
хорошо усвояемой форме аминокислоты селенметионина. В Финляндии в 1985-91
гг. осуществлена специальная государственная программа по преодолению
селенового дефицита и оптимизации обеспеченности населения этим элементом.
Иод.
Первым фиолетовые пары неизвестного вещества наблюдал в 1811 г.
французский химик Б.Куртуа, заметивший, что медный котел, где выпаривали
щелок, приготовленный из морской капусты, быстро разъедается. Спустя два года
элементарную природу фиолетовых кристаллов определил Г.Дэви, а затем Ж.
Гей-Люссак, который назвал новый элемент иодом от греческого "иодес" филетовый.
Иод используется в медицине и фармакологии, в производстве красителей
и сверхчистых материалов - титана, циркония, кремния, в электротехнике для
изготовления йодных ламп накаливания и как микроэлементная добавка к
удобрениям.
Первоначально промышленным источником иода служили морские
водоросли, со второй половины XIX века стали использовать отходы селитряного
производства, а затем подземные воды. Российское йодное производство началось
в 1915 году в Екатеринославе, где иод извлекали из черноморской водоросли
192
филлофоры. В первые годы Советской власти иод добывали из нефтяных вод
Кубани, где его обнаружил в 1882 году русский химик А.Л.Потылицын. В 1930-х
годах добычей иода из подземных вод занимались три завода Бакинский,
Челекенский и Лапоминский под Архангельском. Технологию концентрирования
иода на угле разработал инженер В. П. Денисович.
Среднее содержание иода в подземных водах составляет 18 мг/л, достигая
1400 мг/л в месторождениях США. Наибольшими запасами иода в России
обладают артезианские бассейны Северного Кавказа /Азово-Кубанский, ТерскоПрикаспийский/, Предуральского прогиба, Западной Сибири, о-ва Сахалин.
Иод - элемент редкий и рассеянный, его кларк в земной коре составляет
1,4•10-5%, это меньше, чем кларк наиболее редких лантаноидов. Зато
микроколичества иода присутствуют в биосфере практически всюду.
Иод образует несколько самостоятельных минералов, среди которых
известны иодиды металлов /АgI,CuI /, полигалиды, иодаты и периодаты. Большая
часть иода изоморфно входит в состав многих минералов. В поверхностных
условиях иодные минералы легко растворяются, поэтому при выветривании
горных пород происходит активная миграция иода с поверхностными водами.
Значительное влияние на геохимию иода в коре выветривания оказывает сорбция
органическим веществом и глинистыми минералами.
Геохимические свойства иода как физиологически активного элемента
живого вещества в значительной степени определяются его поглощением в
биологических системах. Накопление иода в почвах и донных отложениях
обусловлено фиксацией органическим веществом или планктоном. Поэтому иод
накапливается в верхнем гумусовом горизонте почв. Почвы значительно
193
обогащены иодом, относительно горных пород и в среднем, содержат его 2,8
мг/кг при колебаниях от 0,1 до 40 мг/кг. Наиболее обогащены иодом почвы
океанических островов - Ирландии, Японии, Новой Зеландии, а также морских
побережий, что связано, с поступлением иода через атмосферу из морской воды.
В горных почвах Японии концентрация иода поднимается до 135 мг/кг, при
среднем значении 46 мг/кг.
Иод не считается жизненно необходимым элементом растений. Известны
единичные сведения о его фитотоксичности при удобрении почв золой морских
водорослей. В таких случаях наблюдались симптомы йодной токсичности в виде
хлороза взрослых листьев и изменения окраски молодых. Человеческий организм
обладает стабильной концентрацией иода
в крови / 10-5-10-6%/. Всего в теле
человека находится около 25 мг иода, больше половины которого входит в состав
гормонов щитовидной железы. Поступающий в организм иод поглощается
кровью, откуда избирательно извлекается щитовидной железой с накоплением
более чем в 10000 раз. В щитовидной железе ион иода окисляется до
молекулярного и иодирует аминокислоту тирозин с образованием гормонов тироксина и трииодидтиронина. Большое влияние на йодный обмен в щитовидной
железе оказывает центральная нервная система, на которую в свою очередь,
воздействует гормон тироксин.
Нарушение гормонального синтеза происходит при внутренней иодной
недостаточности, создаваемой некоторыми лечебными препаратами, а также в
случае внешнего дефицита иода в пищевой цени. В обоих случаях щитовидная
железа реагирует патологическим разрастанием - зобом, последствиями которого
бывают кретинизм и вырождение.
194
Главным источником поступления иода в организм животных и человека
служат пищевые продукты - яйца, молоко, растительность, рыба. Наиболее богата
иодом морская капуста, которая содержит его около 5 кг/т сухой массы. В
почвенно-геохимических условиях недостатка иода заболеваемость зобом
наблюдается как у людей, так и у животных. Биогеохимические провинции с
дефицитом иода известны в Прибайкалье и Забайкалье, Бурятии, Иркутской и
Читинской областях, Кабардино-Балкарии, Чувашии.
Фтор.
Элементарный фтор впервые получил французский химик А.Муассан в
1886 году. Однако, основной природный минерал фтора - плавиковый шпат или
флюорит средневековые металлурги давно использовали для понижения
температуры плавления руд. В 1529 г. Г.Агрикола писал о камнях флуорес,
которые полезны, когда плавятся металлы, потому что материал в огне становится
более текучим / флуор - по латински - течение/.
Флюорит / фторид кальция/ - основной минерал фтора и главное сырье для
его получения. Флюорит по-прежнему применяется в черной металлургии как
флюсовая добавка при выплавке сталей и сплавов. В цветной металлургии
флюорит служит сырьем для получения искусственного криолита, из которого
извлекают алюминий и глинозем. В химической промышленности из флюорита
получают элементарный фтор и плавиковую /фтористоводородную/ кислоту, из
которой готовят различные фторсодержащие соединения - хладоагенты фреоны,
специальные
виды
топлив,
полимеры
-
поливинилфторид,
тефлон,
фторсодержащие каучуки.
В атомной промышленности разделение изотопов урана проводят в виде
195
летучих гексафторидов. Из бездефектных кристаллов оптического флюорита
делают оптические линзы, пропускающие ультрафиолетовые и инфракрасные
лучи.
Кларк фтора в литосфере равен кларку марганца и составляет 9,5•10-2%.
Фтор - элемент литофил, тяготеет к кислым магматическим породам. Замещая
гидроксильные группы фтор входит в состав многих минералов. Наиболее
распространенными минералами фтора являются: флюорит -CaF2,
криолит -
Na3(AlF6), чароит - (Ca,Na,K,Sr,Ba )3(Si4O10)(OH,F)•H2O, топаз - Al2(F,OH)2(SiO4),
фосфатные минералы / фторапатит - Ca2Ca3F(PO4)3 /.
Почвы мира содержат около 0,032% фтора, концентрация которого зависит
от наличия глинистых минералов, кальция, фосфора и величины рН. Обычной
минеральной формой фтора в почвах служит фторапатит, но встречаются
ратовкит и алюмосиликаты. Фтор в поверхностных условиях малоподвижен и не
концентрируется в верхних горизонтах почв, особенно
кислых, откуда он вымывается в виде легкораотворимых фторидов натрия и
калия.
Токсичность фтора первыми ощутили ученые, занимавшиеся получением
элемента в свободном виде.
Тяжело отравились Г.Дэви, Л.Тенар и Ж. Гей-
Люссак, ирландским химикам братьям Нокс опыты с фтористым водородом
стоили жизни.
Основное загрязнение почв фтором создают алюминиевые заводы и
химические
производства
полимеров.
Вносят
свой
фосфорных
вклад
в
удобрений,
биосферное
плавиковой
загрязнение
кислоты,
фтором
металлургические, стекольные и керамические производства вместе в с
196
промышленным сжиганием каменного и бурого угля. Существенное почвенное
загрязнение фтором могут создавать фосфорные удобрения, осадки сточных вод и
фторорганические
пестициды.
Экологические
последствия
почвенного
загрязнения фтором определяются агрессивным влиянием плавиковой /фтористоводородной/ кислоты, которая образуется в почве из фтористых соединений.
Плавиковая кислота разрушает минеральную фазу почв, растворяя силикатные
минералы, что вызывает деструкцию минеральных комплексов гумуса и его
выщелачивание.
Избыток
фтора
также
отрицательно
сказывается
на
ферментативной активности почв.
К физиологическим свойствам фтора сперва обратились палеонтологи,
обнаружившие элемент 19 в зубах ископаемого слона, чей скелет нашли в
окрестностях Рима. Дальнейшие исследования показали, что фтор в виде
минерала фторапатита входит в состав костного скелета и зубной эмали
животных и человека. У людей зубы содержат 0,02% фтора, который организм
поглощает из питьевой воды. Дефицит фтора приводит к разрушению, кариесу
зубной эмали. В кариозных зубах понижено содержание фтора и стойкий
фторапатит частично замещен более растворимым кислотами гидроксилапатитом.
Однако, избыточное фторирование воды оказалось вредным, вызывая
острое заболевание - флюороз или пятнистую эмаль, когда происходит
разрушение эмали и зубов. В настоящее время фтор считают наиболее
фитотоксичным среди загрязнителей атмосферного воздуха / СО2, SO2, NOx/.
Токсическое действие воздушного фтора на растительность проявляется в
расстройстве дыхания, падении содержания хлорофилла, повреждении клеточных
мембран, уменьшении синтеза крахмала и ассимиляции питательных веществ,
197
распаде ДНК и РНК и синтезе высокотоксичного фторацетата. Растения чутко
реагируют на загрязнение фтором уменьшением скорости роста, падением
урожайности и воспроизводства. Характерные биологические реакции на
фторный токсикоз проявляются в повреждении листьев и плодов.
Экологическую опасность представляет накопление фтора в кормовой и
сельскохозяйственной растительности - элементах пищевой цепи домашних
животных и человека. Наиболее опасна аккумуляция овощной растительностью
фторорорганических соединений.
Хроническое отравление животных и человека фтором увеличивает
хрупкость костей и создает деформации скелета вместе с общим истощением
организма. Симптомы эндемического флуороза наблюдаются в вулканических
районах и местах залегания фторапатитов. Промышленный флуороз может
наступить
у
работников
контактирующих
с
фтористыми
соединениями,
например, при переработке фторапатита в суперофосфат, производстве эмалей и
цемента, в металлургии с фтористыми флюсами, в различных химикотехнологических процессах.
Ванадий.
В начале XIX века у шведских металлургов иногда получалась особенно
ковкая сталь. Ее исследовал в 1830 году шведский химик Н.Сефстрем и
обнаружил
неизвестное
вещество,
которое
назвал
ванадием
по
имени
скандинавской богини красоты - Ванадис. Спустя 39 лет английский химик и
минералог Г.Роско получил металлический ванадий.
Чистый, ванадий - светло-серый ковкий металл, в полтора раза легче
198
железа. Основное применение ванадий имеет в черной металлургии для
легирования сталей и сплавов. Ванадиевые сплавы отличаются высокой
твердостью, вязкостью, жаростойкостью и антикоррозионными свойствами. Их
применяют в кораблестроении, космической и авиационной технике, для
изготовления режущих инструментов. Хромованадиевая сталь используется в
военной технике для изготовления броневой защиты, бронебойных снарядов и т.д.
В химической промышленности большое значение имеют ванидиевые
катализаторы / например, V2O5 и Ag3VO4 /, используемые в производстве серной
и уксусной кислот, крекинге нефти.
Первый российский ванадий нашли в окрестностях перевала Тюя-Мун: /по
киргизски "Верблюжий горб"/. Из тамошних руд
"ферганское общество по
добыче редких металлов" получало соединения ванадия и урана для продажи за
границу. При советской власти ванадий обнаружили в керченских железных
рудах, что обеспечило производство отечественного феррованадия. Затем рудные
концентрации ванадия установили в месторождениях Красноярского края и
Оренбуржья.
Известно 70 минералов ванадия, но промышленное значение имеют
немногие - это роскоэлит - KV2(AlSi3O10)•(ОН)2, названный по имени английского
химика Г.Э.Роско, получившего металлический ванадий, карнотит - K2V2(VO4)2O4
•2H2O, назван в честь французского горного инженера и химика М.А.Карно,
натронит - VS4 или V2S5, ванадинит -Pb5(VO4)3Cl, кулcонит - Fe(Fe,V)3.•O4.
В России основное количество ванадия добывают при разработке.
комплексных
титано-магнетитовых
Забайкалья, Карелии.
и
ильменит-магнетитовых
руд
Урала,
199
Кларк ванадия в литосфере весьма высок - 1,9 • 10-2% - это больше, чем у
меди, цинка, свинца, никеля и хрома. Повышенные содержания и месторождения
ванадия связаны с основными породами, где он ассоциирует с железом, титаном и
алюминием. В осадочных породах ванадий концентрируется в глинистых осадках
и сланцах. Геохимические свойства определяются переменной валентностью
элемента, мигрирующего в катионной /VO2+ ванадил/ и / анионной / VO4.3- , VO3- ванадаты/ форме с проявлением литофильных и сидерофильных свойств.
Для ванадия также как и для никеля характерно
накопление в
каустобиолитах - каменном угле и нефти, где он участвует в образовании
металлпорфириновых комплексов / см. Никель/. В каменноугольной золе среднее
содержание ванадия составляет 100 - 200 г/т, а в самих углях 25 - 50 г/т.
Наибольшее обогащение ванадием имеют угольные включения, где его
концентрация достигает 1000 г/т или 7% на золу.
Ванадий хорошо накапливается в ванадил-порфириновых комплексах.
Поэтому высокие концентрации ванадия характерны для высокопорфириновых
нефтей, где он присутствует в количествах порядка З •10-3% и выше. В Германии
зола венесуэльской нефти, содержавшая 10% ванадия использовалась для
промышленного получения этого металла. Нефтяная зола может иметь
обогащение ванадием около 30%, что вдвое выше, чем максимальное содержание
этого металла в наиболее богатом ванадием минерале роскоэлите.
В коре выветривания ванадий обладает высокой подвижностью и
мигрирует в водной среде в виде истинных растворов и взвесей, а также
сорбируется гидрооксидами железа, титана и алюминия, образует комплексные
органические соединения в каустобиолитах и фосфоритах.
200
Среднемировой уровень ванадия в почвах оценивается величиной 90 мг/кг,
повышенные концентрации характерны для почв, развитых на коре выветривания
основных пород /до 460 мг/кг/, наиболее низкие содержания встречаются в
торфяных почвах.
Подвижность
и
усвоение
ванадия
растениями
определяется
его
почвенными формами в виде ванадил-катиона VO2+, образующего комплексы с
гуминовыми кислотами, а также анионами VO43-, VO3--.
Антропогенное поступление ванадия складывается из переработки руд,
цементного сырья, фосфоритов, сжигания угля, нефти и особенно мазута, т.е.
практически полностью определяется добычей и переработкой полезных
ископаемых.
Физиологическая роль ванадия продолжает оставаться не вполне ясной.
Доказана необходимость ванадия как регулятора фотосинтеза у зеленых
водорослей. Возможно ванадий служит катализатором в процессах азотфиксации,
однако у высших растений не обнаружено случаев ванадиевого дефицита, что
считается доказательством физиологической пассивности этого элемента. В
природных
условиях
фитотоксичность
ванадия
не
установлена,
но
в
экспериментах с его высокими концентрациями наблюдалось ослабление темпов
роста и хлороз при содержании ванадия в растительных тканях порядка 2 мг/кг
сухой массы. Среднее содержание ванадия в высших растениях составляет 1,0
мг/кг сухой массы.
В
организме
животных
и
человека
ванадий
проявляет
высокую
биохимическую активность, влияет на углеводный и липидный обмен, являясь
катализатором процессов окисления ряда гидроксильных соединений, включая
201
адреналин. Ванадий участвует в метаболизме глюкозы и оказывает влияние на
содержание сахара в крови. Участвуя в процессах минерального обмена, ванадий
препятствует деформации скелета и разрушению зубов.
У морских животных - голотурий, асцидий, ежей ванадий входит в состав
пигмента крови - гемованадина, который обеспечивает транспорт кислорода в
процессе дыхания. У позвоночных ванадий регулирует баланс кальция,
формирование костной и зубной ткани, влияет на устойчивость зубов к кариесу. В
организме человека массой 70 кг находится 0,11 мг ванадия, ежедневное
поступление с пищей должно составлять 0,04 мг, токсической дозой считается
0,25мг. Избыток ванадия в организме животных и человека обладает высокой
токсичностью,
усугубляемой
способностью
элемента
к
значительному
накоплению. Ванадиевый токсикоз вызывает раздражение дыхательных путей,
нервные расстройства. Ванадий канцерогенен, но не считается опасным
токсикантом биосферы. По-видимому в определенных эколого-геохимических
условиях он может создавать проблемы, учитывая физиологическую активность и
канцерогенность элемента.
Серебро.
В романе М. Булгакова "Мастер и Маргарита" Иуде уплатили 30
тетрадрахм или 120 драхм - древнегреческих серебряных монет, имевших
хождение в бассейне Средиземного моря с IV века до н.э. Масса самой
распространенной аттической драхмы составляла 4,25 грамма, так что цена
предательства составила 510 граммов серебра.
Древнейшая добыча серебра с 1500г. до н.э. связана с разработкой
202
крупнейшего Лаврионского месторождения в Греции. Древние рудокопы прошли
там около 2000 шахт, иногда глубиной до 120 метров, а общая длина горных
выработок составила 150 км.
Средневековые
европейцы
считали
серебро
лунным
металлом,
а
алхимическим знаком серебра был лунный серп. Несколько веков серебро звалось
"немецким металлом", когда Германия владела серебряной кладовой Европы,
расположенной в Гарце, Тироле, Штирии, Богемии. Самой богатой серебром была
Саксония, где во Фрейбергском горном округе из 1000 рудных жил за семь веков
добыли 5,2 миллиона тонн серебра.
С колонизацией Нового Света в Европу хлынул поток серебра, в котором
утонула серебряная монополия Германии. С начала ХVI века Мексика прочно
держит первенство, давая третью часть мировой добычи серебра.
В 1535году московское правительство в лице малолетнего князя Ивана
Васильевича и его матери Елены Глинской осуществило важнейшую денежную
реформу, "повелев делать деньги серебряные новые на свое имя безо всякого
примеса". Из рублевой гривенки теперь чеканили сто монет с изображением
всадника с
копьем, или двести монет с всадником с саблей. Изображение
всадника считалось портретом князя, который держал "копье в руце и оттоле
прозваша деньги копейные". Монеты, где всадник поднимал саблю назывались
деньга или сабляница и составляли полкопейки. Более мелкие монеты, полушки,
полденьги и четверть копейки украшала птица. Стоденежный счетный рубль стал
стокопеечным, родоначальником всех десятичных денежных систем мира.
Для изготовления серебряных изделий и монет широко использовались
немецкие иохимсталлеры, которые в России прозвали ефимками по первой
203
половине слова, ведь немецкое имя Иоахим соответствует нашему Ефиму.
Иохимсталер превращался в ефимок с помощью русской надписи, которую
чеканили поверх латинской. Ефимки из "пришлого" немецкого и испанского
серебра еще долго имели хождение в российской денежной системе, пока не
наладилась государственная добыча серебра "домашнего" на Нерчинских
рудниках Забайкалья, начавшаяся в 1704 году. В Нерчинском горнозаводском
округе оказалось свыше 500 месторождений, разрабатывались 120, из них
несколько десятков крупных. Одновременно развивалась добыча серебра на
Алтае,
где
открыли
богатое
серебром
полиметаллическое
Риддерское
месторождение, действующее и ныне.
В мировой истории серебро вместе с золотом служило валютой и
украшением. Самое дешевое из благородных металлов серебро, сыграло ведущею
роль в торговле как монетный денежный металл. В этом качестве оно превзошло
золото, разделив с ним ювелирное значение. Серебро - самый классический
обладатель
металлических
свойств
-
пластичности,
блеска,
звонкости,
теплопроводности и электропроводности, превосходя остальные металлы по этим
показателям.
Металлический блеск или отражательная способность серебра с древности
используется для производства зеркальных стекол бытового и технического
назначения. Высокая электропроводность серебра определяет его исключительное
применение
в
электронике
и
электротехнике.
Серебро
незаменимо
в
фотохимической промышленности. Оно используется в ракетостроении, авиации,
химическом и целлюлозно-бумажном производстве.
Из 60 минералов, содержащих серебро, промышленное значение имеют
204
немногие - это самородное серебро - Ag, природный сплав серебра и золота,
электрум - Ag,Au, серебряный блеск /аргентит/ - Ag2S, кераргирит - Ag(Br,Cl),
прустит - Ag3AsS3, пираргирит - Ag3SbS3.
Серебряные руды дают не более 20% мирового производства металла, Его
основная добыча / 80% / ведется попутно при разработке комплексных серебросодержащих руд цветных металлов - медных, свинцово-цинковых, кобальтовых,
никелевых, сурьмяных, золотосеребряных.
Геохимически серебро проявляет халькофильные свойства, его кларк в
литосфере составляет 7•10-6%. Изверженные породы накапливают серебро в
основных разностях /до 100 мкг/кг/.Гранитные породы вдвое беднее серебром.
В осадочных породах, в отличие от многих микроэлементов, серебро
тяготеет к песчаникам и карбонатным породам / до 250 мкг/кг/, при уровне
содержания в глинах порядка 70 мкг/кг. В зоне гипергенеза серебро мигрирует
подобно меди, а в почвах образует гуминовые комплексы, накапливаясь в
верхних горизонтах. Среднемировой уровень серебра в почвах принимается
равным 0,1 мг/кг.
Среди благородных металлов серебро выделяется токсичностью, являясь
микробиологическим, ферментативным ядом. Бактерицидные свойства металла
использовались с древнейших времен. Стерилизованная в серебряной посуде
святая вода долго сохраняется свеже:й. Бактерицидность серебряной посуды
определяется исключительной микробиологической токсичностью серебра в
водной среде, в сотни и тысячи раз выше, чем у ртути и кадмия. Высока
токсичность серебра для морских и пресноводных гидробионтов. Для рыб серебро
более ядовито, чем ртуть и примерно равно токсичности кадмия. По токсичности
205
для морских моллюсков серебро следует за ртутью и медью.
По токсичности на почвенные микроорганизмы и ферменты серебро
превосходит все микроэлементы, включая ртуть. Выявленная фитотоксичность
серебра, очевидно не имеет большого экологического значения на фоне других
факторов. Экологическая опасность серебра в природной среде определяется его
значительной
геохимической
миграцией
в
урбанизированных
районах
в
сочетании с токсичностью. Техногенные потоки и ореолы рассеяния серебра
создают процессы переработки руд и сплавов цветных металлов. Локальная
токсичность
серебряных
изделий
в
прошлом
сменилась
значительным
антропогенным рассеянием серебра, что сделало его значительным токсикантом
биосферы.
Ртуть.
Алхимики считали, что все металлы произошли из ртути, которую
изображали в белого льва, пожирающего солнце - символ золота. Ртуть способна
не только растворять или амальгамировать золото, она знаменита своей
выдающейся кровожадностью. Жидкий металл и его соединения - сильнейшие
яды, токсичность которых известна с древнейших времен.
Нынче
время
ртуть
заслуженно
входит
в
число
приоритетных
загрязнителей окружающей среды. Основные отрасли потребляющие мировую
продукцию жидкого металла распределены следующим образом: химические
заводы для производства хлора и щелочи используют 25% всего производства
ртути; электротехническая промышленность - 20%, изготовление красок - 15%;
производство систем измерения и контроля / термометры, барометры, манометры,
206
апппараты измерения кровяного давления и т.д./ - 10%; сельское хозяйство
/протравливание семян/ - 5%; стоматология -3%; лабораторная деятельность
/аналитическая аппаратура типа масспектрометров, полярографов и т.д./ - 2%,
другие применения, включая производство детонаторов - 20%.
Ртуть входит в состав свыше 40 минералов. Рудные концентрации создают:
киноварь - НgS, самородная ртуть - Hg , блеклая руда -шватцит - (Нg,Cu)12Sb4S13,
метациннабарит - HgS.
Месторождения ртути приурочены к трем глобальным рудным поясам:
Средиземноморскому, Тихоокеанскому и Центрально-Азиатскому. Вмещающими
породами для большинства месторождений служат песчаники и кварциты, в
которых сосредоточено 75% мировых запасов ртути, остальные месторождения
располагаются в карбонатных породах.
Крупнейшее ртутное месторождение мира Альмаден /по арабски рудник/
находится на родине М.Сервантеса и Дон Кихота - в Испании, располагаясь в
провинции Новая Кастилия, в горах Сьерра-Морена, в 80 км юго-западнее города
Сьюдад-Реаль. Рудные тела представлены тремя пластами кварцитовидных
песчаников, разделенных слоями углистых сланцев. Рудой служит киноварь, но
местами встречается и самородная металлическая ртуть, которая в отдельных,
забоях, заполняет
полости объемом до 1 м3. В рудных пластах вместе о
киноварью встречаются пирит, реже другие сульфиды - халькопирит, галенит,
сфалерит, пирротин, марказит, антимонит.
Систематические сведения об эксплуатации месторождения имеются за
последние 500 лет, но в целом, разработки ртути ведутся около 2000 лет.
Считается, что за время эксплуатации месторождения добыто 300-500 тысяч тонн
207
ртути, а общие запасы металла оцениваются цифрой в 1 миллион тонн, что равно
суммарным запасам всех остальных месторождений мира.
В России добыча ртути началась в 1759 году на Ильдиканском
месторождении в Забайкалье. Важным этапом стала промышленная разработка
Никитовского месторождения, начавшаяся в 1879 году, через семь лет наладили
производство металлической ртути.
В месторождениях находится только 0,02% ртути, основное количество
98,98% довольно равномерно рассеяно в земной коре, поэтому в различных типах
горных пород средние концентрации жидкого металла изменяются в очень узком
интервале от 4•10-6% до 9•10-6%. Кларк ртути в земной коре составляет 5•10-6%.
Приземная атмосфера содержит 10•10-10 мг/л ртути, которая непрерывно
испаряется с поверхности горных пород, почв, вод, поступает при"дыхании"
вулканов и зон глубинных разломов. С поверхности океанов каждый год
поднимается к небу 4,5•105% т ртути. Приведенная концентрация ртути в
атмосфере остается постоянной, поскольку вместе с поступлением ртутных паров,
происходит их удаление с атмосферными осадками.
В сейсмоактивных районах геохимики обнаружили над глубинными
разломами значительное превышение /в 5-10 раз/ концентрации паров ртути над
фоновыми значениями. Одновременно выяснилось, что выделение ртутных, паров
в сейсмических районах зависит от сейсмической активности. Очевидно,
источником паров ртути служит магма и горные породы, из которых ртуть более
интенсивно возгоняется при разогреве в результате подвижек и трения горных
пород во время землетрясения. Летучесть ртутных паров имеет еще одно экологогеохимическое следствие. Если в горных породах ртуть ведет себя достаточно
208
индифферентно, то все
известные типы глубинных, месторождений самых
разных полезных ископаемых она явно жалует своим присутствием. Рудные
залежи меди, цинка, золота, молибдена и других элементов могут иметь ртути в
100 раз больше, чем обычные безрудные породы. Еще выше концентрация ртути
в нефти. А в газах нефтяных и газовых месторождений ртутное обогащение
может быть больше фона в 100 тысяч раз. Объяснение ртутной аномалии
вытекает из физических свойств "живого" серебра. Ртуть - единственный металл,
который существует при нормальной температуре и давлении в жидком виде,
причем закипает при весьма низкой температуре +375о, когда другие металлы не
могут кипеть. Поэтому судьба ртути в земной коре несколько напоминает
поведение другой жидкости - воды.
Антропогенная интоксикация ртутью биосферы складывается из процессов
сжигания минерального топлива /угля и нефти/, деятельности металлургических
заводов, производства и применения ртуть-содержащих фунгицидов, а также
орошения сточными водами.
Геохимически ртуть - элемент халькофил. Сульфид ртути, минерал
киноварь - наиболее распространенное природное соединение жидкого металла. В
водной среде ртуть образует устойчивые органические комплексы / метил-ртуть
(CH3Hg)+ и диметил-ртуть / CH3-Hg-CH3/, которые включаются в биологический
круговорот и поступают в пищевые цепи.
В почвах неорганические соединения ртути поглощаются гумусом и
глинистыми минералами. Метилртуть и другие органические комплексы слабо
удерживаются почвой и легко поступают в растения. Неорганическая ртуть в
почвах может подвергаться метилированию благодаря жизнедеятельности
209
бактерий и грибов. Ртуть обладает значительной фитотоксичностью, вызывая
нарушение фотосинтеза, газового обмена, дыхания, задержку роста и развития,
снижение урожайности.
Изучив концентрацию ртути в пробах ископаемого льда, отобранных из
слоев, образовавшихся до начала индустриальной эры, и в современных, ученые
определили естественное и техногенное поступление ртути на поверхность земли.
Оказалось, что современный глобальный круговорот ртути на одну треть
обеспечивается поступлением жидкого металла из антропогенных источников.
Несмотря на увеличение количества ртути в атмосфере, ее концентрация в океане,
как выяснилось, не изменилась с доисторических времен, и оставаясь постоянной
в течение индустриальной эры, очевидно, сохранится в обозримом будущем.
Причина в том, что океан велик, в нем много воды, в которой плавает около 70
миллионов тонн ртути, имеющей естественное происхождение.
Токсичность ртути известна с древнейших времен, и тем не менее, ртуть
считается элементом с невыясненными биологическими функциями. Пока неясен
смысл присутствия ртути в растениях и животных. Человеческий организм
содержит примерно столько ртути, сколько жизненно важного кобальта, который
входит в состав витамина В12.
В клинике ртутного отравления различают: 1/ хронический нервный
меркуризм при длительном ртутном отравлении; 2/ ртутную интоксикацию,
вызванную большими дозами ртути. Ртутное отравление вызывает поражение
нервной системы, нарушение двигательных функций, секреций желудочнокишечного тракта, костного мозга и т.д.
Проблема ртутного загрязнения окружающей среды возникла в связи со
210
случаями массовых отравлений и гибели людей в 1950-70 гг. Зимой 1971-72 гг. в
Ираке произошло отравление ртутью крестьян, употреблявших в пищу хлеб,
приготовленный из пшеницы и других злаков, обработанных органо-ртутными
фунгицидами. 6000 пострадавших оказались в больницах, 500 из них оттуда не
вышли. Подобные случаи отмечались в 1961 году /Ирак/, в 1963 году /Пакистан/ и
в1966 году /Гватемала/.
Органические соединения ртути использовались для обработки зерна и в
Европе. С 1940 года метилртуть применяли в Швеции для предпосевного
протравливания семян. Эта обработка вскоре сказалась на птицах, которые
травились отравленным зерном и замертво падали с неба. Проведенные в связи с
массовой гибелью птиц исследования обнаружили высокие концентрации ртути в
рыбе, выловленной в районах, где органические соединения ртути не
использовались промышленностью и сельским хозяйством и не могли загрязнять
акваторию. Затем выяснилось, что любая рыба содержит метилртуть, которая
составляет главную долю ртути в теле морских организмов. Оказалось, что в
водных
бассейнах,
пресноводных
и
морских,
путем
метилирования
микроорганизмами неорганических соединений ртути, происходит образование
метилртути (CH3Hg)+. При попадании в организм человека неорганических
соединений
ртути
и
вдыхании
паров
-
основное
количество
металла
накапливается в легких и почках. Метилртуть предпочитает мозг. Метилирование
ртути увеличивает ее проникновение через биологические мембраны, следствием
чего служит всеобщее накопление метилртути в морских организмах.
Наибольшую известность приобрело ртутное отравление японских
рыбаков в 1953 году. Официальный список включал 116 заболевших, из которых
211
43 погибли, но японские врачи, изучавшие историю этого заболевания, оценивали
многими
сотнями
фактическое
число
людей,
отравившимися
ртутными
соединениями. Болезнь получила название от бухты Минамата, куда сливали
ртутьсодержащие
отходы
химического
концерна,
производившего
поливинилхлорид с использованием хлорида и сульфата ртути в качестве
катализатора. Заболевание поразило, в основном, семьи рыбаков, пищу которых
составляли морские продукты: рыба, ракообразные и моллюски, пойманные в
бухте. Пострадавшие испытывали дисфункцию центральной нервной системы,
выражавшуюся в нарушении сенсорной и моторной функций организма: сужение
поля зрения, ухудшение слуха, затруднение речи, потеря разума, конвульсии и
судороги мышц. Самые тяжелые случаи заканчивались слепотой, параличом,
безумием, смертью. В рыбацких деревнях, пораженных болезнью Минамата,
наблюдались нарушения центральной нервной системы у домашних кошек,
безумные животные бросались в воду, что не свойственно животным из семейства
кошачьих. Проведенные исследования обнаружили в сточных водах химического
завода метилртуть.
В 1965 году болезнь Минамата обнаружили в другом районе Японии Ниигата, где заболевшие питались рыбой, пойманной в реке Агано, куда спускали
ртутные стоки химического производства.
Естественным содержанием ртути в рыбе считается 0,1 - 0,2мг/кг. Однако
рыбы, особенно хищные, способны накапливать в своем организме ртуть,
увеличивая концентрацию в 5000-500 000 раз при поступлении ртути через
пищевую цепь, а также фильтруя воду через жабры. Каждый килограмм трески
содержит в 1000 раз больше ртути, чем вода, в которой она плавает.
212
Загрязнение
озерных,
речных
и
морских
экосистем
метилртутью
обнаружено на только в Японии, но и во многих других районах мира. Щуки из
Балтийского моря вблизи Стокгольма содержали 5,7 мг/кг ртути /В. Эйхлер,
1985/. Если кошки ели мясо таких щук, то погибали через 2-3 месяца от ртутной
интоксикации.
Водные и наземные пищевые цепи метилртути создают наибольшую
экологическую
опасность
ртутной
нагрузки
для
человека.
Длительное
потребление рыбы с низкой концентрацией метилртути порядка 1-1,5мг/кг
вызывает накопление ртути в организме человека до 50 мг/кг в волосах, когда
начинают появляться характерные признаки заболевания. Накоплению ртути
способствует хорошая растворимость метилртути в жирах и большой период
биологического полураспада - 70 дней в организме человека.
Весьма токсична ртуть для почвенных микроорганизмов и ферментов,
уступая только серебру. Почвенное загрязнение ртутью слабо сказывается на
растительности из-за незначительного поступления.
Ртуть заслуженно входит в число биогенных токсикантов, приоритетных
загрязнителей среды обитания.
Свинец.
Голубовато-белый, тяжелый, мягкий и легкоплавкий металл. С древности
используется для литья дроби и пуль. Все знаю про свинцовую тяжесть, давящий
свинцово-серый цвет хмурого ненастного неба.
213
По твердости (1,5)
свинец занимает место между тальком и гипсом,
обладая наибольшей среди всех металлов пластичностью. В средние века из
свинца делались казенные печати.
В современных условиях при аварии бурового инструмента в скважину
опускают свинцовую болванку, на которой при ударе отпечатывается характер
повреждения.
Сейчас свинец по-прежнему используется в производстве вооружения,
куда идет 50-70 % его количества. Свинцовыми аккумуляторами оборудуются
корабли, подводные лодки, самолеты, танки. Значительно меньше свинца
расходуется на производство боеприпасов. Однако наилучшими инициирующими
взрывчатыми
веществами
по-прежнему
служат:
азид
свинца
и
тринитрорезорцитат свинца (ТНРС).
Около 20% свинца поглощает химическая промышленность, где он служит
антикоррозионным покрытием оборудования в производстве серной и соляной
кислот, а также в гальванотехнике. Основную долю свинца химики превращают в
тетраэтилсвинец - антидетонаторную добавку к бензину, которая подавляет его
детонацию, повышает мощность и КПД двигателя.
Остальной свинец, как легирующую добавку употребляют в сплавах с
медью, цинком, оловом, сурьмой при изготовлении бронз, латуней, баббитов,
типографских сплавов, а также кабельной изоляции телеграфных и электрических
проводов.
Как изолирующий материал, свинцовую дробь сбрасывали с вертолетов в
развал 4-го блока ЧАЭС в апреле-мае 1986г. При этом, чтобы снизить уровень
214
радиации,
кабины
вертолетов
устилали
свинцовыми
листами
-
самой
распространенной защитой от радиоактивного излучения.
Мировое производство свинца в 1997г. составило 6млн.т.
Свинцовые пигменты - красный сурик, желтые глет и крон, белила раньше
широко использовались в косметике, сейчас из-за вредности их применение
ограниченно наружными покрытиями металлоизделий и судов.
В
литосфере
встречается
180
свинцовых
минералов,
основными
промышленными рудами служат: галенит или свинцовый блеск - PbS, церрусит
PbCO3, англезит - PbSO4. Свинцовые руды обычно встречаются вместе с
цинковыми
в
полиметаллических
свинцово-цинковых
месторождениях.
Спутниками таких руд бывают медь, серебро, золото, ванадий, молибден, кадмий,
кобальт и др.
Свинцовый
промысел
России
начался
на
рубеже
ХVП-ХVШвв.
Разработкой серебряно-свинцовых руд горы Култук в Нерчинском крае
Забайкалья. Вторым рудным районом стал Алтай, где сейчас разрабатываются
Березовское, Зыряновское, Белоусовское и др. месторождения.
Геохимически свинец тяготеет к кислым разностям магматических пород и
преимущественно глинистым осадочных, где его концентрация находится в
пределах 10-40мг/кг. Значительно меньше свинца в породах основного ряда,
песчаниках и карбонатных осадках. В литосфере (кларк 1,4•10-3%) свинец
проявляет халькофильность, присутствуя главным образом в виде сульфида PbS
(галенит).
В
коре
выветривания
галенит
подвергается
окислению,
что
способствует образованию карбонатов, сульфатов, фосфатов и ванадатов свинца.
В этих условиях свинец поглощается глинистыми минералами, оксидами железа
215
и марганца, органическим веществом.
Геохимическое поведение свинца
определяется близостью его свойств с двухвалентными щелочноземельными
металлами (Ba, Sr, Ca), которые он изоморфно замещает в минералах и
коллоидах.
Естественное распределение свинца в почвах изменяется в значительных
пределах ( 2- 180мг/кг), однако верхний естественный уровень очевидно
составляет в среднем 50-60 мг/кг. В почвах свинец связан с глинистым
комплексом, гумусом, гидрооксидами железа, марганца, алюминия.
Антропогенное увеличение почвенного фонда свинца характерно для
урбанизированных
районов,
особенно
придорожных
зон
крупных
автомагистралей. Поступление почвенного свинца в организм человека возможно
двумя путями - воздушным при вдыхании пыли и пищевым с растительной
сельхозпродукцией. Свинцовое загрязнение почв в развитых странах достигает (710)•103 мг/кг. Уровень почвенной фитотоксичности свинца большинством
авторов определяется в 100-200мг/кг. Экологические последствия свинцового
загрязнения почв определяются также его значительной микробиологической
токсичностью, что подавляет ферментативную активность и разложение
органических веществ почве.
Классический экологический эксперимент провели древние римляне,
построившие водопроводную систему со
свинцовыми трубами. Возможно,
хроническая свинцовая интоксикация вызвала деградацию населения и упадок
могущественной империи Древнего Рима.
Свинцовое
отравление
сначала
проявляется
неспецифическими
симптомами - возбудимостью, бессонницей, затем возникает утомляемость,
216
депрессия, желудочно-кишечные расстройства. Позже наступает поражение
функций нервной системы и головного мозга, сопровождаемых галлюцинациями
и атрофией зрительного нерва. Одновременно нарушается деятельность почек и
желудочно-кишечного тракта.
Некоторые специалисты связывают агрессивность и преступность жителей
крупных городов со
автомобильного
свинцовой интоксикацией в результате деятельности
транспорта.
Листовые
овощи
большую
часть
аккумулируют из воздуха, в основном вблизи автомобильных
свинца
трасс, где
происходит наибольшее поступление свинца в атмосферу при сжигании
свинцовых присадок к автомобильному бензину.
Сжигание каменного угля также служит значительным источником
свинцового загрязнения биосферы. Высокой свинцовой токсичностью обладают
отходы городов, используемые как удобрения. По данным ВОЗ существенным
источником свинца для определенных групп населения могут быть вина, где
концентрация этого токсиканта способна достигать 300мкг/л. В целом считается,
что 2/3 поглощаемого свинца человек получает из растительных продуктов
питания.
В глобальном цикле свинца сейчас 96% приходится на антропогенный
вклад. Естественное поступление в результате эрозии почв, вулканизма и лесных
пожаров дает 27тыс. т свинца в год. Антропогенное рассеяние свинца оценивается
ежегодной величиной 425 тыс. т .
Наибольшую
экологическую
опасность
загрязнение свинцом атмосферного воздуха
автомобильных
выхлопов.
Экологический
представляет
воздушное
и почвенного покрова от
вред
этилированного
бензина
217
выяснился много позже его широкомасштабного применения, которое достигло
максимума, в начале 1970-х гг. Почти 80% свинца, содержащегося в
тетраэтилсвинце, поступает с автомобильными выхлопами в атмосферу в виде
хлоридов и бромидов свинца. Аэрозоли галоидов свинца подвергаются
каталитическим
и
фотохимическим
реакциям,
участвуя
в
образовании
атмосферного смога в городах.
В 1991-95гг. парк легковых автомобилей России увеличился в 1,6 раза,
причем
10%
всего
автотранспорта
России
сосредоточено
в
Москве.
Максимальная антропогенная свинцовая нагрузка от автотранспорта (более 2кг
свинца на 1кв.км в год) приходится на Московскую и Самарскую области. За
ними следуют Калужская, Нижегородская, Владимирская и др. Суммарное
поступление автомобильного свинца в атмосферу России достигает 4тыс.т в год.
По данным американских ученых в доисторическое время общее
количество свинца в биомассе Северного полушария составляло 3000т, сейчас в
этом полушарии промышленность и транспорт ежегодно выделяют 200 000т
свинца. За последине 300лет содержание свинца в воздухе возросло в 200раз, в
почвах сельской местности за последние 50 лет - в 2раза. В костной ткани
современных американцев свинца в 500 раз больше, чем в костях индейцев эпохи
Колумба.
Крайне неблагоприятно свинцовая интоксикация сказывается на детском
организме, вызывая необратимые изменения в центральной нервной системе, что
отрицательно влияет на умственное развитие. Воздушное загрязнение свинцом
способствует возникновению сердечно-сосудистых и раковых заболеваний.
218
Физиологическая необходимость свинца в организме человека не доказана,
хотя
свинец постоянно присутствует. Высокая
токсичность и широкое
использование свинца делают его приоритетным токсикантом биосферы и среды
обитания.
Кадмий.
Наиболее распространенный в природе сульфид кадмия - минерал
гринокит раньше широко применялся как минеральный пигмент, называемый
кадмиевой желтью. Кадмиевой краской красили железнодорожные вагоны, мыло,
ткани, а также праздничные огни салютов и фейерверков. Кремовая краска
литопон содержит два приоритетных токсиканта - цинк и кадмий. Селенидом
кадмия окрашены рубиновые звезды Московского Кремля.
Кадмиевые сплавы обладающие высокой устойчивостью к истиранию
применяют для изготовления подшипников
судовых
двигателей.
Легирование
автомобильных, авиационных и
меди кадмием
значительно повышает
износоустойчивость изделий, например контактных проводов на линиях
электрического
транспорта.
Кадмий-никелевые
аккумуляторы
широко
используются в промышленности. В медицине их применяют как стимуляторы
сердечной деятельности. Полупроводниковые свойства соединений кадмия
используются в фотоэлементах, солнечных батареях и космической технике.
Твердый раствор теллуридов кадмия и ртути применяется для изготовления
тепловизоров - инфракрасных приборов, используемых в геологии, электронике и
др.
219
Исключительное значение кадмий сыграл в развитии ядерной техники как
сильный поглотитель тепловых нейтронов в регулирующих стержнях атомных
реакторов. Производство кадмия постоянно растет.
Геохимически
кадмий - редкий халькофильный элемент, его кларк в
земной коре составляет 1,1•10-5%, что в десять раз меньше цезия, скандия,
германия, бериллия. Кадмий накапливается в сульфидных минералах свинца,
меди, железа и особенно цинка. Основными концентраторами кадмия служат:
кубический сфалерит и гексагональный вюрцит - полиморфные модификации
сульфидов цинка - ZnS. С увеличением содержания кадмия вюрцит переходит в
гринокит - CdS, с которым он образует изоморфный ряд.
Основное количество кадмия добывается при переработке цинковых руд.
Наиболее обогащены кадмием цинковые месторождения в районах современного
вулканизма
(
Рудные
горы,
Верхняя
Силезия,
Санта-Барбара(Мексика),
месторождения Средней Азии, Северного Прибалхашья и Восточного Забайкалья.
В литосфере кадмий тяготеет к глинистым осадочным породам, где его
содержание составляет 0,3мг/кг. Геохимически кадмий сопутствует цинку, но
отличается относительно большей подвижностью в кислой среде. В коре
выветривания кадмий мигрирует в ионной форме, а также в виде комплексных
ионов с хлором, гидроксилом и органикой. Среднемировой фоновый уровень
кадмия в почвах определяется величиной 0,5мг/кг. Повышенные концентрации
кадмия в почвах характерны для территорий вблизи свинцово-цинковых рудников
и заводов цветной металлургии. Весомый вклад (10%) в техногенное загрязнение
кадмием дает сжигание ископаемого топлива - каменного угля, несколько меньше
влияние фосфорных удобрений и орошения сточными водами.
220
Кадмий легко переходит из почвы в растения и грибы, а следовательно
попадает в продукты питания и пищевые цепи. Растворимые соединения кадмия
могут присутствовать в питьевой воде. Именно таким образом возникло
классическое отравление кадмием - болезнь ита-ита в Японии. Источником
кадмия послужили отвалы цинкового рудника, которые загрязнили речные воды,
использовавшиеся для питья и орошения рисовых полей и соевых плантаций.
Спустя 10-20 лет более 150 местных жителей погибли от хронического
отравления кадмием, которое вызвало размягчение костей скелета, ломавшихся от
глубокого вздоха. Аналогичные случаи происходили в США в результате
кадмиевого отравления зеленым горошком, который как все бобовые сильно
концентрирует металлы из почвы.
Исключительная токсичность кадмия определяется его способностью
замещать
цинк
в
биохимических
реакциях,
что
нарушает
течение
ферментативных и окислительных процессов, вызывая гибель растений и
животных, угнетение почвенной азотфиксации. Кадмий нарушает деятельность
карбоангидразы, дегидрогеназы, фосфатазы, которые связаны с дыханием, а
также отрицательно влияет на белковый, нуклеиновый и кальциевый обмен (итаита). В животных организмах кадмий является кумулятивным ядом, он
накапливается
в
костях,
замещая
кальций,
и
имеет
большой
период
полувыведения, что усугубляет его токсичность, особенно при хроническом
отравлении. В этом случае поражаются почки, нервная система, половая и
легочная функции.
221
При курении 20 сигарет в организм поступает 1-4мкг кадмия. У
курильщиков вдвое выше содержание кадмия в почках и печени относительно
некурящих.
Широкое промышленное использование приводит к значительному
загрязнению кадмием окружающей среды, что вместе с токсическими свойствами
элемента делает его приоритетным токсикантом среды обитания.
Таблица 7.2.1.
Значение избытка и недостатка химических элементов в питании животных и
человека.
Элементы
Последствия, симптомы.
-Mo -Sn -V -F
Кариес зубов
-Fe -Cu -Zn -Co
Анемия /особенно у детей/
-Со, - I
Эндемический зоб, анемия,остеодистрофия
+Со -..........................Бронхиальная астма, кардиомиопатия, гиперплазия
щитовидной железы
+Mo
Эндемическая подагра, нарушение кроветворения,
желудочно-кишечных функций, бесплодие
+Pb
Невралгия, бессоница,поражение головного
мозга, нервной системы, почек, желудочно-кишечного
тракта, сердечно-сосудистые и раковые заболевания
-Cu
Нарушение синтеза гемоглобина
+ Сu
Тератогенез, эмбриоцидное действие
+Sr
Рахит, остео и хондродистрофия
+B
Энтерит
+Hg
Дисфункция нервной системы, болезнь минамата
-As
Депрессия роста, угнетение синтеза мочевой кислоты
+As
Поражение сердца и сосудов, печени, желудочнокишечного тракта. Мутагенез,тератогенез
-Мn
Нарушение роста, деформация скелета
+Mn
Угнетение роста, патология щитовидной железы,
нервные расстройства
-Zn
Угнетение роста, умственное и половое недоразвитие,
усиление диабета, облысение
+Zn
Раковые заболевания, дерматиты
-Cr
Атеросклероз, сахарный диабет
222
+Cr
Дистрофия печени, почек,желудочно-кишечного тракта,
Канцерогенез, мутагенез
Поражение почек, нервной системы, половой и легочной
функции. Болезнь ита-ита
Нарушение функций щитовидной железы,
репродуктивной функции
Поражение нервной системы, аллергические реакции,
канцерогенез, тератогенез и эмбриоцидное
действие
Токсикоз
Кардио- и онкозаболевания, болезнь Кешана и Кашина-Бека
Нервные расстройства, канцерогенез
Деформация скелета, дистрофия
Сердечная недостаточность, расстройство сна
Деформация скелета
Нарушение скелетообразования
Нарушение функции почек
Нарушение роста, астения
+Cd
-Ni
+Ni
+Se
-Se
+V
+F
-Mg
-Са
-Р
-Cl -Na
-К
Вопросы и задания.
1. 1.Чем отличаются макро и микроэлементы?
2. 2.Переечислите 13 макроэлементов, слагающих 98,8% массы живого вещества.
3. 3.Какой
коэффициент
характеризует
обогащение
живого
вещества
микроэлементами%
4. 4.Перечислите 12 жизненнонеобходимых микроэлементов.
5. 5.Что такое верхняя и нижняя пороговые концентрации микроэлемента?
6. Почему микроэлементное загрязнение биосферы происходит необратимо?
7. Нарисуйте схему реакции населения на воздействие микроэлементного
загрязнения.
8. Что такое почвенно-геохимический фон?
9. Как рассчитываются коэффициенты контрастности и кларки концентрации?
223
10.Что такое коэффициент биологического поглощения?
11.Назовите источники микроэлементного загрязнения биосферы.
12.Как определяется техногенное происхождение атмосферных аэрозолей?
13.Назовите микроэлементы - приоритетные токсиканты биосферы.
14.Какие микроэлементы вызвали болезни минамата и ита-ита?
15.Какие микроэлементы наиболее токсичны в водной среде?
16.В состав какого витамина входит кобальт?
17.Назовите полезные свойства селена.
18.Где образуется метилртуть, чем она опасна?
19.Назовите основной источник свинцового загрязнения биосферы.
20.В чем проявляется особая токсичность кадмия?
8.РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ.
15-летию Чернобыльской экологической катастрофы
посвящается.
Радиоэкологическая ситуация на территории России сложилась под
действием двух факторов:
1. Испытания ядерного оружия.
2. Мирное использование атомной энергии.
Испытания ядерного оружия имели, в основном, скрытые токсические
последствия для населения России.
Мирное
использование
атомной
энергии,
сопровождавшееся
радиационными катастрофами /Челябинск-65, 1957 г., Чернобыль, 1986 г./
224
вызвало лучевые поражения и гибель большого числа людей, а также
радиационное
загрязнение
обширных
территорий.
Соответственно
радиоэкологическую ситуацию и экологические проблемы создавали следующие
источники ионизирующих излучений:
1. Глобальное и региональное рассеяние продуктов взрывов ядерного оружия.
2. Подземные ядерные взрывы.
3. Челябинский и Чернобыльский катастрофические взрывы.
4. Деятельность атомных предприятий и устройств / космические аппараты,
ядерные силовые установки ВМФ, ядерно-технологические комплексы радиохимические заводы, исследовательские реакторы, действующие АЭС/.
5. Радиоактивные отходы.
6. Естественная радиоактивность.
Все виды использования атомной энергии и радиоактивного распада в
России
сопровождались
технологическими
авариями
с
радиоактивным
загрязнением окружающей среды, радиационным поражением персонала и
населения.
8.1.Глобальное и региональное рассеяние продуктов взрывов ядерного
оружия.
Первоначальную основу радиоактивного загрязнения России составили
продукты взрывов ядерного оружия, интенсивно проводившихся в атмосфере до
1963 г. на испытательных полигонах. К 1992 году США, СССР, Франция,
Великобритания, Китай взорвали 2053 ядерных зарядов, из которых США
испытали 1093, включая 200 атмосферных. В СССР взорвано 715 зарядов,
225
включая 212 атмосферных. США и СССР прекратили атмосферные испытания
ядерного оружия в 1963 году. Франция продолжала их до 1975 года, Китай до
1981 года.
Наиболее опасные экологические последствия для населения России
создали испытания ядерного оружия на Новоземельском полигоне, где с 1955
года провели 120 атомных взрывов, из них 79 воздушных. На ядерном полигоне
Новой Земли происходила интенсивная, массированная отработка атомного
оружия второго поколения - термоядерной водородной бомбы.
30 октября 1961 года на Новой Земле, произвели самый мощный
одиночный ядерный взрыв в атмосфере за всю историю мировых ядерных
испытаний. Его полная мощность составила 58 мегатонн, что эквивалентно целой
серии взрывов из 12 атомных бомб средней мощности /~ 5 мгт/.
Только за 8 месяцев 1961-62 гг. в атмосфере над Новой Землей взорвали
ядерного оружия суммарной мощностью 300 мегатонн, что превосходит общую
мощность атмосферных испытаний всех остальных ядерных держав за период о
1945 по 1980 годы. Мощность каждой серии 12 взрывов октября 1961 года и 10
взрывов сентября 1962 года соответствует суммарной мощности американских
атмосферных ядерных испытаний с 1945 по 1963г.
Работа новоземельского ядерного полигона произвела самую мощную
инъекцию искусственных радионуклидов в атмосферу Северного полушария, в
биосферу
Земли.
Один
месяц
новоземельских
испытаний
превосходит
экологические последствия всех американских за 18 лет. По оценке научного
комитета ООН по действию атомной радиации мировые атмосферные ядерные
испытании создали коллективную эквивалентную дозовую нагрузку населения
226
Земли, равную четырем годовым нормам или 30 млн. человеко/зиверт.
Конкретные
экологические
последствия
такой
радиационной
нагрузки
ответственны за сокращение жизни от онкологических заболеваний у 1,5 млн.
человек. Менее известны более опасные мутагенные последствия радиационного
облучения населения планеты, которые вызывают патологические изменения в
молекулах ДНК - носителях генетической информации. Мутационный процесс
ведет к развитию врожденных уродств и отклонений от нормального развития у
потомков людей, подвергшихся воздействию радиации.
Первые оценки радиационной опасности ядерных испытаний для
населения выполнил в 1958 году академик А.Д.Сахаров. По его расчетам,
атмосферный взрыв мощностью в 1 мегатонну вызовет за 5 тысячелетий смерть
10 тысяч потомков от канцерогенных заболеваний, поражений генетической и
иммунной систем организма. В результате ядерных испытаний радиоактивность
атмосферы, почв и поверхностных вод Северного полушария возросла в десятки и
сотни раз относительно доядерной эпохи. На территории России сформировалось
несколько
радиоактивных
аномалий
от
глобальных
ядерных
выпадений
/Прибалтика, Северный Кавказ, Полесье/. Например, в белорусском полесье в
1960-х годах концентрация бомбового цезия-137 в коровьем молоке достигала
1000 Бк/л (Рис.11.).
Спустя 30 лет после запрещения ядерных испытаний в атмосфере осколки
атомных бомб еще распадаются в биосфере Земли, в дождях, реках, почвах... в
крови животных и людей.
Наибольшую экологическую опасность представляют испытания ядерного
оружия в атмосфере. Продукты ядерного взрыва поднимаются на большую
227
высоту и подвергаются глобальному рассеиванию на обширных пространствах
планеты.
Например,
радионуклиды
американских
ядерных
испытаний,
проводившихся на полигоне в штате Невада, достигали Иваньковского
водохранилища, откуда пьет воду вся Москва, за 10-15 дней. Аналогичным
образом
рассеивались
радиоактивные
продукты
советских,
французских,
китайских ядерных взрывов.
Основные экологические последствия ядерных испытаний определяются
глобальным рассеиванием наиболее биологически опасных долгоживущих
радионуклидов: радиоуглерода -14С с периодом полураспада 5600 лет, изотопа
водорода трития - Т с периодом полураспада 12 лет, радиоцезия периодом полураспада 30 лет, радиостронция -
90
137
Cs с
Sr с периодом полураспада 29
лет. За время атмосферных испытаний в приземные слои атмосферы поступило
20⋅106 Кюри стронция - 90 и 26⋅106 Кюри цезия-137.
Кроме радиоактивных аномалий от глобального рассеивания продуктов
ядерных взрывов на территории России в окрестностях ядерных полигонов
образовались региональные аномалии. Вокруг Семипалатинского полигона от
взрывов 1949 - 52 гг. произошло значительное радиоактивное загрязнение
территорий Алтайского края, Кемеровской, Новосибирской и др. областей
Сибири. На континентальной части европейского Севера загрязнений от
испытаний на полигоне о. Новая Земля в настоящей время не обнаружено.
Радиоактивные аномалии сохраняются на территории самого архипелага.
В Оренбургской области, вокруг эпицентра ядерного взрыва 1954г. на
Тоцком полигоне до сих пор сохраняются надфоновые уровни загрязнения
цезием-137. В этих испытаниях под руководством И.В.Курчатова и Г.К.Жукова
228
участвовали 44тыс.человек. Из них 43 тыс.условного противника не дожили до
настоящего времени.
Основными
радионуклидов
в
факторами,
почвах,
определяющими
являются
миграцию
коллоидные
и
свойства
накопление
почв
и
их
минералогический состав. Радионуклиды / цезий, стронций, плутоний/ хорошо
поглощаются минеральной частью , особенно глинистыми минералами, а также
органо-глинистым
комплексом,
который
удерживает
основную
массу
радионуклидов в первые годы после поступления.
Уже после закрытия Новоземельского ядерного полигона в печати
появились сведения о сейсмичности Новой Земли, где с 1977 по 1986 гг.
произошло 4 землетрясения от 4,6. до 6,5 баллов по шкале Рихтера. Влияние
ядерных взрывов на активизацию сейсмической активности изучалось в СССР и
за
рубежом.
Наиболее
неблагоприятными
экологическими
свойствами
наведенных, техногенных землетрясений служат их непредсказуемость и
неуправляемость .
8.2. Подземные ядерные взрывы.
Известно 117 мест подземных ядерных взрывов, осуществленных "в
интересах народного хозяйства" на территории СССР. 93 из них приходится на
Россию. Эти взрывы проводились для создания подземных газохранилищ,
увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов, для выемки грунта, с целью
глубинного сейсмозондирования и др. Народно-хозяйственную"ценность" этой
деятельности намного превосходят неблагоприятные экологические последствия,
в частности, радиационные. Активность образовавшихся при подземных взрывах
229
радионуклидов оценивается в несколько миллионов кюри. Этот подземный
Чернобыль геологической среды располагается на глубинах 600 - 2800м и требует
тщательного изучения, а при необходимости реабилитации.
Созданные в 1980-84 гг. ядерными взрывами 15 подземных емкостей
общим объемом 600 тыс.м3
в соленосных пластах Астраханского газо-
конденсатного месторождения невозможно использовать по назначению для
хранения газового конденсата из-за неблагоприятных экологических последствий.
Под влиянием пластичности соленосных толщ происходит существенное
уменьшение объемов емкостей и увеличение пластового давления. На устьях
буровых
скважин
сформировались
радиоактивные
аномалии,
вследствие
неконтролируемого выноса на поверхность высокорадиоактивных растворов.
В 1964 году на Осинском нефтепромысле Пермской области взорвали два
подземных ядерных заряда мощностью по 7,6 килотонн, чтобы повысить
нефтеотдачу. Радиоактивные продукты деления распространились с пластовыми
водами и нефтью по площади месторождения, создав радиоактивную аномалию
диаметром 10 км, вокруг взрывных скважин. В приустьевой зоне и на
оборудовании эксплуатационных скважин произошло накопление радионуклидов.
В 1971 году в Пермской области осуществили экскавационный групповой
ядерный взрыв трех зарядов по 5 килотонн для создания траншеи-выемки в
заболоченной местности. В 1990 г. площадь загрязнения
от этих взрывов
составляла 1 км2.
В 1974 году на объекте "Кристалл" /п.Удачный,Якутия/ произвели
подземный ядерный взрыв мощностью 2 килотонны
для создания плотины
хвостохранилища вспучиванием пород. Спустя 20 лет после взрыва на объекте
230
сохранялся локальный участок радиоактивного загрязнения площадью несколько
десятков квадратных метров. В том же Мирнинском районе Якутии в 1978 г. на
объекте "Кратон -3" при проведении подземного ядерного взрыва произошел
аварийный
выброс
продуктов
деления
в
атмосферу
с
образованием
радиоактивного следа на местности площадью около 0,5 км2.
Посредством подземных ядерных взрывов на участках глубинного
сейсмозондирования в Ивановской и Архангельской областях
сформировались поверхностные зоны радиоактивного загрязнения площадью в
тысячи квадратных метров.
8.3.Челябинский и Чернобыльский катастрофические взрывы.
8.3.1.Челябинский катастрофический взрыв.
Крупная радиационная катастрофа произошла в сентябре 1957года на
предприятии
ядерно-технологического
цикла
Челябинск-66.
Нарушение
регламента хранения радиоактивных отходов на радиохимическом заводе по
производству плутония привело к разогреву и взрыву сухих солей нитрата и
ацетата натрия. Взрыв полностью уничтожил емкость из нержавеющей стали о
70-80 т отходов, находившуюся в бетонном каньоне на глубине 8 м. Всю массу
радиоактивных отходов активностью ~20 миллионов кюри взрывной волной
выбросило в атмосферу, образовав радиоактивное облако, которое поднялось до
высоты 1 км. Через 11 часов после взрыва, под влиянием устойчивого северовосточного ветра на местности сформировался радиоактивный след, получивший
название Восточно-Уральского ( Рис.12.). Административно след протянулся по
территориям Челябинской, Курганской и Свердловской областей.
231
Рассеянная взрывом радиоактивная смесь состояла, в основном, из
короткоживущих радионуклидов /
144
Се,
144
Рr,
95
Zr,
95
Nb/,
5,4% от общей
радиоактивности приходилось на долгоживущий 90Sr c дочерним 90Y . В качестве
"реперного" радионуклида, по которому оценивали радиоактивное загрязнение
был принят
выброса
90
и
Sr, как долгоживущий, достаточно распространенный в составе
наиболее
долговременного
радиоэкологически
облучения
живых
опасный
организмов.
в
В
формировании
границах
доз
плотности
загрязнения стронцием - 90 в 0,1 Ки/км2 /удвоенный фоновый уровень плотности
загрязнения
90
Sr в районе аварии, обусловленный глобальными выпадениями от
ядерных испытаний/
длина следа составила 300 км, ширина 30-50 км, в границах 2 Ки/км2 соответственно 105км и 8-9 км. Плотность загрязнения 2 Ки/км2 признали
предельной
для
безопасного
проживания
населения
и
так
определили
официальную границу радиоактивного следа.
Общая площадь территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению
составила 15-23 тыс.км2, в том числе в границах уровня 2 Ки/км2 - около 1
тыс.км2.
Начальная
плотность
загрязнения
в
эпицентральной
зоне
взрыва
составляла 70 000 Ки/км2, в том числе 4000 Ки/км2 приходилось на стронций-90.
В населенных пунктах, расположенных в 12-20 км от эпицентра мощность
экспозиционной дозы γ-излучения находилась в пределах 0,6-1,5рентген в час.
В результате аварии
эвакуировали 18 тыс. человек из нескольких
населенных пунктов, 2500 человек получили лучевую болезнь, общее число
пострадавших составило 500 тыс. человек. В радиологически ощутимых, дозах
232
пострадало 50 тыс. человек./Атоминфрм, № 7, 1993,стр26/.
8.3.2.Чернобыльская экологическая катастрофа.
В субботу 26 апреля 1986 года в 1 час 23 мин. 44 сек. взорвался четвертый
блок Чернобыльской атомной электростанции им. В.И.Ленина ( Рис.13.). Взрыв
разрушил реактор и перекрытие реакторного зала, наружу вылетели куски
топлива и графита. В активной зоне реактора резко возросла температура /до
1700-2000оС/,
загорелся
графит,
вверх
поднялась
восходящая
высокорадиоактивная газово-аэрозольная струя. Истечение струи продолжалось
10 дней, первые три дня на высоту более 1 км, затем выброс держался на уровне
300-400 м. Взрыв поднял в воздух примерно /20-22/⋅106Ки радионуклидов,
наработанных за 865 дней кампании реактора. Всего по официальной версии из
реактора вылетело и рассеялось 50 миллионов кюри радиоактивности, что
составляет 3,5% от имевшейся в реакторе к моменту аварии. По мнению Г.
Медведева (1989) из Чернобыльского жерла испарилось 120 т ядерного горючего,
что составляет 60% загрузки. Восходящая из реактора радиоактивная струя под
действием метеорологических факторов сформировала обширное радиоактивное
облако. По самолетным измерениям 27 апреля высота облака на удалении 30 км к
северо-западу от реактора превышала 1200 м.
Чтобы
подавить
истечение
радиоактивной
струи,
реактор
стали
забрасывать с вертолетов песком, глиной, свинцовой дробью, доломитом,
соединениями бора. Всего с 27 апреля по 10 мая сбросили 5000 т изолирующих
материалов, для чего потребовалось 1800 вертолето/вылетов. В результате
теплоизоляции активной зоны и ее разогрева активность выброса внезапно
233
увеличилась со 2 по 5 мая. Затем с 6 мая наступило резкое уменьшение
активности выброса ( Рис.14.).
Под действием ветровых потоков порции загрязненных облачных масс
ушли в дальний атмосферный перенос и распространились по всему Северному
полушарию, образовав региональные пятна радиоактивного загрязнения на
обширной территории Европы от Атлантики до Урала.
По официальной версии доля выброса ядерного топлива составила 3,5%,
спустя пять лет появились уточненные данные о содержании биологически
значимых радионуклидов в реакторе к моменту катастрофы. Выброс
137
Cs
подняли до 1,5-2миллионов кюри или 25-30% от содержания в активной зоне.
Энергия механических разрушений от Чернобыльской катастрофы в
000
раз
меньше,
чем
от
взрыва
атомной
бомбы
в
Хиросиме,
100
но
радиоэкологические последствия эквивалентны взрыву 200-300 атомных бомб,
аналогичных по массе заряда /740 г/ бомбе, сброшенной в 1945 году
на
Хиросиму. Наиболее высокие уровни загрязнения за пределами границ СССР
отмечены в Швеции, где радиоактивность почв достигала 1000 мкр/час.
Основные региональные экологические последствия Чернобыльской
катастрофы связаны с загрязнением цезием-137, стронцием-90 и изотопами
плутония /238Рu, 239Рu, 240 Рu, 241 Рu /.
Чернобыльской радиоактивностью загрязнена 1/3 территории Украины,
южная
половина
Белоруссии
с
основными
сельхозугодьями.
Чернобыльской радиоактивностью с плотностью по
137
В
России
Cs от 1 Ки/км2 загрязнено
57650 км2 на территории 19 областей и республик, что составляет 1,6% площади
Европейской
России.
Зоны
радиоактивного
загрязнения
затронули
138
234
административных районов, с 15 городами областного подчинения и более 7700
населенных пунктов, где проживает более 2,7 млн. человек. Радиоактивностью
загрязнены земли исторического центра России.
Наиболее высокие уровни загрязнения от 15 до 40кюри и более, находятся
в Брянской области, где в условиях радиационной опасности проживает 110 тыс.
человек. Калужская, Орловская и Тульская области имеют зоны радиоактивного
загрязнения местности по 137Cs до 15 Ки/км2.
В первый месяц после Чернобыльской катастрофы умер 31 человек, 200
человек получили лучевую болезнь. В ликвидации последствий участвовало
около 600 000 человек, из них 1134 не дожили до начала 1993 года. В настоящее
время смертность среди ликвидаторов катастрофы составляет 10%.
8.4.Деятельность атомных предприятий и устройств /космические
аппараты, ядерные силовые установки ВМФ, ядерно-технологические
комплексы - радиохимические заводы, исследовательские реакторы,
действующие АЭС/.
8.4.1. В настоящее время в открытом космосе находится 58 объектов с
радиоактивными термоэлектрическими генераторами /РТГ/ и с ядерными
энергетическими установками /ЯЭУ/. Космические объекты содержат в сумме
около 1 т радиоактивных веществ, однако наибольшую радиационную опасность
представляют радионуклиды, наработанные за время эксплуатации 31 реакторной
установки СССР и 6 спутников США, запущенных в 1961 - 88 гг.
В 1969 году в результате аварии спутника США в атмосферу над
Индийским океаном поступило 17 000 кюри радионуклидов, в основном,
плутония-238, что оказало влияние на глобальный фоновый уровень плутония.. В
1978 году советский спутник Космос-954 с ядерной энергетической установкой на
235
борту упал в безлюдном горном районе Канады, где загрязнил территорию
радионуклидами.
8.4.2. Аварии атомных подводных лодок происходили неоднократно.
Большой общественный резонанс получила авария атомной подводной лодки
"Комсомолец",
стоившая
жизни
42
морякам.
В
результате
пожара
и
разгерметизации на дне Норвежского моря в апреле 1989 года оказалась атомная
субмарина с ядерным реактором и две боевые торпеды с ядерными боеголовками.
В 1967 году недалеко от Северного полюса произошел пожар на ударной
ядерной подводной лодке "Ленинский комсомол", сгорели 39 человек экипажа. В
1968 году у Гавайских островов на глубине 16 000 футов затонула советская
дизельная лодка с баллистическими ракетами, оснащенными ядерными зарядами.
Погибли 97 человек.
В октябре 1986г. на подводной лодке К-219 произошла ядерная авария,
которая могла привести к подводному ядерному взрыву мощностью 10 мегатонн.
Ценой жизни матроса реактор заглушили.
В августе 2000г. в Баренцовом море по невыясненной причине произошла
катастрофа атомохода "Курск". Погибли 118 человек.
Аварии атомных подводных лодок и инциденты с ядерным оружием
морского базирования происходили в 1961,1970,1972,1973,1980,1983, 1984,1986,
1989 гг. В результате аварий на морском дне остались 43 советские ядерные
боеголовки и 6 ядерных реакторов, что создает реальную угрозу радиоактивного
загрязнения воды и гидробионтов.
8.4.3. На территории России с 1950-х годов действует 10 ядерне-тахноло-
236
гических
комплексов,
занимающихся
обогащением
урана,
производством
оружейного плутония, радиохимической очисткой отработанных топливных
элементов, разделением изотопов и др.
Деятельность предприятий ядерно-технологичеокого цикла всегда, даже в
безаварийном, штатном режиме оказывает вредное радиационное воздействие на
окружающую среду. Это воздействие проявляется в поступлении в атмосферу
радиоактивных изотопов инертных газов /ксенон, криптон/, радиоактивного
изотопа водорода - трития, иода-129, углерода-14,а также аэрозольных потоков
изотопов щелочноземельных элементов - цезия-137, стронция-90 и др. Возникают
повышенные радиационные уровни в атмосфере и радиогеохимичеокие ореолы на
местности, обусловленные накоплением радионуклидов в почвах и донных
отложениях.
Особенно вредные экологические последствия создавали прямоточные
ядерные реакторы для производства оружейного плутония. Они имели водяной
защитный контур, контактировавший о тепловыделяющими элементами. Речную
воду подавали в реактор без очистки,
поэтому растворенные
в ней
микроэлементы /Na, Cl, К, Мg, и др./ подвергались нейтронной активации с
образованием множества радиоактивных изотопов. В реакторе вода также
обогащалась
радионуклидами
с
конструкционных
элементов
и
твэлов.
Отработанные воды без очистки сбрасывались в поверхностные водоемы, где
происходило накопление в донных отложениях
239
58
Со,
60
Со,
53
Mn,
55
Fe, а также
Np, 239Pu.
Атомная энергетика России включает 34 предприятия, из них 9 атомных
электростанций с 29 энергоблоками. В 1994 году АЭС выработали 98 млрд.
237
квт.час или 11% электроэнергии России. Ни одна АЭС России не имеет полного
комплекта установок для подготовки жидких и твердых радиоактивных отходов к
захоронению.
В 1993 году предприятиями атомной энергетики в атмосферу выброшено
225 тыс. т. загрязняющих веществ, из которых 75% приходится на объекты
теплоэнергетики. В 1994 году выбросы составили 190 тыс. т., или 3,6% по
энергетической отрасли. Всего в атмосферу атомные станции выбрасывают
вещества более 250 наименований., где основными являются: твердые - 63 тыс.т.,
диоксид серы - 75тыс.т., оксид углерода - 25,8 тыс.т., оксиды азота -18,9 тыс.т.,
углеводороды - 2,6 тыс.т., летучая органика - 2,4 тыс.т., прочие газообразные и
жидкие соединения - 2,4тыс.т. В 1993 году предприятиями отрасли в атмосферу
выброшено
свыше
437
тыс.
кюри
радионуклидов,
из
них
инертных
радиоактивных газов - 414 тыс. кюри, радона -12,5 тыс. кюри, трития - 10,5 тыс.
кюри. Общая площадь нарушенных земель составила 16481 га.
В условиях безаварийной работы предприятий ядерно-технологического
цикла штатное радиоактивное загрязнение распространяется в основном в
пределах, санитарно-защитной зоны. Однако деятельность предприятий ядернотехнологического
цикла
периодически
сопровождается
возникновением
нештатных ситуаций, когда загрязнение выходит за пределы санитарно-защитных
зон, захватывая населенные пункты.
6 апреля 1993 года на радиохимическом заводе Сибирского химического
комбината
/Томск-7/
произошел
взрыв
с
выбросом
радиоактивности,
образовавшим след на местности, включая населенные пункты Георгиевка и
Черная речка. В составе выброса преобладали изотопы циркония, ниобия,
238
рутения, в подчиненном количестве присутствовали плутоний, америций и
"горячие частицы" с очень высокой радиоактивностью.
8. 5. Радиоактивные отходы.
Специфика использования ядерной энергетики состоит в том, что в
процессе эксплуатации ядерных материалов их радиоактивность возрастает.
Ядерные материалы в процессе эксплуатации нарабатывают высокоактивные
короткоживущие
накопление
изотопы,
наведенной
в
конструкционных
радиоактивности.
материалах
Минимальной
происходит
радиологической
опасностью обладает первичное сырье - природный уран, который обнаруживает
низкую удельную активность - 1502Бк/мг в минуту для природной суммы
изотопов. Образующиеся в ядерных реакторах искусственные
радиоактивные
изотопы имеют удельную радиоактивность в десятки и сотни миллионов раз
большую.
Поэтому
использование
ядерной
энергетики,
сопровождающееся
увеличением радиоактивности ядерных материалов, неизбежно приводит к росту
экологической опасности. Соответственно процессы захоронения и переработки
радиоактивных отходов намного сложнее, чем добыча урана и производстве
ядерного горючего.
Радиоактивные могильники требуют отчуждения обширных территорий и
объемов
природной
технологического
среды,
обеспечения
где
и
необходимо
режимной
создать
изоляции
высокий
от
уровень
природных
и
урбанизированных районов. Хранение радиоактивных отходов, связанное с
накоплением в ограниченном пространстве большой массы высокоактивных
239
веществ, представляет огромную экологическую опасность.
Примитивной
антиэкологичной
формой
избавления
от
жидких
радиоактивных отходов по принципу "концы в воду" служит их оброс в
окрестные водоемы - реки, озера, моря, что создает радиогеохимические ореолы
на местности, поражение и загрязнение гидробионтов, поступление в пищевые
цепи населения.
Высокой радиоэкологической опасностью обладает хранение жидких
радиоактивных
отходов
в
открытых
недостаточной
гидроизоляцией.
Такое
водоемах-накопителях,
нередко
"хранилище"
источником
служит
с
активного загрязнения прилегающей местности в результате ветрового выноса с
водной поверхности радиоактивных брызг и капель, загрязняющих почвенный
покров, водоемы, растительность. Водоемы-накопители могут также загрязнять
водоплавающих птиц, диких животных и в итоге людей.
В деятельности Сибирского химического комбината /Томск-7/ известны
случаи, когда лоси ходили на водопой к пруду-накопителю, а потом лосиное
мясо с высоким содержанием 137Cs употребляли в пищу местные жители.
Особую экологическую опасность представляют открытые водоемы хранилища радиоактивных отходов. С 1951 года хранилищем радиоактивных
отходов служит озеро Карачай, где накоплено около 122 миллионов кюри
радиоактивности, в основном цезия - 137, стронция-90, иттрия-90. В 1967 году
ветровым выносом радиоактивных аэрозолей с пересохшей поверхности
технологического водоема № 9 /оз. Карачай/ завершилось формирование
Восточно-Уральского радиоактивного следа, образованного катастрофой 1957
года. Кроме того под озером Карачай образовалась линза радиоактивных
240
подземных вод объемом около 4 млн.м3 и площадью до 10км2. Скорость
пространственного перемещения загрязненных подземных вод достигает 80
м/год. Существует опасность проникновения радиоактивных вод в соседние
водоносные горизонты, распространение с подземными водами и вынос
радионуклидов в гидрографическую сеть.
Неконтролируемый сброс жидких радиоактивных отходов в реку Теча
продолжался с 1949 по 1956 год. За время с 1949 по 1952 год в Течу слили более 3
миллионов кюри радиоактивности. В каскаде промышленных водоемов,
созданных в пойме верховьев Течи после прекращения сбросов, накоплено около
350 млн. м3 загрязненных вод, являющихся радиоактивными отходами с
суммарной активностью около 200 тыс. Ки. В настоящее время в одиннадцати
населенных пунктах по берегам реки Течи уровень эффективной эквивалентной
дозы превышает 10 бэр, в еще четырех -5 бэр.
Производственное объединение "Маяк" /Челябинск-66, Челябинск-40,
"Кыштымский комплекс", русский "Хэнфорд"/ до настоящего времени остается
источником радиоактивного загрязнения прилегающих территорий на которых в
1993-94 гг. атмосферные выпадения цезия-137 в 50-150 раз
превышали средние по стране. За время деятельности объединения на его
территории накоплено огромное количество жидких и твердых радиоактивных
отходов, суммарной активностью около одного миллиарда кюри. На площади
предприятия "Маяк" имеется 24 могильника высокоактивных отходов с
суммарной активностью 13 миллионов кюри и 200 могильников низко- и
среднерадиоактивных отходов с суммарной активностью более 30 000 Ки. Кроме
того на промплощадке комбината накоплено около 500 тыс. тонн жидких
241
высокорадиоактивных отходов.
На радиохимических заводах в Красноярске-26 и Томске-7 используется
хранение жидких радиоактивных отходов путем их закачки в глубокие
водоносные горизонты или обособленные геологические структуры, не имеющие
иного хозяйственного использования.
Геологические структуры, пригодные для хранения радиоактивных
отходов должны обладать высокой степенью гидрогеологической изоляции, что
следует
выяснить
предварительным
проведением
литомониторинга
и
специальных инженерно-геологических и гидрогеологических исследований.
Особую экологическую опасность подземное хранение жидких радиоактивных
отходов может создавать в случае близкого расположения в одной геологической
структуре с горизонтами питьевого водоснабжения,
Подобная ситуация характерна для системы подземного хранения жидких
радиоактивных отходов, где существует реальная опасность загрязнения
питьевых водоносных горизонтов г.Томска ( Рис. 15 ). Анализ геологотектонической и геохимической обстановки, выполненный на кафедре полезных
ископаемых
и
геохимии
редких
элементов
Томского
политехнического
университета показал недостаточность выполненных геолого-геофизических и
инженерно-геологических исследований для создания подземного хранилища
жидких радиоактивных отходов в зоне проявления тектонической активности и
развития гидрохимических аномалий (Л.П. Рихванов, М.М. Рихванова, 1994)..
В
научно-исследовательских
медицинских
учреждениях,
организациях,
промышленных
учебных
предприятиях
заведениях,
страны,
расположенных на урбанизированных территориях, с высокой плотностью
242
населения, используется свыше 400 тысяч источников ионизирующих излучений,
которые после срока эксплуатации попадают в категорию радиоактивных
отходов. Для утилизации
отработанной радиоактивности,
не относящейся к
ядерно-топливному циклу, в России действует 16 пунктов захоронения
радиоактивных отходов /ПЗРО/, где накоплено ~200 тыс.м3 отходов, активностью
около 2миллионов кюри.
Утерянные или несанкционированно хранимые и захороненных источники
ионизирующих излучений, создают участки радиоактивного загрязнения в
селитебных зонах. В 1994 году выявлено 554 таких участка в 16 городах /Москва,
Санкт-Петербург, Братск, Волгоград / и сотни на других территориях.
Наибольшие уровни загрязнения обнаружены в Череповце/>2 Р/ч и СанктПетербурге/ >40 Р/ч /.
Одна из наиболее острых радиоэкологических проблем связана с
утилизацией атомных подводных лодок, радиоактивных отходов и ядерного
топлива объектов военно-морского флота России, а также деятельностью
ледокольного флота. К настоящему времени выведена из эксплуатации 121
атомная подводная лодка. Утилизировано с вырезкой реакторного отсека 8,
подготовлены к длительному хранению на плаву 9, в процессе утилизации и
подготовки к хранению на базах ВМФ находятся 13 атомных субмарин. 91
атомная подводная лодка, выведенная из эксплуатации, содержится в местах
базирования в неудовлетворительном техническом состоянии, общий срок
службы достиг 32-35 лет, почти половина лодок более 10 лет без ремонтного
обслуживания.
Большинство ядерных энергетических установок ВМФ имеет в реакторах
243
отработанное топливо в течение 15 и более лет. Для четырех выведенных из
эксплуатации лодок с аварийными реакторами способы утилизации не
разработаны. Хранилища отработанного ядерного топлива военно-морских сил
Северного флота полностью загружены. Большинство хранилищ, построенных в
60-х годах находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, что
создает
радиоэкологическую
проблему
безопасности
отходов.
Особенно
неблагоприятная экологическая ситуация сложилась на Тихоокеанском флоте.
С 1993 года после запрещения сброса радиоактивных отходов в море
происходит их накопление без утилизации. У берегов архипелага Новая Земля и в
открытых акваториях Баренцева и Карского морей затоплено более 11 тысяч
контейнеров с радиоактивными отходами и 15 аварийных реакторов с атомных
подводных лодок, слито огромное количество жидких радиоактивных отходов.
Только в новоземельском заливе Цивольки захоронено 4750 радиоактивных
контейнеров и центральный отсек атомного ледокола "Ленин" с тремя
аварийными реакторами и экранной оборкой.
Сегодня по данным "Гринпис" в Мировом океане на подводных и
надводных судах действует 513 ядерных реакторов, из которых 407 - российские.
Ежегодно при эксплуатации российских атомных судов образуется 20 тыс.м3
жидких радиоактивных отходов и 6тыс.тонн твердых.
Пока остается неясной судьба отработанного ядерного топлива реакторов
РБМК-1000, которое не подвергается переработке. В настоящее время на АЭС
/хранилища Ленинградской, Курской, Смоленской, Калининской и Балаковской
АЭС/ и в специальном хранилище Горно-химического комбината /Красноярск-26/
находится 6000 т топливных сборок реакторов РБМК-1000 и 1486 т топливных
244
сборок реакторов ВВР-1000, суммарной активностью ~3,9миллиардов кюри
/Табл.8.5.1. /. Всего в 1993 году на территории России в результате добычи и
переработки урановых руд, изготовления тепловыделяющих элементов и
утилизации
радиоактивных
отходов,
площадь
радиоактивно-загрязненных
территорий составила около 60 тыс. га.
8.6. Естественная радиоактивность.
Естественная радиоактивность - облигатный, обязательный экологический
фактор
природной
среды.
Облигатность
радиоактивности
обусловлена
геохимическими условиями рассеяния естественных радиоактивных элементов /
U, Th, Ra, K ) в природной среде - биосфере, литосфере, гидросфере, атмосфере. В
соответствии со своими геохимическими свойствами радиоактивные элементы
присутствуют во всех типах горных пород, пресных и морских водах, почвах,
растительности,
живых
организмах.
Наиболее
бедны
радиоэлементами
ультраосновные породы. В 50-100 раз выше радиоактивность песчаников. Кислые
породы, глинистые и карбонатные осадки, сланцы обогащены радиоэлементами в
5-10 раз относительно песчаников.
В условиях России можно выделить следующие эколого-геохимические
проблемы естественной радиоактивности, связанные с добычей, переработкой и
использованием минеральных ресурсов:
1. Добыча, переработка и использование урановых, руд и других полезных,
ископаемых,
содержащих
экологически
радиоэлементов.
2. Радиоэкологическая опасность радона.
значимые,
концентрации
245
8.6.1. На стадии добычи полезных ископаемых радиационную опасность
может создавать аэрозольное рассеяние тонкодисперсной рудничной пыли в
атмосфере подземных горных выработок и карьеров. Аэрозольные радиоактивные
фракции могут распространяться через систему вентиляции, рассеиваться
ветровыми потоками, попадать в сточные технические воды. Шахтные и сточные
воды, протечки продуктивных, ураноносных растворов при кучном подземном
выщелачивании могут вызывать распространение радиогеохимических ореолов и
загрязнение поверхностных и подземных вод.
Большой объем радиоактивных отходов создает добыча урановых и
ториевых руд. Обычно твердые отходы урановых рудников могут быть
представлены забалансовыми урановыми рудами, отвалами пустой породы,
хвостами
кучного
выщелачивания,
отвалами
хвостов
радиометрической
сортировки. При добыче и первичной переработке 1 тонны урановой руды
образуется от 1,3-1,6 тонн твердых отходов в подземных условиях, до 1,0-1,5
тонн в карьерных и 0,2 - 0,4 м3 радиоактивных промывочных вод с учетом
водооборота. Жидкие отходы урановых рудников обычно формируются при
радиоактивном загрязнении дренируемых водоносных горизонтов.
Нефтяные воды с высоким содержанием радиоэлементов / U, Ra, Rn /
могут создавать радиоэкологические проблемы при разработке нефтяных
месторождений. Источником радиационной опасности являются горнохимические и радиохимические предприятия по обогащению урана и разделению
изотопов. Производство фосфорных удобрений из фосфоритового и апатитового
сырья по существующим технологиям вызывает обогащение конечных продуктов
ураном в надкларковых количествах. Многолетнее использование таких
246
удобрений приводит к образованию техногенных и агро-геохимических урановых
аномалий.
Каменные и бурые угли некоторых месторождений могут содержать
значительные концентрации естественных радиоэлементов, достигающих рудных
значений / ~ 50 г/т U /
/. При сжигании таких углей происходит накопление
урана и тория в золе и шлаках, с которыми ТЭЦ средней мощности будет
выбрасывать в природную среду 3-4 тонны урана ежегодно. Подобную
радиоэкологическую ситуацию характеризуют отвалы ГРЭС-2 г.Томска, причем в
твердом остатке снеговых проб в ряде районов города обнаружены концентрации
урана порядка 10 и более г/т. Одна теплоэлектростанция на угле мощностью 1000
мвт выделяет в атмосферу 37 радиоактивных
изотопов, общей активностью
4,9⋅1010 Бк/год.
8.6.2. Радиоэкологическая
опасность
радона.
Высокая
смертность
горняков на ураново-полиметаллических рудниках Шнееберга и Рудных гор от
"горной болезни" была известна с ХVI века. Выполненные в конце ХIХ века
научные
исследования
установили,
что"горной
злокачественные новообразования органов дыхания.
болезнью"
называли
Причиной заболевания
оказались высокие концентрации радона в рудничном воздухе.
При распаде радона образуются твердые долгоживущие излучатели,
накапливающиеся в организме человека:
210
210
Pb(T1/2=22 года),
210
Bi(T1/2=5суток),
Ро (Т1/2=138 суток). Концентрация радона в шахтной атмосфере Рудных гор
достигала n⋅10-8 Ки. Благодаря этим исследованиям появилась величина
предельно допустимой концентрации радона в воздухе производственных
помещений, равная 1⋅10-11Ки/л.
247
В 1970-х годах проблема радиоэкологической опасности радона привлекла
внимание американских, а затем советских ученых. Сейчас в США и России
приняты Национальные программы по контролю качества воздуха в помещениях.
Выполненные
содержание
исследования
показали,
что
в урбанизированных
районах
радона в помещениях, в среднем превышает его концентрацию
снаружи и создает дозу радиоактивного облучения втрое превышающую ту,
которую горожанин получает в течение всей жизни при медицинских
обследованиях. В многоэтажных американских домах радона в 3-4 раза меньше,
чем в особняках. Вдыхание радона увеличивает риск заболевания раком на 0,5-1%
за 20 лет жизни в доме с концентрацией радона в воздухе более 300 Бк/м3.
Причем, вероятность заболевания раком легкого для некурящего американца
составляет 1%, а для курящего - 4%. Считается, что средний американец получает
в своем доме дозу от радона в 200-300 миллибэр/год при норме 500 миллибэр/год,
согласованной с Международным комитетом по действию атомной радиации
ООН. Существует также генетическая опасность воздействия малых доз
облучения радоном, особенно на фоне химического загрязнения окружающей
среды.
Основным источником радона в каменных домах служат строительные
материалы. Радиоактивность бетона в 30-50 раз больше, чем дерева. Еще выше
радиоактивность гранитов, мрамора, туфа, пемзы, используемых как отделочные
материалы. В США, Канаде, Японии перестали применять при изготовлении
бетона кальций-силикатный шлак и фосфогипс.
В России действует инструкция по ограничению облучения населения от
природных источников ионизирующего излучения, где определена
объемная
248
активность радона в существующих зданиях на уровне 200Бк/м3, во вновь
проектируемых не более 100 Бк/м3. Сейчас реализуется научная программа
"Радон России", которой выявлены здания с концентрацией радона в воздухе
жилых и производственных помещений в различных городах, страны /СанктПетербург, Новосибирск, Иркутск, Байкальск и др./
Повышенные концентрации радона в атмосферном воздухе селитебных и
промышленных зон могут создавать открытые отвалы горно-обогатительных
комбинатов, как это наблюдается в Читинской области вокруг Забайкальского и
Приаргуньского комбинатов, где уровни гамма-фона достигают 150 мкр/ч, а в
жилых домах пос. Октябрьский и г.Балей концентрация радона нередко
превышает 10 ПДК.
Вопросы и задания.
1.Какие источники ионизирующих излучений создали радиоэкологическую
ситуацию и проблемы России?
2.Сколько воздушных ядерных взрывов произведено на Новоземельском
полигоне?
3.Когда и где состоялся самый мощный взрыв ядерного оружия?
4.Назовите основные радионуклиды, определяющие экологические последствия
ядерных испытаний.
5.Сколько подземных ядерных взрывов произведено на территории России.
Назовите экологические последствия.
6.Что Вы знаете о Челябинской радиационной катастрофе?
7.Назовите основные экологические последствия Чернобыльской катастрофы.
249
8.Какие аварии атомных подводных лодок Вы знаете?
9.В
чем
проявляется
токсическое
воздействие
ядерно-технологических
комплексов на среду обитания?
10.Чем определяется особая опасность ядерных отходов?
11.Приведите примеры использования геологических структур для хранения
ядерных отходов.
12.Что Вы знаете о радиоактивных отходах, захороненных у берегов Новой
Земли?
13.Какие экологические проблемы создает естественная радиоактивность?
14.Чем определяется радиоэкологическая опасность радона?
9. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАСТРОФЫ И БЕДСТВИЯ.
Катастрофой
называется
неожиданное
бедствие
с
тяжелыми
последствиями. Экологическая катастрофа может вызвать гибель природных
экологических систем, включая животных и человека, катастрофические
изменения среды обитания / загрязнение воды, воздуха, почв и др./.
Природные катастрофические явления сопровождают всю историю
биосферы и происходят в настоящее время, являясь закономерными этапами
эволюции биосферы и геологического развития земной коры.
Катастрофические
явления
в
биосфере
можно
систематизировать
следующим образом:
1. Древние, доисторические экологические катастрофы в биосфере.
2. Экологические катастрофы в среде обитания человека.
Доисторические экологические катастрофы происходили до появления на
250
Земле человека и создавали опасность существованию или вызывали гибель
древних экологических систем. В современных экологических катастрофах также
происходит уничтожение экологических систем. Катастрофы создают ущерб
здоровью и вызывают гибель людей, а также приводят к разрушению среды
обитания человека. В современных условиях к природным катастрофам
добавились техногенные или антропогенные, причинами которых служит
деятельность человека.
9.1. Меловая катастрофа и судьба динозавров.
Представление об экологических катастрофах ввел в науку выдающийся
французский ученый зоолог и основатель палеонтологии, иностранный почетный
член Петербургской Академии наук Жорж Кювье.Ученый определил, что по
ископаемым остаткам живых организмов можно установить хронологическую
последовательность образования слоев осадочных пород горных и относительную
древность вымерших животных.
Это открытие стало фундаментом исторической геологии и стратиграфии,
изучающих последовательность геологических напластований земной коры.
Изучая ископаемые остатки древних вымерших животных, ученый обнаружил
хронологическое развитие органического мира Земли в виде смены форм живых
организмов во времени.
Ж.Кювье установил,
что изменение вымерших форм соответствует
геологической хронологии: ископаемые остатки из молодых геологических
отложений обнаруживают большее сходство с современными животными, чем
древние окаменелости. Особенно заметно в истории Земли происходило
251
повышение организации позвоночных животных.
Для объяснения эволюции животного мира Земли Ж. Кювье создал
концепцию катастроф или катастрофизма, связав исчезновение одних форм
живых организмов и появление других о периодическими геологическими
катастрофами. В 1812году к своему обширному фундаментальному труду
"Исследование
об ископаемых костях" ученый написал предисловие под
названием " Рассуждения о переворотах на поверхности земного шара", где связал
развитие животного мира Земли с геологическими катастрофами, которые
сопровождают геологическую историю планеты.
Основными катастрофическими явлениями, которые приводили к смене
фаун в разновозрастные геологические периоды Ж.Кювье считал смену морских
и континентальных условий, а также климатические колебания, т.е. изменение
экологических показателей среды обитания. Ученый справедливо утверждал, что
наступление моря может уничтожить специфическую фауну Австралии / кенгуру,
утконосов, ехидн/, а осушение проливов приведет на этот континент слонов,
буйволов, верблюдов, тигров из Азии. В подтверждение своих взглядов Ж.Кювье
писал о находках останков мамонтов в Сибири, которые погибли в результате
внезапного похолодания, т.е. изменившихся экологических условий.
В дальнейшем появилось множество фактов и исследований о связи
эволюции органического мэра с определенными этапами геологического развития
Земли. Например, в 1920-х годах известный русский геолог, академик А. П.
Павлов в своей работе "0 некоторых ещё мало изученных факторах вымирания
животных в прошлом" связывал гибель динозавров с ларамийской эпохой
горообразования, сопровождавшейся активизацией вулканической деятельности,
252
сказавшейся на газовом составе древней атмосферы и солености океана.
Древние
экологические
катастрофы
происходили
в
течение
всей
геологической истории Земли. Однако, с периодами катастроф связана не только
массовая гибель определенных групп живых организмов, но и интенсивное
формообразование, увеличивающее видовое разнообразие живых организмов в
биосфере.
Поэтому
каждый
биоценоз
соответствует
определенному
геологическому этапу развития Земли, что свидетельствует о связи эволюции
органического мира с процессами геологического развития планеты.
Во многих случаях гибель определенных групп организмов приурочена к
определенным
фазам
геологического
развития.
Например,
на
границе
ордовикского и силурийского периодов вымирают палеозойские иглокожие /
цистодеи, кариодеи, текоидеи /, некоторые виды брахиопод, сильно сокращаются
трилобиты. В конце верхнедевонского периода появляются большие группы
древесных растений - лепидодендронов, сигиллярий, кордаитов, каламитов,
которые получили наибольшее развитие в каменоугольном периоде.
Причины массовой гибели живых организмов в древние геологические
эпохи объясняют влиянием таких факторов как: горообразование, вулканизм,
изменение климата и состава
атмосферы, морские трансгрессии и регрессии,
космические причины и т.д. Однако, пока никто не объяснил причин
избирательной гибели одних видов и процветания других внутри одного
семейства.
Самым страшным считается массовое вымирание животных 245 млн. лет
назад, на границе палеозойской и мезозойской эры, когда исчезло свыше
половины всех семейств живых организмов. Втрое меньше, на 75% сократилось
253
разнообразие земной фауны в меловом периоде, когда произошло "великое
мезозойское вымирание". Меловая катастрофа известна больше других, может
быть потому, что с ней связана судьба динозавров.
Белая лента писчего мела тянется через Европу почти на 4 тысячи
километров, от Дувра и Брайтона, через Францию и Польшу, захватывает юг
Прибалтики, минует Белоруссию, Украину, Центрально Черноземную область,
Поволжье и доходит до берегов Эмбы.
Самую большую мощность отложения писчего мела / 700м / имеют между,
Белгородом и Харьковом. Недалеко от Славянска в Харьковской губернии
поросшие соснами и лиственным лесом живописные белозеленые холмы стали
называться Святыми горами, где возник большой монастырь - '"Святогорская
Успенская 0бщежитейская Пустынь". Характерно, что сосны на меловых горах
растут не простые, а тоже меловые, реликтовые.
Меловой период начался 132 миллиона лет назад слабой регрессией
океана, а закончился через 66 миллионов лет одной из наиболее значительных
океанических трансгрессии. С точки зрения современной теории тектоники плит,
такой катаклизм вызвали сильно возросшие скорости раздвижения океанического
дна.
К
позднемеловому
времени
суперматерик
Гондвана
распался
на
континентальные блоки - Африку, Индостан и Австралию, разделенные
Индийским океаном. Завершилась ломка и другого материка - Лавразии на
Северную Америку и Евразию, омываемых с севера водами Полярного бассейна.
Эти глобальные процессы повлекли за собой подъем уровня Мирового океана.
Причем, поднялся и уровень размыва речными водами континентов, что резко
уменьшило поступление с суши в океан обломочного материала. Поэтому в
254
морских донных слоях мелового периода преобладают карбонатные отложения,
образованные большей частью
известковыми скелетами вымерших морских
организмов.
В меловую катастрофу потери разных отрядов классов и экологических
групп организмов сильно отличались. Из пресмыкающихся полностью вымерли
динозавры и птерозавры - гигантские летающие ящеры с размахом крыльев в 20
метров, из морских головоногих моллюсков - аммониты и белемниты. Мор
поразил костистых рыб, акул, крокодилов, морских ежей, кораллов. Меньше
других пострадали животные суши - пресноводные и наземные.
Существует
множество
гипотез,
объясняющих
почему
погибли
динозавры. Показательно, что все гипотезы со времен Ж.Кювье связывают
исчезновение динозавров с изменением экологических условий среды обитания.
Очевидно
древние земноводные не смогли приспособиться к изменившимся
экологическим условиям и поплатились за это. 70 млн. лет назад биосфера стала
функционировать без динозавров. Вот наглядный урок человечеству, которое
настолько переусердствовало в преобразовании собственной среды обитания, что
вынуждено спасать себя и Природу, чтобы не повторить судьбу динозавров.
С
меловым
периодом
связано
образованием
уникальной,
белой,
пачкающей горной породы - писчего мела, благодаря которое почти каждый
современный человек имеет своеобразный "меловой период", когда он постигает
школьную премудрость, не подозревая, какая драматическая страница в истории
Земли записана в каждом кусочке мела.
Писчий мел вписался в геологическую историю Земли большими снежнобелыми горами и дал свое имя геологическому периоду, во второй половине
255
которого /100-66 млн. лет/ единственный раз в истории планеты возникли все
меловые горы. Корабли, пересекающие Ламанш и Па-де-Кале, встречают и
провожают великолепные Белые скалы Дувра из писчего мела. Аналогичны
происхождение и возраст Приморских Альп во Франции, обрамляющих с севера
Знаменитую Ривьеру - полосу курортного побережья Средиземного моря.
Гибель известкового планктона хорошо зафиксировалась в геологической
летописи Земли и видна невооруженным глазом. Границу мелового и следующего
за ним палеогенового периода четко фиксирует тонкий слой практически
безжизненных глинистых отложений, свидетельствующих о геологически
моментальном падении биологической продуктивности океана.
С окончанием деятельности известковых планктонных организмов, не
используемая для реакции с кальцием углекислота стала накапливаться в
атмосфере приблизительно также, как это происходит в наши дни из-за сжигания
неимоверного количества топлива - угля, нефти, природного газа. Правда, в те
времена эффект получился сильнее, концентрация углекислоты в атмосфере
увеличилась
втрое,
что
привело
к
повышению
температуры
воды
в
поверхностном слое океана на несколько градусов.
На ликвидацию последствий меловой катастрофы природе потребовалось
350 тыс. лет, и благодаря присущей ей способности к саморегуляции, биосфера в
очередной раз преодолела экологический кризис. Постепенно увеличилась
биологическая
продуктивность
океана
и,
соответственно,
уменьшилась
концентрация углекислоты в атмосфере. На Земле похолодало.
Климатические изменения также имели катастрофические последствия для
растительности и животного мира, особенно в эпохи великих оледенений.
256
Геологическими исследованиями установлено, что ледниковые отложения
встречаются в осадках разного /рифейского, каменноугольного и др./ возраста на
территории
Африки,
Индии,
Австралии,
Южной
Америки.
Характерно
совпадение периодов великих оледенений с крупнейшими горообразовательными
эпохами, когда сокращались размеры морей, увеличивались горные массивы,
климат становился более континентальным с резкими колебаниями температур.
9.2.Экологические катастрофы в среде обитания человека.
Современные экологические катастрофы в среде обитания человека
подразделяются на:
1.Стихийные бедствия.
2.Антропогенное разрушение природной среды.
3.Техногенные
катастрофы /производственные и транспортные
аварии с обширными экологическими последствиями/.
Особенность стихийных бедствий, состоит в том, что эти события,
связанные, о атмосферными, климатическими и геологическими явлениями
происходили всегда, но в современных условиях естественные проявления
деятельности земных стихий нередко приобретают характер бедствия при их
воздействии на густонаселенные территории и города. Поэтому современные
экологические
катастрофы
создают
следующие
социально-экологические
последствия для общества:
1.Ущерб здоровью и гибель людей.
2.Разрушение среды обитания человека.
3.Уничтожение природных ресурсов и инженерных сооружений.
257
9.2.1. Стихийные бедствия.
Эти
природные
явления
имеют
катастрофические
последствия
в
урбанизированных районах, когда они застают местных жителей врасплох.
Например, известное извержение Везувия в 79г.н.э., погубившее жителей
античных городов: Помпеи, Геркуланума, Стабии.
Сильнейшее вулканическое извержение ХХ века, когда в 1956г. взорвался
вулкан Безымянный, напротив, не имело катастрофических последствий,
поскольку произошло в пустынной ненаселенной местности Камчатки.
Стихийные бедствия включают / в порядке уменьшения причиняемого
ущерба/:
1. Атмосферные вихри ( ураганы, бури, штормы, тайфуны, смерчи).
2. Землетрясения.
3. Наводнения.
4. 0ползни.
5. Цунами.
6. Вулканические извержения.
Экологические последствия стихийных бедствий проявляются не только в
гибели людей и уничтожении среды обитания в виде разрушений городов, дорог,
мостов и др. Природные стихии
уничтожают леса и сельхозугодья, создают
озера, овраги, провалы, образуют или разрушают острова и горы, поднимают
уровень моря, воздействуют на атмосферные процессы, а в целом, изменяют
ландшафтно-климатические условия природной среды территории. Характерной
особенностью стихийных бедствий является локально-региональный характер их
258
катастрофического
влияния,
например,
приуроченность
землетрясений
к
сейсмоактивным зонам, а цунами к океаническим побережьям. Исключением
могут быть вулканические; извержения, способные вызывать глобальные
экологические, последствия.
На территории России ежегодно возникает 230-250 чрезвычайных
ситуаций, связанных с проявлением природных стихий. Характерно, что в России,
как и во всем мире, растет ежегодное число природных катастроф, увеличивается
катастрофичность их экологических последствий и экономический ущерб.
За ближайшие 30 лет (1962-92гг.) во всем мире число природных
катастроф с высоким экономическим ущербом возросло более чем в 4 раза, при
одновременном увеличении числа жертв в 3,5 раза. В России за 4 года (199195гг.) число чрезвычайных ситуаций природного характера увеличилось более
чем в 2 раза (С.К.Шойгу,1997).
9.2.1.1. Ураганы, бури, штормы, тайфуны, смерчи принадлежат к
атмосферным явлениям и возникают при развитии атмосферных вихрей циклонов. Резкое падение атмосферного давления от периферии к центру циклона
вызывает штормовые ветры, достигающие ураганной скорости более 30 м/сек.
Наибольшую опасность представляют штормовые тропические циклоны, от
которых страдают южные штаты США, побережье Карибского моря, Мексика,
Япония, российское Приморье, побережье Китая, Филиппины, Мадагаскар,
Индия. В тропических циклонах скорость ветра. составляет 50-60 м/сек и более.
Они чаще появляются летом и осенью, всего до 10 раз в год. Особенно тяжелые
последствия
создают
тропические
циклоны
/тайфуны/,
возникающие
Аравийском, Южно-Китайском, Восточно-Китайском и Японском морях.
в
259
Специфическое экологическое действие циклонов проявляется в их
способности переносить на значительные расстояния семена растений, и даже
весьма крупных животных, способствуя миграционным процессам и заселению
морских островов. Например, тропический ураган 1865 года поселил на острове
Гваделупа пеликанов. Одним из самых ужасных стихийных бедствий на памяти
человечества считается тайфун 1970 г., поразивший прибрежные районы
Восточного Пакистана, где число пострадавших достигло 10 млн. человек, а
погибших 1 млн. Ураганный ветер и поднятая им океанская волна, высотой 8 м
обрушились на побережье и многочисленные густонаселенные острова, накрыв
их слоем воды на несколько часов.
Штормовые циклоны в средних широтах более редки, они возникают раз в
8-10 лет. В 1604 году "пришла буря велия ... с Воробьевой горы прямо на /Новый/
монастырь, верхи и кресты посломало со всех церквей... многие хоромы ломало".
25 октября 1495 года "весь день был ветер силен в Москве, хоромы трясло, с иных
верхи срывало и кровли драло и людей било". Столетие спустя, в 1595 году,
случился смерч: "...буря велия, дворы многие поломало и людей, и скот носяще
ветром". Ураганы, бури и смерчи случались и в менее отдаленные времена.
29 июня 1904 года центральную часть Русской равнины пересекал циклон,
двигавшийся в северо-восточном направлении. Огромное дождевое облако
шириной около 15 километров накрыло Москву. Под облаком возникло несколько
смерчевых воронок, которые вызвали огромные разрушения на восточной и
северо-восточной окраинах города и прилегающей местности. Смерч полностью
уничтожил несколько подмосковных деревень, а в городе особенно пострадал
район Лефортова, где, в частности, погибла Анненгофская роща вековых
260
деревьев. Убытки составили около миллиона рублей. Смерчевые вихри бросали в
воздух крестьянские избы, срывали крыши с каменных зданий, вырывали с
корнем и ломали, как спички, могучие деревья. В воздухе неслись ветки, сучья,
доски, сорванные с крыш железные листы, кирпичи, камни. Смерч сопровождался
сильной грозой и градом.
Московские газеты того времени сообщали о многочисленных случаях,
когда смерч поднимал и носил по воздуху людей и животных. "На немецком
рынке городовой попал в самый вихрь; его подняло в воздух, колотило градинами
и отбросило в сторону. Когда он пришел в себя, на нем лежали двое мужчин,
женщина с разбитой головой и лошадь. Другой городовой стоял на посту,
напротив жестоко пострадавшего Военного госпиталя в Лефортове. Силой ветра
он был поднят на 5м и отнесен на 100 м в сад, где и брошен на траву. Недалеко,
на Госпитальной улице, возчик был поднят в воздух на 10 м вместе с телегой и
лошадью и отброшен в сторону". Там же, в Лефортове, смерч выдул все бумаги из
судебной канцелярии, рассеяв их по окрестным улицам, дворам и крышам. При
этом начисто исчезли все улики против двоих обвиняемых, ожидавших на
следующий день суда.
Самый невероятный случай произошел с шестилетним Петей Селезневым,
которого смерч доставил из Мытищ в Сокольники. Недалеко от Мытищ
крестьянка Селезнева шла по полю с двумя детьми, третьего малыша она держала
на руках. Налетевший смерч, не причинив вреда, сдул ее вместе с младшим и
старшим сыном в канаву, где они благополучно переждали бурю. Среднего сына,
Петю, шести лет, смерчевый вихрь поднял в воздух и унес. Мальчика нашли на
следующий день в Сокольниках, почти в 10 километрах от места, где его
261
подхватил смерч. Петя оказался совершенно невредим и только хотел пить. Из
всего происшедшего он запомнил страшный шум, его катило по полю, очнулся
мальчик в яме от вырванной смерчем сосны. Наиболее поразительным в этом
воздушном приключении было не расстояние перелета, а его направление против
движения смерча.
Когда смерч пересекал Москву-реку, то поднял в воздух всю воду на своем
пути, так что обнажилось дно. В Люблине смерч разметал стадо коров, пару
буренок поднял в воздух и отбросил в сторону, затем высосал воду с карасями и
лягушками из пруда и двинулся дальше. На фоне страшных проказ этого смерча
судьба люблинских карасей осталась неизвестной, но другой подобный случай
известен в подробностях. В 1927 году на окраине Серпухова с неба посыпалась
живая рыба - это прошел смерч, который по дороге утолил жажду, "выпив"
небольшое озерко.
Разрушительные смерчи случались и после. Осенью 1945 года сильный
смерч прошел от станции Валентиновская через деревню Оболдино. В августе
1951 года
ужасный смерч
в районе станции Сходня ломал и выворачивал
деревья, срывал крыши, валил небольшие дома. В августе 1956 года несколько
смерчей во время сильной бури прошли от Наро-Фоминска до станции Крюково,
в следующем году смерч возник у станции Голицыно.
Катастрофические
штормовые
циклоны
в
Европейской
России
происходили в 1923, 1942, 1945, 1951, 1953, 1956, 1974, 1984, 1998гг.
В 1984 году смерчевые вихри пронеслись по Московской., Калининской,
Ярославской, Костромской, Ивановской областям. Ураганный ветер валил
деревья, срывал крыши домов, разваливал бревенчатые срубы. Наиболее сильный
262
смерч прошел 9 июня 1984 года через город Иваново, оставив после себя полосу
разрушений длиной 100 км и шириной 500 м. Сила стихии была столь велика, что
смерч сорвал пятидесятитонный бак водонапорной башни и отбросил его на 200
метров. Очевидцы так наблюдали появление смерча: " В 15 часов 45 минут
появилось новое очень темное облако, с напоминающим воронку выступом,
который опускался к земле, раскачиваясь из стороны в сторону. Почти
коснувшись поверхности воронка стала быстро расширяться и всасывать в себя
предметы. Нижний конец ее приподнимался и вновь опускался. Было хорошо
видно, что "хобот" стремительно вращается, выбрасывая на высоте втянутые в
него предметы. Слышался сильный свист и гул, словно от реактивного самолета.
Воронка внутри светилась и все это напоминало кипящий котел. От главного
"хобота"
отделялись
рукава,
то
удалявшиеся
от
воронки,
то
вновь
приближавшиеся к ней..."
В ночь на воскресенье 21 июня 1998г. На Москву обрушился
катастрофический ураган с грозой, подобный смерчу 1904г. Под непрерывные
вспышки молний и громовые раскаты за 2 часа на город вылилась половина
месячной нормы осадков. Шквальный ветер(до 20м/сек) повалил более 5000
деревьев, сорвал крыши с Большого театра и еще 150 домов, оборвал почти
половину троллейбусных линий, разбил тысячи окон. Погибли 5 человек.
Самым разрушительным считается смерч 1925 г. в США, который прошел
350 км, погубив 689 человек и ранив 1980. На территории США происходит
половина смерчевых вихрей из 1 -1,5 тысяч, возникающих ежегодно в атмосфере
планеты. В США смерчи приурочены к "аллее торнадо" - полосе их наибольшей
повторяемости. Она пересекает страну с севера на юг, поворачивает на юго-
263
восток и пересекает штаты Техас, Оклахома, Канзас, Миссури.
9.2.1.2. Землетрясение служит необходимым элементом развития земной
коры и одновременно является геологической стихией, способной вызвать
катастрофические последствия. Угроза сейсмической опасности пропорциональна
плотности населения в сейсмоактивных районах, где проживает почти половина
населения планеты - около 2,5 миллиардов человек. Родословная "подземных
бурь" насчитывает 3000 лет и восходит к древним китайским хроникам, которые
учли около 1000 разрушительных землетрясений с 780 года до н.э. Самой
губительной мировой катастрофой считается землетрясение 23 января 1556 года
в китайской провинции Шенси, которое унесло 830 тысяч жизней. Спустя 420 лет,
в июле 1976 года землетрясение в провинции Хэбэй погубило 650 тысяч человек.
Ежегодно на Земле происходит 1,5 миллиона землетрясений, из них 150
разрушительных и катастрофических. Наибольшее число жертв землетрясений с
1900 по 1991 г. приходится на Китай, СССР, Италию, Японию.
География землетрясений зависит от строения и развития земной коры,
при сооружении которой природа использовала соответствующий ассортимент
строительных
элементов: материки, глубоководные впадины, платформы,
котловины, кряжи, валы, своды, желоба, островные дуги и плиты, которые
слагают подвижные и неподвижные зоны поверхности планеты.
Землетрясения приурочены к двум подвижным поясам или сейсмическим
зонам.
Первая
-
Средиземноморско-Трансазиатская
тянется
в широтном
направлении от Атлантического океана через Южную Европу, Северную Африку
и Малую Азию, Кавказ, Иран, Среднюю Азию, Гиндукуш и Гималаи к
Малайскому архипелагу. Вторую образует Тихоокеанское кольцо, сложенное
264
дуговыми структурами, обращенными выпуклостями к океану - это Камчатка,
Алеутские острова, Аляска, западные берега обеих Америк, Индонезия,
Индокитай, побережье Китая, Японские и Курильские острова. Тихоокеанское
кольцо обеспечивает свыше 80% всех землетрясений на планете и большую часть
катастрофических.
Второстепенные области сейсмической активности находятся в Атлантике,
Африке и Арктике, они дают не болеет 5% мировых землетрясений. Стабильными
зонами являются платформенные территории, где активная геологическая
деятельность давно закончилась - это Русская равнина, Гренландия, Антарктида и
др.
На территории Европейской России расположены три сейсмические зоны,
дающие слабые землетрясения не более 4-5 баллов. Это - Воронежский массив,
Средний Урал с Предуральем и Балтийский щит. Сейсмическую активность
Балтийского щита связывают с его медленным подъемом после освобождения от
груза ледникового покрова, который достигал толщины 4 километра и покрывал
в недалеком прошлом, 10-20 тысяч лет назад, весь север Европы, включая северозапад нашей страны. В этих краях известно несколько слабых землетрясений,
происходивших в конце ХIХ века и совсем недавнее - 25 октября 1976 года.
Последнее землетрясение силой 4 балла произошло в Финском заливе, в 100
километрах от Таллинна и было зарегистрировано многими
сейсмическими
станциями.
Можно припомнить и другие землетрясения, которые ощущались на
Русской равнине, представляя собой отзвуки сейсмических ударов в тектонически
активных зонах. В 1091 г. в Киеве "земля стукну, яко мнози слышаша". В 1230 г.
265
во Владимире "потрясеся земля и церкви и трапезы и иконы подвизашася по
стенам... и светилна поколебашася, люди же изумешася бысть же се во многих
церквах и в домах господских и во иных градах бысть сие". В октябре 1446 г. при
князе Василии Темном " в шестой час нощи потрясся град Москва, Кремль, посад
весь и храм поколебашася, мнози люди не спяще и слышавши то, во мнози
скорби быша и живота отчаявшиеся".
"... Вверх и вниз по Волге всего на версту появились щели великие....
Монастырь стоял на большой горе. И почала гора осыпатись с лесом... И начал
быти шум великий, и треск от лесу. И обвалилась та гора в Волге-реке, а в Волге
учинились бугры великие", - так описано землетрясение в Нижнем Новгороде в
июне 1596 г.
Достаточно активная сейсмическая зона находится в румынских Карпатах,
в горном массиве Вранча, где располагается единственная в Европе, зона
глубокофокусных землетрясений, имеющих очаги на глубинах 100-150км, в
пределах верхней мантии.
Карпатское землетрясение 26 октября 1802 года ощущалось в Москве,
Петербурге, Калуге, Брянске, Туле и других местах. По свидетельствам очевидцев
в Калуге и Козельске "колокола сами звонили", а в Москве, у многих жителей в
течение нескольких минут продолжалось головокружение. В домах звенела
посуда, сами собой открывались двери, дребезжали стекла, сыпалась штукатурка.
В своем романе о А. С.Пушкине писатель Ю.Тынянов описал этот день. Погода
стояла жаркая, душная. В два часа пополудни легкий ветерок шевельнул листья
на деревьях, и трехлетний Саша, игравший в саду, вдруг увидел как качнулась
мраморная статуя. К вечеру опустился густой туман и стоял пять дней.
266
В 1940 году произошло катастрофическое землетрясение, которое
полностью разрушило румынский город Плоешти. Распространившись на запад
до Италии и Франции, эхо румынской катастрофы на востоке достигло Москвы. В
московских домах закачались абажуры и люстры, зазвенела посуда, потрескались
стены некоторых зданий, и жители Москвы вскоре с удивлением прочитали в
газетах, что за последние 150 лет на Русской равнине сейсмологи заметили 75
слабых землетрясений.
Через 37 лет катастрофа на территории Румынии повторилась, и 4 марта
1977 года в 21 час 24 минуты московские жители опять ощутили грозную силу
подземных ударов. Снова закачались фонари и люстры, и иные жители в страхе
вышли на улицу. Румынское землетрясение не принадлежит к числу сильнейших,
оно в 15-20 раз слабее таких гигантов как Гималайское /1950 г./ Гоби-Алтайское
/1957 г./, Чилийское /1960 г./, Аляскинское /1964 г./. В очаге каждого такого
землетрясения практически моментально выделилась энергия, соответствующая
взрыву
1000
атомных
бомб
средней
мощности
или
многолетней,
производительности крупной электростанции типа Братской ГЭС.
На территории СССР в послевоенное время произошло несколько
катастрофических землетрясений,
из которых наиболее сильными были:
Ашхабадское 1948 г., Ташкентское 1966 г. , Спитакское 1988г.
5 октября 1948 г. в 1 час 12 минут ночи по местному времени последовал
страшный, вертикальный удар, после которого земля буквально зашаталась.
Стихии потребовалось мгновение, чтобы город Ашхабад рухнул, превратившись
в развалины, где погибло 110 тыс. человек.
26 апреля 1966г. в 5 часов утра произошло землетрясение в Ташкенте,
267
силой почти 8 баллов, погибло 8, 1/3 города оказалась разрушенной.
Более
страшным
оказалось
Спитакское
землетрясение
1988
г.,
происшедшее 7 декабря в 10 часов 48 минут. Катастрофическое землетрясение на
северо-западе Армении, разрушившее за 36 секунд города Ленинакан, Кировокан
и Спитак, ощущалось в Ереване, Тбилиси, в Азербайджане, Дагестане и ЧеченоИнгушетии. Сила толчков в эпицентре Спитакского землетрясения превысила 8
баллов по двенадцати бальной шкале, хотя в последней редакции карты
сейсмического районирования районы Спитака и Кировокана были обозначены
как 7 бальные. Заниженный уровень сейсмической опасности определил
строительные нормы и правила под нагрузку в десятки раз меньшую, чем
следовало. Следствием недооценки сейсмической опасности стало разрушение
трех городов и гибель около 100 тыс. человек.
Спитакское землетрясение пощадило Армянскую АЭС, первый энергоблок
которой торжественно вступил в строй в декабре 1976г. Армянскую АЭС начали
возводить осенью 1969 года, и это был единственный случай в СССР, когда АЭС
собирались разместить в сейсмо-активной зоне, но столь экстремальное
обстоятельство в проекте строительства отражения не нашло, также как учет
экологической обстановки: объект повышенной опасности возводили среди
виноградников густонаселенной Араратской долины, где проживает 450 тысяч
человек, всего в 45 км от армянской столицы с населением свыше миллиона
человек,
рядом
с
чистыми
артезианскими
водами.
Потребовался
катастрофический удар стихии, чтобы пробудить здравый смысл и принять
решение об остановке и переоборудовании Армянской АЭС в тепловую
электростанцию.
268
На 20% территории России возможны катастрофические землетрясения
интенсивностью выше 7 баллов, около 5% территории приходится на еще более
опасные 8-9бальные зоны. В сейсмически опасных районах Северного Кавказа,
Прибайкалья, Якутии, Сахалина, Камчатки и Курильских островов проживает
более 20 млн. населения.
Самое беспокойное место Российской территории - Курильские острова.
Занимая только 0,08% от всей площади нашей страны, Курилы обеспечивают
большую часть отечественных, землетрясений. Курильская островная система
занимает пограничное положение между Азиатской континентальной глыбой и
океанической впадиной Тихого океана. Активное надвигание континентального
блока на океанический создает горизонтальные сжатия земной коры и
тектонические движения Курильской гряды, что определяет исключительную
сейсмичность этого района.
В 1992-95гг. в России произошло свыше 120 ощутимых землетрясений и
два разрушительных с катастрофическими последствиями - это Шикотанское 4-5
октября 1994г. и Сахалинское 27 мая 1995г.
По силе и катастрофичности Сахалинское землетрясение стало одним из
сильнейших в истории России. В зоне сильного землетрясения оказалось более
55тыс. человек, погибло почти 2 тыс. человек. Стихия превратила г. Нефтегорск в
развалины.
9.2.1.3.Наводнения - разливы рек или подъем уровня моря - в результате
снеготаяния, ливневых дождей или ветровых нагонов воды.
История многих народов и городов начиналась на берегах рек. На берегах
Нила возник Египет, шумеры обитали в междуречье Тигра и Ефрата, а славяне на
269
Днепре и Волге. Ежегодные разливы приносили плодородный ил на пойменные
земли, более всего пригодные для земледелия и удобные для орошения. На
прибрежных территориях в древности обитало большинство населения планеты.
2/3 лесов еще не подверглось уничтожению, поэтому на заре цивилизации
население больше страдало от наводнений, чем от атмосферных циклонов, что
отразилось в легендах о всемирном потопе у разных народов мира.
Опасность
наводнений
весьма
различна
и
зависит
от
местных
климатических, ландшафтных и геологических условий. Снежная зима с теплой
весной могут превратить половодье в наводнение даже на весьма маловодных
реках, какой была Москва-река до зарегулирования ее стока в 1930-х годах.
Особенно крупное катастрофическое наводнение произошло в Москве в
апреле 1908 года, когда после холодной снежной зимы наступило резкое
потепление. Вода поднялась над своим средним меженным уровнем почти на 10
метров, затопив в городе около 16 миллионов квадратных метров. В некоторых
районах столицы дома целиком ушли под воду, и на поверхности торчали только
печные трубы. Вода залила площадь Киевского вокзала, и волны свободно
перекатывались через Бородинский мост. Размер ущерба, причиненного городу
разгулом стихии, составил 20 миллионов руб.
Ущерб столице приносили также сильные паводки на Яузе, что вызвало
необходимость сооружения высоких железобетонных мостов и защитных стенок
по берегам. Весьма страдал центр Москвы от наводнений р. Неглинной после ее
заключения в первой половине ХIХ века в кирпичную трубу, рассчитанную на
недостаточный расход воды. Почти ежегодно, при сильных ливнях, река
поднималась из-под земли и заливала Неглинную улицу, Трубную и Самотечную
270
площади. Летом 1949 г. вода на Неглинной улице поднялась на 1,62м. В 1960 году
сильный ливень превратил улицу в бурлящий поток. Ливень 1965 года затопил 25
га и образовал озеро на пересечении Неглинной и Рахмановского переулка. Более
слабые затопления происходили неоднократно в 1966, 1973, 1974 гг. Сейчас
уложена новая труба, рассчитанная на пропуск 66,5 м3/сек.
Дождевые воды вызывают наводнения также в Забайкалье, Приамурье и
Приморье. В Европе осенние и зимние дожди приводят к наводнениям в Испании,
Италии, Южной Франции.
Иной механизм возникновения петербургских наводнений. Их образуют
осенние западные ветры, которые нагоняют воду Финского залива в устье Невы,
задерживают сток, поднимают уровень и вызывают затопление плоской дельты,
где расположен исторический центр города. В истории Петербурга подъемы
уровня Невы случались часто, но катастрофические наводнения происходили раз
в столетие - последние произошли, в 1824 и 1924 гг.
В наводнение 1824 года, описанное А. С. Пушкиным в поэме "Медный
всадник", уровень невской воды у Петропавловской крепости поднялся на 4
метра. В наводнение 1924 г. уровень Невы у Горного института достиг отметки
3,69 м. Вода залила половину города и пригороды - Ломоносов, Петродворец,
Кронштадт.
Самыми катастрофическими являются наводнения Хуанхэ, которую
называют "Желтая река" и "Скорбь Китая". Наиболее сильное наводнение из всех
известных случилось в 1931 году, когда погибло '' 3700 000 человек. В 1871 году
уровень воды в горных ущельях русла Янцзы ниже Чунцина поднялся на 80
метров. Схлынувшая после наводнения вода опустила на скалу, возвышавшуюся
271
на 35 метров над рекой, пароход, плывший над затопленными скалами.
Угроза наводнений заставляет строить защитные дамбы, водохранилища и
обводные каналы. Противопаводковые сооружения на берегах Хуанхэ известны с
603 года до н.э. Однако защитные сооружения не гарантируют полной защиты от
наводнений, они могут быть разрушены силой стихии, что приведет к большим
разрушениям, чем при их отсутствии. Сильнейшее наводнение Миссисипи в 1973
г. значительно ослабили защитные сооружения, однако вода разрушила или
перелилась через 39 дамб, затопив 5 млн. га земель в семи штатах, ущерб
составил 420 млн. долларов.
От наводнений страдают не только сельхозугодья, жилые дома и
инженерные сооружения. Наводнения губят памятники культуры и произведения
искусства великих городов Возрождения - Венеции и Флоренции. Ноябрьской
ночью 1966 г. воды реки Арно затопили Флоренцию, поднявшись на 6 м. Бурные
потоки, смешанные с грязью и нефтью залили бесценные древние манускрипты и
книги Государственного архива, Национальной и Государственной библиотек.
Воды Адриатического моря все чаще заливают Венецию. Этому
способствует естественное опускание территории в силу тектонических условий.
Однако,
благодаря
интенсивной
откачке
подземных
пресных
вод
в
промышленной зоне побережья, скорость опускания возросла в несколько раз,
достигнув 5-10 мм в год. Ситуация усугубляется ветхостью защитных
сооружений, а также сокращением площади лагуны под насыпным грунтом для
жилищного строительства, что уменьшает ее водоемкость.
9.2.1.4. Оползни или смещения горных пород на крутых, склонах могут
вызвать крупные разрушения городов, селений, дорог, плотин, мостов.
272
Они возникают вследствие переувлажнения или размыва склонов, под
влиянием землетрясений, а также при искусственной подрезке склонов для
строительства дорог или при нагрузке зданиями и сооружениями. Скорость
движения оползней измеряется днями, часами и минутами. Часто поверхностью
скольжения для рыхлых переувлажненных пород служат слои водоупорных глин.
Например, юрские глины на Воробьевых горах в Москве служат водоупором для
подземных вод насыщающих рыхлые песчаные отложения мелового периода.
Поэтому меловые пески могут скользить по гладкой и скользкой поверхности
юрских глин, что и сформировало ступенчатый рельеф Воробьевых гор.
Поблизости от метро-моста насчитывается пять оползневых тел, расположенных
ступенями по склонам Воробьевых гор. Причем полная амплитуда смещения
подошвы аптских отложений составляет 24 м. Вверх по реке возле метро-моста
находится крупное оползневое тело в виде десятиметрового бугра, поросшего
деревьями. Разрез оползня сложен, нижнемеловыми и четвертичными породами,
характерными для верхней части мезозойских отложений Воробьевых гор.
Оползневые, процессы развиты также в Филях, где встречается характерный
"пьяный лес" с изогнутыми стволами деревьев.
Опозневые явления широко представлены на Черноморском побережье, в
районе Одессы, на Южном берегу Крыма, на Кавказском берегу от Туапсе до
Сухуми.
В 1556году оползень уничтожил город Васильсурск, расположенный при
впадении р. Суры в Волгу. Множество оползневых явлений происходило на
правом берегу Волги, в районе Симбирска, Сызрани, Волгограда и др.
"В 1785 г. в Симбирске сползла гора. Обвал был так велик, что разрушено
273
много домов, в том числе смирительный дом, а также часовня близ Смоленской
церкви".
В 1909 году оползневой процесс в Саратове вызвал подземный пожар,
который продолжался почти полгода и породил слухи о вулканизме в городе
Саратове. Недалеко от саратовского села Аграфеновки, из трещин и провалов,
возникших при перемещении оползневого тела, поднимались струйки дыма,
земная поверхность местами нагрелась настолько, что обжигала ноги, обутые в
сапоги.
Изучавший саратовский феномен академик А.Д.Архангельский установил,
что под землей горела... глина. Перемещение оползневых масс горных пород
образовало трещины, открывшие доступ воздуха к залегающим на глубине
нескольких метров слоям черных глин, обогащенных органическим веществом и
сульфидом железа - минералом пиритом. Окисление пирита, сопровождающееся
выделением тепла, стало "спичкой", от которой вспыхнула, глиняная органика.
Крупнейший оползень произошел в России в 1911 г. у селения Усой на
Памире. Под влиянием землетрясения с крутого склона сорвалось 6 млрд .т.
глины и скальных пород, объемом 2,5 км3. Оползень завалил селение Усой с 54
жителями, перегородил долину и реку Мургаб, образовав озеро, которое затопило
селение Сарез. Уровень Сарезского озера стабилизировался, когда вода промыла в
оползневой массе новое русло и приток воды уравновесился стоком. Высота этой
оползневой плотины по данным, первых измерений составила 300 м,
максимальная глубина озера 284 м, при длине 53 км. Эйфелева башня
поднималась бы над зеркалом Сарезского озера всего на 16 м. Масштабы оползня
произвели впечатлением на некоторых ученых, которые стали считать, что
274
оползень вызвал землетрясение.
Первый в мировой практике расчет энергии, выделившейся при
землетрясении,
произвел
выдающийся
русский
ученый-сейсмолог,
князь
Б.Б.Голицын, использовав сейсмограммы Пулковской обсерватории. Оценив
энергию очага Памирского землетрясения 1911г., ученый определил, что
землетрясением породило оползень, а не наоборот. Работа Б. Б. Голицына привела
впоследствии к созданию методики приборной оценки магнитуды землетрясения
и энергии, выделившейся в очаге.
Чтобы предотвратить
или уменьшить катастрофические последствия
оползневых явлений, необходимо проводить литомониторинг, а также устраивать
защитные инженерные сооружения. В Москве литомониторинг оползневых
процессов ведется по берегам Москвы-реки в Коломенском, на Воробьевых горах,
в Филях. Оползни - потоки глетчерного типа, распространенные на Южном
берегу Крыма фиксируют буро-заливными или буро-забивными сваями с
системой дренажа для осушения оползневого склона.
Примером техногенного оползня может быть обрушение склона угольного
террикона в 1966г. в Великобритании. Оползень поглотил часть города Абервана
в Уэльсе, разрушив школьное здание, где погибли 116 школьников и 5 учителей.
Катастрофические обрушения терриконов и обвалов известны в Чили и
США. В 1972 г. в штате Вирджиния сильные дожди обрушили дамбу,
ограждавшую угольные отвалы и отработанную воду. При этой катастрофе
погибло более 100 человек.
Землетрясение 1920г. в Китайской провинции Ганьсу вызвало около сотни
оползней на лессовом плато в бассейне реки Хуанхэ. Оползни разрушили
275
многочисленные пещерные жилища, вырытые местными крестьянами в склонах
лессовых холмов, и погубили около 100 000 человек.
9.2.1.5.Цунами или моретрясениями называют огромные морские волны
сейсмического
происхождения.
Волны
цунами
возникают
вследствие
сейсмических вертикальных движений значительных участков морского дна.
Вертикальное перемещение огромного столба воды вызывает поверхностные
волны, распространяющиеся на тысячи километров. В открытом океане волны
цунами имеют большую длину в десятки
километров и малую высоту до 5
метров, не представляя опасности для морских судов. В прибрежных районах на
мелководье скорость волн уменьшается, а высота значительно возрастает.
Поэтому волны цунами, обрушиваясь на сушу могут подниматься над уровнем
моря на десятки метров.
Первое в России моретрясение, случившееся на восточном побережье
Камчатки
в
1737
г.
описал
известный
русский
путешественник
С.П.Крашенинников. Оно до сих пор остается рекордным по высоте/70м/ волн,
накатывавшихся на берег. В России цунами обычно бывают на тихоокеанском
побережье Камчатки, Сахалина и Курильских островов. Известны случаи слабых
цунами на Черноморском и Каспийском побережьях, где также нередки
землетрясения. Во время крымских, землетрясений в июне и сентябре 1927года
образовались небольшие цунами, с высотой волны до 0,5м.
Катастрофическое цунами, вызванное землетрясением в зоне КурилоКамчатского глубоководного желоба, обрушилось осенью 1952года на восточное
побережье Камчатки и Курильские острова, где высота волн достигала 18 м. Две
разрушительные волны с интервалом 10-20 минут обрушились на Северо-
276
Курильск и Петропавловск-Камчатский, вызвав значительные разрушения и
гибель людей.
После этой катастрофы в СССР создали систему предупреждения о цунами
с сетью цунами-сейсмических станций в Петропавловске-Камчатском, ЮжноСахалинске и др. Благодаря прогнозу неблагоприятные, катастрофические
последствия цунами могут быть значительно уменьшены.
Камчатка и Курильские острова входят в Тихоокеанское сейсмическое
кольцо, обеспечивающее 80%
всех мировых землетрясений, большинство
катастрофических и многие цунами Тихого океана. После катастрофического
Алеутского цунами 1946года для предотвращения человеческих жертв от цунами
на
побережьях
Тихого
океана
была
создана
Тихоокеанская
система
предупреждения о сейсмических морских волнах. В систему оповещения вошли
сейсмические обсерватории и мареграфические станции, расположенные вокруг
Тихого океана. В 1965году на базе системы был образован Международный
информационный центр цунами /МИЦЦ/. Оперативным центром международной
системы оповещения о цунами является обсерватория Гонолулу.
Причинами
цунами
могут
быть
также
крупные
вулканические.
извержения, как это случилось при взрыве вулкана Кракатау /Зондский пролив
между островами Ява и Суматра/ в 1883 году. Результатом взрыва стали
несколько катастрофических волн цунами, которые
обошли всю планету,
достигнув Ла-Манша и Панамы. На побережьях Явы и Суматры, где высота волн
достигала 40 м, море смыло около 150 селений, железную дорогу, леса, посевы.
Число жертв составило 40тысяч.
Современные геологические и геофизические данные свидетельствуют в
277
пользу того, что легендарная Атлантида, погибла в волнах цунами, возникших
при извержении вулкана Санторин около 1500г. до н.э. Подводные ядерные
взрывы способны вызвать цунами, что обнаружилось при испытаниях атомного
оружия на аттоле Бикини и в других местах.
9.2.1.6.Вулканические извержения в геологической истории Земли имеют
наибольшее экологическое значение среди всех природных катаклизмов.
Благодаря вулканической деятельности сформировалась первичная атмосфера,
возник древний океан, началась и продолжается жизнь биосферы. По оценке Е.К.
Мархинина /1980/ за время существования земной коры /4,5⋅109лет/ вулканы
вынесли из недр на поверхность планеты /13-27/⋅1018 т вулканических продуктов,
что сопоставимо с общей массой континентальной и субконтинентальной земной
коры /22⋅1018 т/. Именно вулканы снабжают веществом континентальную кору и
поддерживают геологический круговорот вещества, на поверхности Земли и
таким образом участвуют в жизни биосферы. Продуктами вулканической
деятельности являются горные породы /вулканические бомбы, пемзы, шлаки,
пеплы, лавы/ и паро-газовая масса, содержащая воду, газы / Н2О, СО2, СО, NH3,
Cl, H2S, SO2, CH4/ и химические элементы /Na, Al, Zn, Cu, Ca, Fe, Mg, Cd, K, Li,
Pb, Mn, Sn, As, Ag /.
Поэтому можно заключить, что вулканизм: 1./ участвует в создании лика
Земли. 2/ влияет на глобальные балансы воды и химических элементов в
биосфере. 3/ сказывается на интенсивности солнечной радиации и климате, т.е.
выполняет не только разрушительную,
и экологическую, созидательную
функцию формирования и поддержания деятельности биосферы.
Сейчас на планете известно 817 действующих вулканов, из которых 616
278
извергались в историческое время. Катастрофичность активного вулканизма
документально известна с 79 года, когда извержение Везувия уничтожило
древнеримские города: Помпеи, Геркуланум„ Стабию. Древнюю катастрофу
подробно описал в письме историку Тациту Плиний младший, сообщая о гибели
своего дяди, знаменитого натурфилософа Плиния старшего от ядовитых
вулканических газов. С этого извержения начинается известная нам историческая
летопись катастрофической активности Везувия.
Однако несмотря на смертельную опасность, окрестности и склоны
вулканической горы и сейчас покрыты садами, виноградниками, селениями.
Людей привлекают красивые ландшафты Неаполитанской бухты "с морем и
вулканом, откуда вьется дым султаном", благодатный климат, и ... погубивший
древнеримские города вулканический пепел, поскольку плодородные почвы на
нем приносят высокие урожаи.
Наиболее мощным в мире считается извержение 1815 года вулкана Тамбор
в Индонезийском архипелаге. Вулканический пароксизм поднял в воздух
гигантскую тучу пепла и горных пород объемом 150 км3, что в восемь раз больше,
чем при извержении Кракатау. При этом взрыве выделилась энергия,
эквивалентная взрыву 170 000 атомных бомб. Взрыв вулкана Тамбор признается
рекордным по выбросу вулканического пепла, который закрыл солнце, и
кромешная тьма держалась 3 дня в радиусе 800 км. Пепловая завеса оставалась в
верхних слоях атмосферы несколько лет, задерживая солнечные лучи и уменьшая
солнечную радиацию, что вызвало похолодание со снегопадами и гибель посевов
летом следующего года в Западной Европе и Канаде, на северо-востоке США.
Пеплопад Тамбора уничтожил посевы в окрестностях вулкана, поэтому
279
много людей, переживших катастрофу погибло от голода. Общее число жертв
тамборской катастрофы оценивается в 100 тыс. человек.
Российские вулканы сосредоточены на Камчатке и Курильских островах.
Из 142 вулканов Камчатки 19 действующих. На Курильских островах известно 60
подводных и 70 надводных вулканов и гор вулканического происхождения,
причем около половины надводных, вулканов - действующие.
Впервые "об огнедышащих горах и происходящих от них опасностях" на
Камчатке сообщил С.П.Крашенинников, который с помощью местных жителей
сумел датировать прежние извержения Ключевой сопки.
Ключевская сопка, высотой 4900м, представляет собой самый высокий в
мире и наиболее активный вулкан Камчатки, извергающийся раз в 7-10 лет.
Одно из сильнейших извержений за последние полвека произошло на
Камчатке, когда в марте 1956 года взорвался вулкан Безымянный, выстрелив
косую тучу пепла на высоту 40 км. Спустя несколько дней пепел камчатского
вулкана обнаружился в верхних слоях тропосферы над Лондоном.
Пепел, извергнутый индонезийским вулканом
Агунг в 1963г. ученые
нашли на высоте 20 км над Северной Америкой и Австралией. Изучение многих
извержений показало, что вулканический пепел способен годами сохраняться в
стратосфере, уменьшая прозрачность
солнечную
радиацию.
атмосферы и, таким образом, ослабляя
Одновременно
конденсации атмосферной влаги,
Исследования донных осадков
пепловые
частицы
служат
ядрами
способствуя образованию облачности.
океана показали значительные изменения
интенсивности земного вулканизма в течение четвертичного периода, а
интервалы между наибольшими концентрациями пепла в осадках совпали по
280
времени с отдельными стадиями оледенений.
Вопросы и задания.
1. Кто ввел в науку понятие об экологических катастрофах?
2. Приведите примеры древних экологических катастроф.
3. Расскажите о великой мезозойской катастрофе.
4. Как природа преодолела последствия меловой катастрофы?
5. Назовите основные виды стихийных бедствий.
6. Приведите примеры катастрофических атмосферных вихрей.
7. Какие катастрофические землетрясения в СССР и России Вы знаете?
8. Какая часть населения России проживает в условиях сейсмической опасности?
9. Какие катастрофические наводнения Москвы-реки Вам известны?
10. Как возникло Сарезское озеро и какова его глубина?
11. Где в России бывают цунами?
12. Чем отличаются вулканические извержения от других стихийных бедствий?
13. Извержение какого вулкана считается самым мощным?
14. Сколько действующих вулканов имеет Россия?
15. Где находится самый высокий в мире действующий вулкан?
9.2.2. Антропогенное разрушение природной среды /оз.Плещеево,
Байкал, Черноморский, Азовский, Волжский бассейны, Каспийский
регион, Залив Кара-Богаз-Гол, Аральская катастрофа/.
Разрушение человеком природной среды началось с развития земледелия и
281
сопровождает все развитие цивилизации. В последние десятилетия значительное
развитие
приобрело
искусственных
которых
уничтожение
или техногенных
являются
города.
природных
ландшафтов
ландшафтов, наиболее
Одновременно
с
и
создание
очевидной формой
образованием
техногенных
ландшафтов происходит региональная и локальная деградация экосистем на
больших территориях. В некоторых регионах процесс антропогенной деградации
экосистем достиг катастрофического, необратимого состояния.
Катастрофическая антропогенная деградация экосистем не всегда служит
обязательным условием прогресса. Она может быть предотвращена и преодолена.
В
1960-х
годах
Американские
Великие
озера
оказались
сильно
эвтрофицированными и загрязненными, однако, принятые государством меры
позволили вернуть озерам былую чистоту. Исследования выполненные в 1989
году Агенством по охране окружающей среды США определили значительное
загрязнение только для 10 американских рек, ручьев и заливов.
В настоящее время деградация природы России приобрела характер
национального бедствия. В 1989 году в воде Иваньковского водохранилищапитьевого водоема Москвы - среднегодовая концентрация меди составила 36, а
максимальная
почти
300
ПДК.
Медь,
как
известно
/см.7.2./
является
микробиологическим ядом и особенно токсична для водных организмов.
Серьезной экологической проблемой Европейской России является
деградация малых рек, региональное антропогенной давление
на которые
особенно увеличилось в последние 10-15 лет. Процессы эрозии водосборных
территорий, уничтожение лесов, гидротехническое строительство, урбанизация
вызывают уменьшение речного стока, загрязнение вод, деградацию русел,
282
активное заиление. Малые реки гибнут в окрестностях крупных промышленных
городов /Москва, Санкт-Петербург, Тула, и др./, в индустриальных районах Урала
/Пермская, Свердловская, Челябинская области/, в лесостепной и степной зонах
/Воронежская, Волгоградская, Саратовская обл., Татарстан, Калмыкия/.
Район озера Селигер и Верхневолжских озер представляет собой
уникальный
комплекс
природных
ландшафтов
Европейской
России
с
исключительным сочетанием водных пространств и многочисленных островков в
окружения
лесных
массивов.
Территория
расположена
на
Валдайской
возвышенности, которая служит водоразделом, где находятся истоки рек,
растекающихся по всей Русской равнине на север, юг, запад и восток. Из
множества мелких ручьев и речек на Валдае собираются истоки Волги, Днепра,
Западной Двины, Поли, Цны и Мсты.
Экологические особенности территории состоят в том, что в районе
Валдайской возвышенности широко развиты залегающие близко к поверхности
трещиноватые, местами закарстованные
известняки, обладающие большой
водопроницаемостью и интенсивно дренируемые густой эрозионной сетью. В
пределах районов проявления глубинной эрозии, вблизи речных долин, зоны
повышенного водообмена захватывают не только приповерхностные водоносные
горизонты, в основном четвертичного возраста, но и более глубокие горизонты
каменноугольных отложений до глубин в сотни метров.
Следствием геологического строения Валдайской возвышенности служит
хорошо известный факт, что на Валдае существуют наиболее благоприятные
условия питания подземных вод и формирования подземного стока с весьма
высоким средним модулем порядка Зл/сек.км2. Однако в озеро Селигер и
283
Верхневолжские
озера
поступают
неочищенные
промстоки
с
тяжелыми
металлами, с сельскохозяйственных угодий идет смыв минеральных удобрений и
ядохимикатов, что приводит к угнетению озерных экосистем, отравлению
озерных вод и их эвтрофикации. Загрязнение также поступает в речные и
подземные воды, стекающие с Валдайской возвышенности. Поэтому загрязнение
Верхневолжских озер проявляется не только в местной
озера Селигер и
экологической ситуация этих природных комплексов, но и представляет
региональную экологическую опасность для всех рек и подземных вод,
формирующихся на Валдае. Загрязнение озера Селигер и Верхневолжских озер,
расположенных у истоков главных рек Русской равнины и в зоне инфильтрации
подземных вод московского артезианского бассейна, совершенно недопустимо.
Примером локальной деградации природного комплекса служит изменение
гидрологического и гидрохимического режима Невской губы при сооружении
дамбы для защиты Санкт-Петербурга от наводнений. При длине по акватории в 22
км дамба имеет водопропускные и судопропускные устройства, общей шириной
1,5км, что явно недостаточно для очистки Невско губы встречными течениями,
которые ранее разбавляли загрязненную воду и уносили ее в море. Уже после
возведения дамбы выяснилась экологическая недоработанность проекта, где
отсутствовали
необходимые
геологические,
гидрохимические
и
гидробиологические исследования.
Аналогичные
пример
локальной
деградации
природной
среды
представляют мемориальные
ландшафты музея-усадьбы Ясная Поляна,
подвергшейся
воздействию
многолетнему
оксидами
азота,
аммиака,
формальдегида при деятельности объединения "Азот" и других промышленных
284
предприятий Тульской области.
В 1979 году на карте Крыма появился Карадагский государственный
заповедник, как запоздалая охранная мера на исчезновение карадагского пляжа.
Расположенный у подножия древнего вулкана карадагский пляж заслуженно
считался уникальным минералогическим раем, где
полудрагоценных
минералов
-
сердолика,
агата,
встречалась галька
халцедона,
а
также
декоративных вулканических пород - сургучной яшмы, зеленого пейзажного
трасса и т.д. Известны древние ювелирные изделия из карадагского камня,
изготовленные в начале эры.
В середине XХ века в восточной части бухты устроили песчаный карьер,
который к концу 1960-х годов вызвал катастрофическое разрушение пляжа и
набережной.
Жигулевские горы - уникальный естественно-исторический комплекс,
вместе с Самарской лукой, включенный в реестр ЮНЕСКО. Еще до войны в
Жигулях началось сооружение секретного правительственного бункера. Работы
маскировались
карьерными
разработками
приобрели наибольший размах
строительного
камня,
которые
в послевоенные годы. В начале 1970-х годов
новые карьеры появились на территории Жигулевского заповедника. В 1987 году
Булат
Окуджава
отказался
выступать
в
ДК
Жигулевского
комбината
строительных материалов в знак протеста против хищнического разрушения
Жигулевских гор. В 1991 году несмотря, на протесты ученых-геологов взрывы на
карьере в Яблоневом Овраге уничтожили геологический памятник природы уникальный
разрез
гжельского
и
ассельско-клязминского
ярусов
каменноугольной системы. В 1993 году благодаря осуществлению экологической
285
акции протеста по защите национального парка "Самарская Лука" областная
администрация приостановила незаконную разработку камня на горе Могутовой.
Ниже приведено более подробное описание наиболее характерных
природных комплексов, подвергшихся уничтожению или различной степени
разрушению в результате антропогенного влияния на территории России или
бывшего СССР. Это - оз. Плещеево, Байкал, Черноморский, Азовский Волжский
бассейны, Каспийский регион, залив Кара-Богаз-Гол, Аральская катастрофа.
Плещеево озеро.
Плещеево озеро расположено в юго-западной части Ярославской области и
занимает центральную часть Нерльской флювиогляциальной низины, возникшей
в период Московского оледенения. Площадь водной поверхности составляет 50,8
км2, при максимальной ширине 6,5 км и длине 9,5 км. Глубина озера
незначительна и лишь в центральной части достигает 23-24 м.
В 1152году на берегу безымянной речки, неподалеку от ее впадения в
Плещеево /тогда Клещино/ озеро, князь суздальский и великий князь киевский
Юрий Долгорукий основал город. В память о далеких киевских краях новый
город назвали Переяславль, а речку Трубеж, как одноименные приток Днепра с
городом.
Рядом
с
крепостным
валом
поднялся
белокаменный
Спасо-
Преображенский собор, а на берегу Нерли в древнем селе Кидекше возвели в
резиденции Юрия Долгорукого княжеский замок с белокаменным храмом Бориса
и Глеба...
Иван Грозный основал на берегу Плещеева озера Никитский монастырь, а
Петр I создал здесь русский флот.
В советское время в Переяславле Залесском появилась кинофабрика. После
286
войны ее расширили, достроили вторую и третыю очереди, превратив в комбинат
"Славич" объединения "Химфото". Основанием для строительства химкомбината
послужили запасы пресных, напорных подземных вод в ледниковых отложениях
на небольших глубинах порядка 10-65м.
Для снабжения производства
артезианской водой пробурили скважины и устроили Переяславский водозабор. К
концу 1970-х годов выяснилось, что комбинат потреблял воду, запасы которой не
утверждались Министерством геологии. Соответственно воды брали сколько
хотели, не опасаясь
экологических
истощения несуществующих на бумаге ресурсов и
последствий. Прогрессирующее водопотребление
нарушило
естественный водный режим.
Выполненные исследования доказали существование гидродинамической
связи вод Плещеева озера с подземными водами Переяславского водозабора.
Вклад подземных вод в водный баланс озера оказался весьма весомым, более
40%. Благодаря донным ключам с родниковой водой на Плещеевом озере даже в
лютую стужу оставались незамерзающие полыньи.
Уменьшение притока подземных вод в озеро отрицательно сказалось на
экологической ситуации. Некогда чистая вода, где водилась любимая царская
рыба ряпушка и не случалось заморов, стала цвести. Резко ухудшились
гидробиологические показатели, ряпушка мельчала, уловы сокращались.
В 1975 году Ярославский облисполком объявил Плещееве озеро
памятником природы, а его охрану поручил химкомбинату. Ощутив свою власть
над озером, деятели Минхимпрома решили превратить его в технологический
водоем комбината. Для регулирования уровня озера его сделали бессточным,
перегородив реку Вексу плотиной, что усилило цветение и загнивание речных и
287
озерных вод, усугубив экологическую деградацию экосистемы. Появился проект
водозабора прямо из озера с сооружением резервного водохранилища на реке
Трубеж. Наконец, в 1987 году вышло правительственное
отменившее
проект
Минхимпрома
по
превращению
постановление,
Плещеева
озера
в
производственный водоем химкомбината. Подлежат восстановлению около 20
малых рек, уничтоженных гидромелиоративными работами, что наполовину
сократило поверхностный сток в озеро, катастрофически нарушив водный баланс
Плещеева озера и его окрестностей.
Озеро Байкал.
Байкал, самое глубокое озеро мира, содержит 1/4 мировых и 80% запасов
пресных вод России. Эту воду приносят 133 реки и 367 ручьев и временных
водотоков. Озеро было самым чистым в мире, и с учетом его размеров ученая
комиссия Aкадемии наук СССР заключила в 1970-х годах, что "Байкал нелегко
загрязнить, но очистить его будет просто невозможно". Это верно хотя бы
потому, что скорость оборота байкальской воды составляет 400 лет.
В начале 1960-х годов на берегах озера построили Байкальский
целлюлозно-бумажный комбинат и целлюлозно-картонный в Селенгинске. Их
строительство определялось потребностями Минобороны, которому требовался
прочный корд для тяжелых бомбардировщиков. Комбинаты построили без
надлежащих очистных сооружений, а вместо системы очистки использовали
разбавление промстоков байкальской водой. Как подсчитал член-корр. АН СССР
Г. Галазий, байкальская вода, используемая комбинатом за 25 часов, стоила
больше, чем годовая продукция комбината, несмотря на крайне низкую
официальную цену воды по 2 копейки за кубометр. Парадокс заключался в том,
288
что еще за два года до запуска Байкальского комбината его основная продукция
стала не нужна СССР. На основе зарубежного опыта Минобороны предпочло
использовать для тяжелых бомбардировщиков шинный корд на основе
нефтепродуктов.
В 1977 году комбинат, построенный в стратегических интересах СССР,
произвел
обычный,
не
бомбардировочный
корд
в
количестве
50%
от
запланированных объемов, 3 тыс. тонн грубой оберточной бумаги и 100 тыс.
тонн кормовых дрожжей для свиноводства.
Помимо ценности Байкала как хранилища пресной воды, озеро имеет
уникальный животный мир, не обитающий нигде в мире. В озере обитает около
2000 эндемичных организмов, жизнедеятельность которых создает уникальную
чистоту байкальской воды. В озере живет зоопланктон - эпишура, крошечный
рачок, которым питаются рыбы и который, фильтрует байкальскую воду. Вместо
него байкальскую воду стал фильтровать БЦБК, а рачок в 1990 году практически
исчез в районе комбината. Раньше вода Байкала была столь чистой, что на монете,
лежащей на глубине 30 метров, можно было увидеть год чеканки. Сейчас некогда
чистое дно покрывают водоросли.
Уникальным
эндемическим
видом
байкальской
фауны
является
пресноводный тюлень - нерпа, которая, вероятно, попала в озеро в древности по
Енисею и Ангаре, из Арктического бассейна. В 1987 году наблюдалась массовая
гибель рыбы и байкальской нерпы, численность которой сократилась на 10%.
Байкальская нерпа содержит полихлорированные бифенилы /ПХБ/ в количествах
близких к опасным уровням.
Уникальна природа береговой зоны Байкала, протянувшейся на 2 тыс. км,
289
она имеет множество памятников природы - "поющие" пески, "ходульные"
деревья, водопады, родники, а также минеральные источники, лечебные грязи, и
т.д. Ионизация воздуха на байкальских пляжах выше, чем на курортах Крыма и
Кавказа. Природные условия Байкала определяют
его медико-бальнеологические и рекреационные возможности.
Байкал - это уникальная природная геологическая система Байкальского
рифта, область контакта с глубинными зонами земной коры. В 1991 году
Государственным докладом о состоянии окружающей природной среды Байкал о
Прибайкальем
включен в число 13 российских регионов с очень острой
экологической ситуацией. Доклад констатирует, что критическое состояние
Байкала
и
прилегающей
хозяйственной
территории
является
результатом
влияния
деятельности. Экологическая ситуация вокруг озера Байкал
характеризуется загрязнением озерных и речных вод, атмосферы, истощением
рыбных ресурсов, деградацией лесных, массивов, образованием оврагов,
нарушением мерзлотного режима почвогрунтов, а также несоблюдением режима
особоохраняемых природных территорий.
Высокая концентрация экологически грязных производств на берегах
Байкала определяет загрязнение воздушного и водного бассейнов, сведение и
ухудшение качества лесов в Прибайкалье. В условиях холодного климата и
горного рельефа
выбросы и стоки вредных веществ, образуют шлейфы
загрязнений большой протяженности /до 2200 - 4000 км/ и очаги долго
сохраняющихся загрязнений у их источников. Сохранение Байкальского
резервуара, чистой воды является главной проблемой региона.
Главными загрязнителями Байкала по-прежнему являются Байкальский
290
Селенгинский комбинаты,
со сточными водами которых поступает до 70%
трудноразлагаемых органических соединений. В 1991 - 1992 гг. сброс сточных
вод в озеро увеличился и составил 230. 45 млн. м.3, из которых загрязненные
сточные воды составляют 109 млн. м.3. До нормативных показателей очищается
только 11% вод, прошедших очистные сооружения.
В 1992 году по сравнению с 1991 годом сброс загрязнений со стоками
БЦБК возрос по всем контролируемым показателям, в том числе по фенолам - на
37%, хлоридам - на 19%.
Впадающая в Байкал река Селенга, загрязнена нитритным азотом,
нефтепродуктами, ионами железа и шестивалентного хрома в концентрациях
превышающих 3 - 14 ПДК.
горнодобывающие предприятия,
Загрязнение Байкала создают строительные и
поверхностный
смыв с территорий портов,
лесосплавных участков, нефтебаз. Опасным для экосистемы Байкала является
расположенный на побережье
Северобайкальск, где отсутствует ливневая
канализация, а городские стоки очищаются частично, их сливают в понижения
рельефа. При выборочном обследовании женского грудного молока в городе
Байкальске установлено, что допустимое суточное поступление ПХБ в организм
грудного ребенка / 5 мкг/сутки по нормативу США/ превышается в несколько раз.
В 1992 году в бассейн оз. Байкал со сточными водами поступило 26 тыс. тонн
сульфатов, 18 тыс. тонн хлоридов, 1 тыс. тонн нитратов, 350 тонн СПАВ, 170 тонн
фосфора, около 1 тонны фенола, а также значительное количество других
загрязнителей. Повсеместно в речных водах бассейна возросло загрязнение
нефтепродуктами и фенолами, что привело к росту концентраций этих
загрязнителей в воде Байкала, особенно в его южной части.
291
В 1983 - 93 г. г. по инициативе Московской геологоразведочной академии
проводились изотопно-геохимические исследования экологического состояния оз.
Байкал. Эти работы установили
углерода
бикарбонатов и
региональное изменение изотопного состава
локальные зоны загрязнения промышленными
стоками, в частности Байкальского и Селенгинского комбинатов, где особенно
характерно присутствие сульфатов и хлоридов. Изучение полициклических
ароматических углеводородов /ПАУ/ в донных отложениях оз. Байкал показало
приуроченность их высоких концентраций
к зонам промышленного влияния.
С 1996г. Байкал входит в Список Всемирного природного наследия
ЮНЕСКО.
Черноморский бассейн.
Экологические проблемы Черного моря получили широкий общественный
резонанс после серии публикаций, посвященных подъему среднего уровня
черноморских вод, содержащих сероводород и их аномально высокому / до 50метровой глубины/ положению на отдельных участках акватории. Особенное
впечатление произвели рассекреченные сведения из документов Черноморского
флота, относящихся ко времени Крымского землетрясения 1927 года. В это время
на море у Севастополя и Евпатории наблюдались "столбы пламени" и "вспышки
огня белого цвета", шириной до 2 км и высотой до 0,5 км. Таким образом делался
вывод о возможном подъеме сероводорода к поверхности, пожарах и
отравлениях.
С трибуны международного Глобального форума по защите окружающей
среды руководитель страны сказал: "Верхняя граница сероводородного слоя в
292
Черном море за последние десятилетия поднялась с глубины 200 м до 75м от
поверхности. Еще немного, и через пролив Босфор он пойдет в Мраморное,
Эгейское и Средиземное моря."
Появился проект спасения Черного моря стоимостью 5 млрд.р
названием "Черноморская океанотехнология", по
под
которому предполагалось
остановить подъем сероводородных вод, выкачивая с глубины 1200м 2,5 тыс. км3
воды в год, что соответствует 12 ежегодным стокам Дуная и значительно
превышает относительно недавно отвергнутый проект переброски вод северных
рек на юг / там предполагалось первоначально изъять из северных рек только
6км3 воды/.
Анализ экологической ситуации Черного моря с учетом математического
моделирования провели Т.Д.Айзатулин и Д.Я.Фащук/1991/, которые выявили
следующую картину.
Черное море представляет замкнутый морской бассейн с глубинами до 2,5
км, отделенный от Средиземного моря мелководными проливами. Через Босфор
текут два встречных потока: верхний
слой
распресненных
вод вытекает в
Мраморное море, внизу более соленые воды перетекают в Черное море. В зоне
контакта слоев воды разной солености проходит граница изменения плотности пикноклин, характеризующая низкую степень смешения вод. Глубина положения
пикноклина изменяется от 40-50 м в одних участках акватории, до 150-200 м в
других. Пикноклин затрудняет аэрацию кислородом нижних слоев воды, и на
глубине
20-40
м
ниже
пикноклина
устанавливается
верхняя
граница
сероводородной зоны..
Сейсмичность Причерноморья приурочена к окраинам Черноморской
293
впадины, а ее центральная глубоководная зона характеризуется слабой
сейсмичностью. Сейсмичность Крыма проявляется в
Севастополя до
узкой полосе от
Феодосии с максимальной активностью в районе Ялты. За
последние 100 лет в Крыму произошло около 100 землетрясений силой 5-8
баллов, но только
активности с
1927-30 гг.
характеризовались подъемом сейсмической
9-бальным Ялтинским
землетрясением, мощность которого
превышала в сотни раз Ташкентское 1966года. В процессе тектонических
подвижек 11 ноября 1927г. морской блок земной коры в районе Южного берега
Крыма полосой до 100 км от берега опустился, а континентальный поднялся.
Результат стихийного бедствия сказался на береговой зоне и не распространился
на
основную
акваторию,
занятую
сероводородной
зоной.
В
эпицентре
землетрясения в 25 км от Ялты земная кора под акваторией с сероводородными
водами
опустилась, что никак не могло привести к выходу сероводорода на
поверхность.
Во время землетрясения на море наблюдались вспышки огня
в
направлении от Евпатории, Севастополя и мыса Лукул на запад, т.е. "море
горело" над глубинами, не превышающими 100м, где сероводорода в придонном
слое нет. Ближайшее расстояние от границы сероводородной зоны /изобаты 150200 м/ в направлении к Севастополю составляет 60-100 км, а Евпатории - более
200 км, что абсолютно исключает возможность видеть огонь в любое время суток.
Происхождение "морских пожаров" помогает установить анализ геологического
строения северо-западного шельфа Черного моря - типичного газоносного района.
Северо-западный
меридиональных
шельф
разлома,
Черного
разделяющие
моря
основные
рассекают
4
крупных
структурные
элементы
294
Причерноморья. В настоящее время зона разломов активно используется для
добычи природного газа. Весной 1989 г. экспедицией Института биологии южных
морей АН СССР под руководством Г.Г. Поликарпова на глубинах 60-100м
обнаружены донные выходы природного газа в виде "факелов" с поперечным
сечением
от 50-70 до
200-300м. Очевидно,
"морские пожары" 1927 года
наблюдалисъ в зоне Криворожско-Евпаторийского разлома, при газовыделении в
результате сейсмической активности.
Анализ
положения границы сероводородной зоны показал, что для
выделения растворенного сероводорода в атмосферу необходимо повышение
уровня Черного моря на 330 мм или аномально низкое атмосферное давление,
ниже чем в тропических ураганах, которых
на Черном море не бывает.
Гидрологические данные свидетельствуют, что при современной скорости
подъема уровня Черного моря катастрофическое превышение может быть
достигнуто только через 220 лет. Необходимо также учитывать циклический
характер
природные
процессов,
поэтому
возможность
подъема
границы
сероводородной зоны не следует линейно прогнозировать в будущее. Поэтому
экологическая катастрофа населению Черного, а также Мраморного, Эгейского и
Средиземного морей не грозит. Однако аномально высокое положение
сероводородной зоны требует пристального изучения, также как процессы
сероводородного заражения мелководных участков в результате антропогенной
эвтрофикации Черного моря.
Локальные,
сезонные
образования
сероводорода
происходят
на
мелководье благодаря местному пикноклину в жаркое время за счет перепада
температур возникает скачок плотности, что препятствует перемешиванию воды
295
и способствует накоплению сероводорода при биохимическом разложении
органического вещества.
Такие сероводородные зоны
в некоторые годы
захватывают 60-70% площади северо-западного шельфа Черноморья и вызывают
самые неблагоприятные экологические последствия в виде гибели рыбных
запасов, моллюсков, водорослей, загрязнения сероводородом атмосферного
воздуха. Осенью с изменением теплового режима местный пикноклин исчезает,
вода перемешивается и происходит окисление сероводорода. Северо-западное
мелководье, где находятся наиболее продуктивные районы рыбного промысла,
представляет наиболее экологически неблагополучный район Черного моря с
высокой степенью эвтрофикации.
Происхождение сероводородного заражения в глубинах Черного моря
изучал в конце ХIХ века приват-доцент Новороссийского университета,
впоследствии академик, Н.Д. Зелинский. Исследования, проводившиеся на борту
канонерки "Запорожец" установили, что образование сероводорода происходит в
результате жизнедеятельности микроорганизмов - "бактериум гидросульфурум
понтикум". В статье "О сероводородном брожении в Черном море и одесских
лиманах" Н.Д. Зелинский предсказал развитие сероводородного брожения в
будущем и соответствующее уменьщение биологической продуктивности
черноморской флоры и фауны.
Процессам эвтрофикации и сероводородного заражения
подвержены
Черноморские лиманы, где действуют лиманные рыбохозяйственные комплексы,
имеющие в Черноморском бассейне почти 2-тысячелетнюю историю. Одним из
первых исследователей Черноморских лиманов был русский геолог Н.И.Андрусов
/1861-1924/, которому принадлежит первое научное описание каспийского залива
296
Кара-Богаз-Гол
историю
и открытие там мирабилита. Реконструируя геологическую
Черноморского
бассейна,
ученый
выполнил
первое
в
России
палеоэкологическое исследование. Он показал исключительную роль лиманов в
сохранении
экологических
систем
в
периоды
резких
изменений
гидрохимического режима при тектонических движениях. Подобно плодородным
землям
речных
пойм,
лиманы
обладают
высокой
биологической
продуктивностью, в десятки раз выше, чем в обычной прибрежной зоне. Занимая
только 0,4% площади океана лиманы дают 4% морской биологической
продукции.
Азовский бассейн.
Через Керченский пролив происходит водообмен Черного моря с Азовским
-
вторым
после
Каспия
рыбохозяйственным
водоемом
страны,
где
в
благоприятные годы уловы ценных рыб достигали 160 тыс.т. В настоящее время
экосистема Азовского моря находится в состоянии катастрофы и напоминает
судьбу гидрологически похожего Арала. В Азовское море также впадают две
большие реки /Дон и Кубань/, определяющие
его гидрологический и
гидрохимический режим.
Азовское море представляет самый мелководный /средная глубина 8 м,
максимальная 14м/ внутренний морской
степени определяет его экологическую
результате
зарегулирования
впадающих
водоем мира. Это в значительной
уязвимость.
рек,
В последние годы в
интенсивного
орошения
и
безвозвратного водопотребления, приток пресной воды в Азов упал на 30% от
естественного среднегодового стока, что привело к резкому
солености и росту загрязнения воды.
увеличению
297
В настоящее время в Азовском бассейне 100% нерестилищ белуги, рыбца,
шемаи, 80% нерестилищ осетра, севрюги, сельди, леща, судака и донской тарани
изолированы гидротехническими сооружениями и недоступны производителям.
Эффективность
размножения
промысловых
рыб
резко
упала,
а
рыбопродуктивность лучших пойменных нерестилищ уменьшилась почти в 10
раз.
Загрязнение
прибрежных
морских
вод
пестицидами
вызывает
их
накопление в органах и тканях рыб /осетровые, судак, сазан/. Отрицательно
влияет на рыбные запасы бассейна эксплуатация береговых водозаборных
сооружений разного назначения, количество которых достигает полутора тысяч.
Деградация экосистемы Азовского моря привела к сокращению в 2-4 раза
кормовой базы рыб, уловы упали до 60 тыс. т., в том числе добыча ценных рыб
пресноводного комплекса снизилась в 16-З0 раз. /В зависимости от видов рыб/.
Почти полностью исчезли белуга и рыбец.
Для
Азовского
бассейна
характерно
интенсивное
судоходство,
значительная промышленность и высокая плотность населения. Основная часть
загрязнения поступает в море с водами Дона и Кубани, а также со стоками
промышленных предприятий, жилищно-коммунального и сельского хозяйства.
Загрязнение прибрежных районов в 1987-91гг. оставалось стабильным, но в 1992
г. произошло увеличение концентрации загрязняющих веществ. Также как и в
1991г. в поверхностном слое Таганрогского залива и устье Дона обнаружена
растворенная ртуть, среднее содержание которой 2ПДК, максимальные величины
5-6 ПДК. Резко увеличилось загрязнение ртутью Темрюкокого залива /до 3ПДК/.
Мелководные заливы и лиманы Азовского моря, также как Черноморские,
298
подвержены
эвтрофикации
и
сезонному
накоплению
сероводорода.
Рекреационные зоны побережий Черного и Азовского морей Государственным
докладом о состоянии окружающей природной среды РФ в 1991 г. включены в
число 13 российских регионов экологического бедствия.
Волжский бассейн.
Сигизмунд Герберштейн, немецкий дипломат, бывший в Москве в 1516-17
гг. и 1525-26 гг., писал в "Записках о Московии", что река Ока " с обеих сторон
замкнута лесами, изобилующими медом, белками, горностаями, куницами. Эта
река особенно знаменита обилием рыбы, ее рыба предпочитается выловленной в
других реках Московии, а главным образом, та, что ловится около Мурома. Кроме
того, в ней водятся особенные рыбы, которые на их языке называются: белуга,
удивительной величины, без костей, с огромной головой и пастью, стерлядь,
севрюга, осетр... и белорыбица, то есть белая рыба самого отменного вкуса."
Спустя несколько столетий, во второй половине ХIХ века, о своем
путешествии в Россию рассказал французский писатель Т. Готье: "Все, кто
прочитал "Монте-Кристо, помнят об обеде, когда за столом у бывшего узника
замка Иф, как бы творящего чудеса при помощь золотой волшебной палочки,
подают волжскую стерлядь. Вне России, даже на самых изысканных столах, это
неизвестный гастрономический феномен. Один кусочек волжской стерлядки на
изящной вилочке стоит путешествия."
При археологических раскопках в Москве найдены кости рыб Волжского
бассейна таких размеров: белуга - до 3м, стерлядь - до 80 см, русский осетр -до
180см, севрюга - до 175см, каспийский лосось - до 1м.
На рубеже XIХ-XХ веков, когда Л.П.Сабанеев заметил, что вкус мяса
299
белорыбицы известен каждому, ее подавали в любом российском ресторане, а
судака ловили в Москве-реке пудами. Реки Волго-Каспийского бассейна веками
кормили Россию осетровыми и лососевыми рыбами. Волго-Каспийский бассейн
давал 46% общего улова рыбы или 31 млн. пудов /496 тыс. т./ на сумму 30
млн.руб., в том числе осетровых 7 млн. пудов /112 тыс.т./. В 1897 году улов
каспийско-волжского рыбного промысла составил болеет 600 млн. голов рыбы, в
том числе осетра 189 млн., севрюги 172 млн., стерляди 75млн., белуги 45млн.,
лосося 17 млн., белорыбицы 11 млн. голов.
Уникальная природная система Каспийского моря и впадающих рек
создавала необходимые экологические условия самому большому в мире
осетровому стаду. На Волго-Каспийский бассейн приходилось 80% мировых
запасов осетровых рыб. Основные места обитания осетровых расположены на
мелководье Северного Каспия, а на нерест рыбы поднимались в пресные воды рек
Волги, 0ки, Москвы, по берегам которых располагался исторический центр
России.
Волга была главной рекой России, ее национальным символом и
гордостью.
В настоящее время после строительства каскада 14 волжских гидроузлов
великая
русская
река
превращена
в
технологическую
гидросистему.
Протяженность Волги составляет 3,5 тыс.км, на водосбор бассейна приходится
1/4 площади ETC, где проживает 2/3 населения России и где сосредоточен ее
основной
естественно-исторический
и
культурный
потенциал.
До
зарегулирования стока волжская вода текла 30, в половодье 50 суток, сейчас она
проходит свой путь за 1,5 года / 500 суток/. Из 150 тысяч рек, речек, ручьев и
ключей, питавших Волгу, 1/3 сейчас не существует, а у оставшихся малых рек
300
сток упал на 25-30%. Водообмен в гидрографической системе Волги упал в 12
раз, а самоочищение реки уменьшилось в десятки раз. Волжская вода, которая
несколько десятилетий назад использовалась для питья без очистки, сейчас
загрязнена микробами, ядохимикатами, нефтепродуктами, микроэлементами.
Некогда богатая рыбой Ока в течение последних лет устойчиво имеет
среднегодовые концентрации аммонийного и нитратного азота порядка 2-9 ПДК,
а нефтепродуктов 4-14 ПДК. Также стабильно в последнее время высокое,
загрязнение аммонийным азотом на уровне 6-12 ПДК в реках Москве и Пахре.
С начала 1990-х годов значительно ухудшилось качество воды реки
Клязьмы, которая в прошлом веке была судоходна и обильна рыбой, а теперь
имеет среднегодовую концентрацию нефтепродуктов ниже г.Коврова около 100
ПДК.
В среднем течении Волги концентрации фенолов и нефтепродуктов
составляют 8-9 ПДК, соединений азота и меди 3-4 ПДК, в нижнем течении вода
заврязнена солями меди
до 7-15ПДК.
Накопление солей тяжелых металлов,
пестицидов воде, донных отложениях и рыбе привело в 1976 - 1980гг. к массовой
гибели личинок осетровых на Волгоградском рыбоводном заводе. Загрязнение
вызвало массовое заболевание осетровых на Нижней Волге миопатией,
характеризующейся расслоением мышц и перерождением икры.
В 1984 г. миопатия поразила 20% стада русского осетра, в 1987 г. - 90%, а
в 1988 г. - 100%.
В 1988 году от этого заболевания в нижнем бьефе
Волгоградской ГЭС погибло 8500 голов осетровых рыб. Миопатия возникла
также у щуки, сома, сазана, сельди, т.е. болезнь приобрела массовый характер. В
реке
Волге
полностью
исчезли
естественные
нерестилища
белорыбицы,
301
сохранились только 12% нерестилищ осетровых рыб, потеряно 70% нерестилищ
проходных сельдей.
До середины 1950-х годов основной объем /80%/ уловов в
Волжском
бассейне давали ценные виды рыб - осетровые, лососевые, сиговые, а также лещ,
судак, сазан и др. Сейчас основной промысел составляют килька, хамса, тюлька,
мелкий частик.
Резкое сокращение запасов ценных видов рыб произошло в результате
зарегулирования стока рек, роста загрязнений речных вод и безвозвратного
водопотребления. В 1956 г. в Волго-Каспийском бассейне выловили 280,5 тыс. т.
рыбы, в 1988 г. - 76,5 тыс. т. За 30 лет сократились уловы рыбы леща в 4,5 раза,
воблы - в 8 раз, сельди - в 16 раз, судака - в 24 раза.
Строительство 14 крупных водохранилищ уничтожило 3,5-4,8млн.га
сельскохозяйственных земель, в основном наиболее плодородных пойменных
угодий и заливных лугов, где производилась наиболее ценная и дешевая
сельхозпродукция. Пойменные земли обладают очень высокой биологической
продуктивностью и исключительной экологической ценностью. Занимая лишь
1% суши, они производят 10% мировой биомассы. Очевидно, что такие земли дар природы, которым надо пользоваться и беречь, а не уничтожать.
Кроме
прилегающих
затопления
земель,
территорий площадью 6-8 млн.га,
колебания уровня грунтовых вод,
ландшафтов
водохранилища
и
гидрологического
падение
режима
подтопление
где происходят резких
вызывающие деградацию природных
продуктивности
и
создают
деградация
сельхозугодий.
Изменения
почвенно-растительного
покрова
вызывают активизацию экзогенных геологических процессов - размыв берегов,
302
откуда ежегодно обрушивается 300 млн. т. грунта, что создает дополнительные
потери земель. В непогоду Волга выглядит такой же мутной, как самая
непрозрачная река мира - Хуанхэ.
По берегам Волги и Камы с притоками оказались затоплены и подтоплены
96 городов и поселков городского типа, 2500 сел и деревень со 155тыс. дворов.
Изменение уровня грунтовых вод вызвало не только подтопление, но и осушение
приволжских земель, которые теперь нуждаются в орошении.
Строительство волжского каскада еще не завершилось, когда он сам стал
потребителем электроэнергии. Например, полезная мощность Саратовской ГЭС
никому не светит и никого не греет, а используется для орошения земель,
высушенных гидротехническим строительством. Всего на Нижней Волге было
создано 26 оросительных систем, деятельность которых привела к засолению и
заболачиванию 20-25% / 500 - 600 тыс.га. / орошаемых земель. Уничтоженные
гидромелиорацией земли, выбывают из оборота, и строятся новые оросительных
систем,
которые губят новые земли, потребляя все больше и больше
электроэнергии.
В системе затратной советской экономики волжский каскад занял
достойное место. Не решив никаких проблем энергетических, он породил букет
экологических.
Основной целью строительства волжских гидроузлов была
стабилизация пиковых
вечерних нагрузок
в электросетях на ЕТС, т.е.
производство электроэнергии.
Проектная мощность волжского каскада составила 11 млн. киловатт, а
планируемое
производство электроэнергии должно давать 39 миллиардов
киловатт-часов в год. Для СССР эти миллиарды составляют 3%, а для России
303
4,9% производимой энергии. Очевидно, что эти 4,9% было куда проще
сэкономить в электросетях. В России потери электроэнергии из-за дефицита
силовых конденсаторов, компенсирующих индуктивные потери, втрое больше,
чем в зарубежных, энергосистемах, где они составляют 5-6%.
Техническому
улучшению
старых
электросетей
наши
энергетики
предпочли строительство новых станций. Поэтому верхне-волжский каскад выше
Горьковской ГЭС уже давно работает на компенсацию потерь. В современных
условиях волжский каскад не столько снабжает энергией энергосистему ЕТС,
сколько потребляет ее сам, имея КПД менее 10%.
Низкий КПД отечественной энергетики был стимулом ее развития. В 1988
году СССР имея 5,7% мирового населения производил 16% мирового объема
электроэнергии. Производство электроэнергии в СССР с
1960 по 1990 год
возросло в 6 раз, а в США только в 3,5 раза, причем половина прироста всей
промышленной продукции в США за это период получена
путем уменьшения энергоемкости производства. Благодаря низкому КПД
отечественной энергетики эффективность "плюс элeктpификaции" оказалась
отрицательной. Отечественная энергетика не столько светит и греет,
сколько топит Вселенную, хищнически уничтожая природные ресурсы и среду
обитания. За 30 лет мощного развития советской гидроэнергетики оказались
затопленными 6,3 млн.га земель /4,5 млн.га в России/, а еще большие площади
подтоплены благодаря подъему уровня грунтовых вод.
Централизованное
развитие
гидроэнергетики
в
бассейне
Волги
уничтожило экологически безопасное получение энергии ветряными и водяными
мельницами. В 1930 -х годах на реках Московской области работало 1500
304
водяных мельниц, мощностью 22 тыс.квт. и 24 малых ГЭС. В Горьковской
области в окрестностях сел Лысково и Трофимово действовали 150 ветряных и 18
водяных мельниц. /Ф.Шипунов, 1990/. Мельничное хозяйство мололо муку и
совсем не мешало нересту рыбы, любившей кормится в омутах у мельничных
плотин, которые частично перегораживали реки или разбирались в половодье.
Каспийский регион.
Уникальная особенность Каспийского региона состоит о определяющем
значении экологических процессов и проблем при хозяйственном использовании
этой территории. Основу народно-хозяйственных проблем развития Каспийского
региона
составляют
обусловленный
два
естественными
социально-экологических
причинами,
аспекта.
определяется
Первый,
периодическими
колебаниями уровня Каспийского моря. Второй, наиболее сложный и опасный в
экологическом отношении, предопределен хозяйственной деятельностью в
бассейнах
рек Волги и Урала, и особенно развитием Прикаспийского
нефтегазового комплекса.
Современные черты своего облика Каспийское море приобрело, 10-12 тыс.
лет назад, когда оно отделилось от Черного и Азовского морей. До той поры, как
это случилось, огромное море плескалось на обширной территории к югу от
Урала, соединяясь с Индийским океаном. Жизнь этого моря была довольно
неспокойной. То его уровень поднимался, и море наступало на сушу, то
опускался, тогда море уходило от берегов. Причинами колебаний уровня могли
быть изменения климата и геологические процессы в земной, коре, скорее всего
они действовали вместе.
Примерно 500 тысяч лет назад наступило очередное снижение уровня, при
305
котором море отделилось от океана и превратилось в большое соленое озеро,
занявшее понижение рельефа в южной половине современного Каспия. Между
Апшеронским и Красноводским полуостровами тогда находилась суша, которая
затем опустилась и образовала на дне Каспийского моря Апшеронский порог гребень с небольшими глубинами моря. Став самим собой Каспийское море
много раз меняло очертания своих берегов, то разливаясь далеко по территории
Прикаспийской низменности , то отступая. Следы морских, разливов ученые
находят далеко на суше, встречая раковины морских моллюсков и морские
отложения.
Оказалось,
что
Каспийское
море
имеет
кратковременные
или
внутривековые колебания уровня, зависящие от климатических изменений в
бассейне стока. Более значительные колебания уровня обладают тысячелетней
периодичностью, связанной с геологическим развитием земной поверхности. В
истории современного Каспия профессор A.B.Шнитникoв определил восемь
периодов резкого колебания климата в каспийском бассейне, которые вызвали
соответствующие колебания уровня моря. Такие колебания климата и уровня
моря естественны и закономерны, они происходят в той последовательности как
и изменения увлажненности Европы в период последних 12-10 тысяч лет, после
валдайского оледенения.
Последний значительный подъем уровня Каспийского моря на 7-8 метров
выше современного уровня - новокаспийская трансгрессия - начался в обозримом
историческом прошлом в начале ХIV века и продолжался около 450 лет. В 1930-е
годы началась регрессия Каспия, превратившая остров Челекен в полуостров. К
концу 1970-х годов, уровень Каспийского моря упал на 3 метра. Особенно
306
сильные изменения произошли в береговой зоне мелководного Северного Каспия,
где море отступило на 10-15 км.
К этому времени подоспел черед грандиозного "проекта века" по
переброске стока северных рек в связи с понижением уровня Каспийского моря.
Проект предусматривал увеличение стока Волги до 20 км3 в год путем поворота
вспять северных рек - Онеги, Северной Двины, Печоры. В начале предполагалось
строительство
плотин
и водохранилищ на реках Сухоне и Онеге, а также
распределительных каналов, которые должны были направить в Волгу около 5
км3 воды в год. Следующая очередь проекта предполагала повернуть сток более
многоводной Печоры. В случае реализации проекта предполагалось затопить 2170
км2 земель. По второй очереди проекта водами Печоры предполагалось затопить
4775 км2. Под водой оказывались многие исторические памятники Северной Руси,
подтопление
грозило
жемчужине
древнерусского
зодчества
Кирилло-
Белозерскому монастырю. Затопление уничтожало сельхозугодья и прежде всего
богатые пойменные земли, на которых, в частности, в долине Сухоны
урожайность ржи достигает 40 ц/га.
"Великая" идея переброски была высказана еще в 1871 году,
когда
инженер Я.Демченко напечатал работу "0 наводнении Арало-Каспийской
низменности для улучшения климата ее и прилегающих стран." В работе
Я.Демченко "наводнение" осуществлялось переброской части стока сибирских
рек в Арало-Каспийскую впадину, где разливалось рукотворное море АралоКаспий. Идея нашла достойную поддержку лишь спустя почти 100 лет, когда ею с
надлежащим размахом, радея об усыхающем Каспии и всеобщем благоденствии,
занялись Институт водных
проблем AHCCСP и Минводхоз СССР. Проект
307
переброски нашел поддержку у президента. AHCССР академика А.Александрова
и председателя ГКНТ академика. Г. Марчука.
К счастью "проект века" благодаря здравому смыслу, а также усилиям
академиков С.Залыгина, А.Яншина, Б.Ласкорина, Б.Петрова, А. Тихонова,
В.Ковды удалось остановить. В значительной степени успеху дела помогло само
Каспийское море, уровень которого соответственно законам природы стал
стремительно подниматься с 1979 года. Наконец, 14 августа 1986 года появилось
постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР "0 прекращении работ по
переброске части стока северных и сибирских рек".
Современная трансгрессия Каспийского моря сопровождается множеством
экологических
осложненными
прибрежных
явлений
-
оползневыми,
лагунообразованием,
территорий
при
абразионными
подтоплением
изменении
уровня
и
процессами,
заболачиванием
грунтовых
вод
и
гидрологического режима. Экологические последствия трансгрессии в ряде
случаев усугубляется антропогенными причинами. Например, современные
процессы размыва морских островов и пляжей определяются искусственным
сокращением твердого стока Волги,
который
служит основным источником
аллювиального материала, формирующего пляжные наносы береговой зоны.
При определении причин, вызывающих колебания уровня Каспия,
в
настоящее время обсуждается, по крайней мере, две гипотезы: климатическая и
тектоническая, причем последняя является менее популярной и более слабо
разработанной. Тектоническая гипотеза связывает водный режим с изменением
емкости каспийской впадины в результате тектонических процессов. Несмотря на
то, что влияние тектоники на колебания уровня Каспийского моря недостаточно
308
доказано, очевидно, что тектонические процессы необходимо учитывать при
изучении гидрологии и гидрохимии Каспия. Хорошо известно, что котловины
Среднего и Южного Каспия находятся в сейсмически активных зонах с
напряженным тектоническим режимом. Тектонические процессы влияют на
гидрохимический режим путем глубинной дегазации газово-жидких флюидов по
тектоническим разломам, рассекающим дно Каспийского бассейна.
Каспийский бассейн представляет уникальный природный феномен, чья
история
и
развитие
определяется
сложным
комплексом
природных
взаимодействий, где существенную роль играет совокупность экологических
условий /климатических, гидрологических, гидрогеологических, геохимических,
тектонических/. Создание Прикаспийского нефтегазодобывающего комплекса на
основе
Астраханского
и
других
нефте-газо-конденсатных
месторождений
принципиально отличается от освоения других нефтегазовых регионов России.
Прикаспийские
месторождения
обладают
рядом
специфических
эколого-
геохимических особенностей и сложным геологическим строением. Нефтегазовые
залежи
имеют
многокомпонентный
минеральный
состав,
включающий
углеводороды, сероводород, диоксид углерода и другие токсичные соединения,
которые создают повышенные трудности при разведочных работах и добыче
нефти и газа, требуют осуществления комплекса защитных мероприятий по
предотвращению загрязнения воздушного бассейна, сельхозугодий и вод
Северного Каспия, где находятся места нагула осетровых рыб.
Ущерб
рыбному
хозяйству
от
эксплуатации
первой
очереди
Астраханского газоперерабатывающего завода в 1987г. составил 4,8 тыс. тонн
недополученной продукции.
Освоение Тенгизского и Карачаганакского
309
нефтегазовых месторождений и строительство очередных нефтехимических
гигантов без надлежащего уровня экологической безопасности приведет к
дальнейшему обострению экологической ситуации а Прикаспийском регионе.
Государственным докладом о состоянии окружающей природной среды РФ в
1991 г. Северный Прикаспий включен в число 13 регионов России с очень острой
экологической ситуацией.
Основные
экологические
проблемы,
вызванные
антропогенным
воздействием в регионе Северного Прикаспия таковы: нарушение земель
разработками нефти и газа, истощение и загрязнение вод суши, загрязнение моря,
истощение рыбных ресурсов, вторичное засоление и дефляция почв, загрязнение
атмосферы, выпадение кислотных дождей, нарушение режима особо охраняемых
территорий. В докладе отмечается, что острая экологическая и санитарногигиеническая обстановка в Северном Прикаспии обусловлена деятельностью
Астраханского газового комплекса, приведшей к загрязнению атмосферы и вод,
ухудшению режима Волго-Ахтубинской поймы. В результате здесь происходит
рост заболеваемости населения, особенно детского и уменьшение рыбных
запасов.
Залив Кара-Богаз-Гол.
Первая карта залива Кара-Богаз-Гол была составлена по указу Петра I в
1715году экспедицией князя А.Бековича-Черкасского.
В 1897 году геолог Н.И.Авдрусов и химик А.А.Лебединцев обнаружили в
заливе
залежи
глауберовой
соли
или мирабилита, ценного сырья для
производства соды, серы, серной кислоты, ультрамарина и др. Изучение КараБогаз-Гола как месторождения сульфата натрия начала в 1909 году экспедиция
310
под руководством Подкопаева. Со следующего года приступили к добыче
береговых отложений мирабилита-тенардита, которую петербургский гильзовый
фабрикант Катык Губаев и акционерное общество "Айваз" вели с перерывами до
1916года.
Сразу после революции Кара-Богаз-Гол обратил на себя внимание
В.И.Ленина, который в статье "Очередные задачи Советской власти", написанной,
в 1918 году, отметил необходимость освоения минеральных богатств залива в
связи с развитием химической промышленности России. В начале 1919 года по
инициативе В.И. Ленина был создан во главе с академиком Н.С. Курнаковым
Карабогазский комитет по изучению проблем добычи глауберовой соли.
Гидрохимические выводы и прогнозы академика Н.С.Курнакова, его
последователей и учеников, опирались на представление о постоянстве
гидрологического режима Каспийского моря, которое с карабогазским заливом
образует равновесную систему, где постоянный и неизменный приток каспийской
воды компенсирует ее потери при испарении с поверхности залива. При таких
условиях рапа в заливе Кара-Богаз-Гол тоже считалась всегда равновесной
гидрохимической системой хлористый натрий- сульфат магния, из которой не
могло происходить осаждение хлористого натрия.
Исходя из этих представлений административный центр промыслов город Карабогазгол построили в устье Карабогазского пролива. За десять лет
усыхающий Каспий ушел далеко от берегов Кургузульской
бухты, ушли и
жители, которых в лучшие времена было 7 тысяч, а мертвый город засыпало
песком и солью. Мертвый город Карабогазгол
по-прежнему прилежно
обозначают на современных географических картах вместе с поселками Сартас,
311
Чагали, Умчал, которые тоже перестали существовать еще до войны.
Неизменность гидрологического и гидрохимического режимов карабогазского
залива и
пролива стала краеугольным камнем при организации соляного
промысла, который первоначально ориентировался на сбор береговых выбросов
мирабилита-тенардита.
Однако, независимо
от установленного ему специалистами режима,
Каспийское море стало усыхать по своим природным и неподвластным человеку
законам. Вскоре береговая полоса отодвинулась в некоторых местах на целый
километр, сульфат, который, раньше собирали и грузили прямо на корабли,
теперь требовалось подвозить к кораблям. Еще
усыхания
оказалось изменение
более худшим следствием
гидрохимического режима, что привело к
изменению солевого состава поверхностного слоя рапы, того самого, который
служил местом рождения мирабилита. В новых условиях солевой слой утратил
былую концентрацию иона натрия и сульфат-иона, обогатившись ионами магния
и хлора.
Эту ситуацию предвидели сотрудники ВНИИ галлургии /бывшая Соляная
лаборатория AН СССР/, которые разработали теорию скачкообразного изменения
гидрохимического режима залива и определили, что насыщение рапы хлористым
натрием наступит осенью 1939 года, и тогда зимний "урожай" мирабилита будет
загрязнен. Чтобы избежать осаждения хлористого натрия требовалось разбавить
рапу, и, следовательно, увеличить приток каспийской воды, расширив пролив,
или перекачать часть рапы из залива в море.
Пока обсуждались возможные
варианты, хлористый натрий не дождавшись вмешательства человека в свою
судьбу, в соответствии с законами химии стал садиться.
312
Его осаждение сперва обнаружили не ученые,
а капитан моторного
баркаса. Когда в августе 1939 года он шел обычным рейсом с Чагалинских
промыслов, имея на буксире шаланду, груженую сульфатом. При полном штиле
скорость хода баркаса вдруг резко упала, и он остановился как вкопанный, почти
в самом центре залива Кара-Богаз-Гол. Мотор работал исправно, но судно не
двигалось с места. Капитан велел остановить двигатель и послал матроса
осмотреть винты. Сообщение матроса о состоянии винтов настолько поразило
капитана, что он разделся и сам полез в воду. Вместо винтов капитан обнаружил
на гребном валу бесформенные массы из сросшихся кристаллов соли. Отколупнув
кусочек, он лизнул его и признал в соли поваренную, каковой она и была на
самом деле. Лишь сколов соль с винтов и бортов баркаса, удалось выйти из этого
уникального в истории мореплавания дрейфа.
Проблему поваренной соли на винтах баркаса удалось решить довольно
просто, а вот избавиться от примеси хлористого натрия в выбросах мирабилита
после осени 1939 года оказалось невозможным и береговые промыслы пришлось
оставить. Трест "Карабогазсульфат" начал добывать мирабилит бассейновым
методом. Однако в бассейнах,
как и в заливе, из концентрированной
карабогазской рапы вместе с сульфатом неизменно садился хлористый натрий.
Для разбавления рапы пришлось соорудить трубопровод до морского берега
длиной 10 км. В 1946-47гг. высохла Кургузульская бухта, и по ее дну прокопали
канал длиной
20 км для переброски рапы из залива в садочные бассейны.
Дальнейшие изменения в гидрохимическом составе рапы привели к осаждению
вместе с хлористым натрием еще одной соли - сульфата магния. Морской воды
для разбавления рапы требовалось подавать все больше и больше, причем при
313
перекачке рапы хлористый натрий садился на лопасти насосов, солью зарастали
закрытые трубопроводы и открытые каналы. Бассейновая добыча постепенно
стала нерентабельной.
С 1955 года добычу мирабилита стали вести из погребенных рассолов.
Буровые работы обнаружили 3 погребенных соляных пласта, переслаивающихся
с
горизонтами
перекачивать
в
карбонатно-гипсовых
садочные
бассейны,
илов.
Погребенные
оборудованные
на
рассолы
дне
стали
высохшей
Кургузульской бухты...
В 1979 году, заботясь о повышении уровня Каспийского моря, и
сомневаясь в возможности использования поверхностной рапы, наши мудрые
химики перекрыли Кара-Богаз-Гол плотиной. Идея отгородить. залив от
остальной акватории и таким способом спасти Каспийское море от обмеления не
оригинальна.
В известной повести К.Г. Паустовского "Кара-Бугаз" ее
высказывает не кто иной, как сам лейтенант И.А.Жеребцов. В ответ он слышит
гневную отповедь своего предшественника - Г. С. Карелина, который дал первое
описание Кара-Богаз-Гола: -"А вы уж и проект подготовили! В Петербурге сидят
дураки. Они размышлять не любят, а прямо брякнут - закрыть залив навеки
вечные и удивить Европу. Ежели бы вы упомянули слово "Открыть", то
государственные мужи, может быть, призадумались бы, а раз закрыть - так
закрыть. Закрывать - это для них святое дело...." И..А.Жеребцов порвал свой
проект и выбросил его в море. Это в повести...
Через сто с лишним лет экологически безграмотная идея была
реализована... Святое дело! Первоначальный проект предусматривал плотину со
шлюзом для регулирования притока каспийской воды, но из экономии построили
314
глухую плотину. Специалисты рассчитали, что Кара-Богаз-Гол будет сохнуть 1520 лет, а за это время химики Минхимпрома определят целесообразность
использования поверхностной рапы.
В который раз гидрохимический и гидрологический прогнозы по КараБогаз-Голу не оправдались! Залив стал сохнуть куда быстрее, и в начале 1984
года высох совсем, и перестал быть акваторией Каспийского моря. Результат
столь бесцеремонного и безграмотного обращения с природой не замедлил
сказаться. С поверхности бывшего залива полетела соль, она принялась солить
пустыню на туркменском берегу, отравлять жизнь жителям Бекдаша, где резко
возросли кожные и аллергические заболевания, особенно у детей. Восточные
ветры понесли соль через Каспийское море на виноградники Азербайджана и
поля Кубани.
К этому времени экологические последствия соленых бурь были хорошо
известны. Местные жители говорили, что " на Кара-Богаз-Голе все горькосоленое - воздух, ветер и даже туман. " Небольшой ветер на промыслах вызывал
"соляную поземку"' и наметал соляные сугробы. Обычными стали летние соляные
вихри и нередки соляные смерчи, что поднимали и уносили с промыслов
"Карабогазсульфата" сотни и тысячи тонн солей. 16 млн. рублей дохода ежегодно
давала добыча мирабилита из погребенных
рассолов Кара-Богаз-Гола. Втрое
дороже добываемого сульфата стоят компоненты, попадающие в отвалы, среди
них калий и бром.
Пересыхание залива отрицательно сказалось на ресурсах подземных
рассолов, что резко увеличило стоимость добычи, которая стала нерентабельной.
Чтобы объединение "Карабогазсульфат" не
лишилось сырья, пришлось
315
проложить сквозь дамбу одиннадцать труб и пустить в залив каспийскую воду в
количестве 1/3 от ранее втекавшей. Восстановление рапы в таких условиях шло
медленно, поэтому в итоге плотину взорвали.
К.Г. Паустовский писал в повести "Кара-Бугаз" о грубой ошибке природы,
лишившей окрестности залива пресной воды. Феномен Кара-Богаз-Гола оказался
возможен именно при отсутствии пресной воды, которая не разбавляла соленую
морскую воду, концентрировавшуюся в рапу в условиях жаркого, сухого климата.
Природа не совершает ошибок, это привилегия человека, который одно время по
глупости претендовал на роль царя природы.
Аральская катастрофа.
По данным гидрологических наблюдений в 1911-1961гг. природный
комплекс Аральского моря с Амударьей и Сырдарьей находился в равновесии.
Объем моря равнялся 1064км3 при средней глубине 26м и максимальной 67м.
Минерализация воды составляла 10-11 г/л. Главной приходную статью водного
баланса составлял речной сток, приносивший ежегодно 56км3 воды. Море имело
большое рыбохозяйственное, климатическое и транспортное значение.
В середине 1960-х годов водный баланс нарушился в связи с увеличением
водозаборов из Амударьи и Сырдарьи. Сооружение Каракумского канала почти в
2,5 раза расширило площадь орошаемых земель, что привело к сокращению
речного стока до 30 км3. В 1982, 1983, 1986гг. Амударья и Сырдарья не донесли
свои воды до моря. В 1981-86 гг. средний приток речных вод в море составил
всего 4,5км3 /уменьшился в 12 раз!/.
В итоге, объем Аральского моря к началу 1990г. сократился, до 344 км3
или в 3,1 раза, а уровень понизился почти на 15м. В начале 1989 г. море
316
разделилось на два водоема - Большое и Малое моря. Уменьшение речного стока
вызвало катастрофические изменения гидрологического и гидрохимического
режима моря, а также деградацию водных экосистем. Соленость моря возросла в
3 раза, достигнув 32 г/л.
До начала 1960-х годов Аральское море ежегодно давало 450 тысяч
центнеров ценных промысловых рыб - шипа /из осетровых/, сома, аральского
усача, сазана. Теперь море полностью утратило рыбохозяйственное значение.
Рыболовецкий порт Муйнак оказался в 70 км от морского побережья. Раньше
рыболовные суда швартовались у причала
рыбоконсервного завода, а теперь
рыбу стали возить к морю за тысячи километров, с Дальнего Востока по железной
дороге.
С юго-востока море ушло на 50 км, оставив песчано-солончаковую
пустыню, готовую слиться с Кызылкумами. Площадь осушенной части морского
дна составляет 3 млн.га. Вместе с территориями деградирующих дельт Амударьи
и Сырдарьи площадь всей зоны опустынивания приближается к 5 млн.га.
Гидроморфные аллювиально- луговые /тугайные/ почвы, кормившие многие
поколения людей, превратились в автоморфные пески и солончаки. Над
новорожденнной, рукотворной пустыней клубятся пыльно-солевые туманы,
которые ветры разносят за сотни километров от Арала, загрязняя земли
Каракалпакии и Казахстана. Солепылевой вынос поднимает в воздух ежегодно
около 100 млн.т пыли, оседающей на сельскохозяйственные земли Приаралья в
количестве около 1т на гектар.
Сокращение объема Аральского моря изменило его теплофизические
свойства, среднегодовая температура воды упала на 16,5оС. Ухудшился
317
климатический режим Приаралья, где полноводное мора смягчало климат как
тепловая машина и источник влаги. Под влиянием сурового дыхания пустыни
лето стало короче и холоднее, сумма эффективных температур за время вегетации
уменьшилась на 200-400оС. Нарастающие сухость и континентальность климата
требуют изменения сельскохозяйственной специализации Приаралья.
Кроме деградации почв, при дефляции соляной пыли происходит
интенсивное
засоление
земель,
орошаемых
возвратными
коллекторно-
дренажными водами повышенной минерализации. Эти воды загрязнены также
тяжелыми металлами и ядохимикатами.
Интенсивное орошение приводит к
подъему уровня грунтовых вод, заболачиванию и засолению
сельхозугодий. Засоление почв вызывает резкое падение урожайности и потери
освоенных земель в Каракалпакии, Хорезмской и Ташаузской областях, Южном
Казахстане.
Дефицит речной воды привел к резкому ухудшению качества питьевой
воды, которая не соответствует санитарно-гигиеническим нормам. Исследования,
выполненные на кафедре геоэкологии МГГА, показали высокую загрязненность
питьевых и рыбохозяйственных вод токсичными элементами - свинцом, кадмием,
цинком, ртутью, медью и т.д. Полученные данные свидетельствуют о
существенном увеличении в 1991году концентраций макро- и микроэлементов в
поверхностных водах дельты Амударьи по сравнению с
1981- 88 гг. Рост
концентраций химических элементов вызван ухудшением водного режима, в том
числе увеличением в последние годы объема дренажного стока и его
минерализации.
Битва советской власти за хлопок вывела СССР на второе место в мире
318
после Китая по экспорту хлопка и привела к социально-экологической катастрофе
территорию Приаралья с населением 3-4 млн. человек. Расширение посевов
хлопчатника в последние три десятилетия сопровождалось усиленным гнетом
природы путем интенсивного орошения и химизации в виде огромного
количества минеральных удобрений и ядохимикатов. Для борьбы с вредителями
на хлопковые поля вносили 60 кг пестицидов на гектар. Хлопчатник поливали с
самолетов дефолиантами для удаления листвы перед сбором урожая.
Ухудшение качества среды обитания при развитии гидромелиорации и
химизации сельского хозяйства вызвало рост заболеваемости и смертности
населения Приаралья. С начала 1960-х годов там значительно увеличились
заболевания желчекаменной болезнью, хроническим гастритом, паратифом,
брюшным
тифом,
раком
пищевода,
туберкулезом,
сердечно-сосудистыми
заболеваниями. Резко выросла заболеваемость инфекционным гепатитом. Детская
смертность достигла самого высокого уровня в стране.
Аральская экологическая катастрофа не имеет мировых аналогов.
Слишком поздно признанная самой важной социально-экологической проблемой
СССР, она уже стала необратимой по гидрометеорологическим, гидрохимическим
и гидробиологическим показателям.
По мнению ряда ученых /А. Г. Цыцарин, В.Н. Бортник, 1991/ даже
достижение в ближайшее время докризисного объема Аральского моря не
приведет к решению проблемы. Это будет другой водоем, где восстановление
утраченной
экосистемы кажется весьма сомнительным даже в отделенном
будущем. Причина неблагоприятного прогноза определяется уникальностью
природного феномена Аральского моря. Отлаженная тысячелетиями природная
319
система малосоленого, бессточного водоема в аридных условиях пустыни
оказалась
выведенной из экологического равновесия катастрофическим
вмешательством человека.
Вопросы и задания.
1.Что такое проблема малых рек?
2.Назовите экологические проблемы оз.Селигер и Валдайской возвышенности.
3.Почему погиб карадагский пляж?
4.Почему Булат Окуджава отказался выступать в в Доме культуры Жигулевского
комбината строительных материалов?
5.Назовите экологические проблемы Плещеева озера.
6.Какую часть мировых и российских ресурсов пресных вод содержит оз.Байкал?
7.Приведите примеры уникальности животного мира и береговой зоны Байкала.
8.Какие производства и загрязнители губят Байкал?
9.Назовите экологические проблемы Черного моря.
10. Расскажите экологическую ситуацию Азовского бассейна.
11. Какое количество рыбы давал России Волго-Каспийский бассейн?
12. Какая часть мировых запасов осетровых приходилась на Волго-Каспийский
бассейн?
13. Как изменилась скорость течения Волги после строительства каскада?
14. Какими токсикантами загрязнена гидрологическая система Волги?
15. В чем особая ценность пойменных земель?
16. Назовите экологические последствия строительства волжского каскада.
320
17. Сколько городов, сел и деревень оказались затоплены и подтоплены по
берегам Волги и Камы?
18. Почему Волжский каскад не решил энергетических проблем России?
19. Почему происходят колебания уровня Каспийского моря?
20. Расскажите о проекте переброски вод северных рек в Каспийское море.
21. Назовите
экологические
особенности
Прикаспийского
нефтегазового
комплекса.
22. Перечислите экологические проблемы Северного Прикаспия.
23. Расскажите о природном феномене залива Кара-Богаз-Гол.
24. Кто обнаружил в заливе глауберову соль?
25. Почему портовый город Карабогазол оказался вдали от моря?
26. Какие экологические последствия возникли после сооружения плотины в
заливе Кара-Богаз-Гол?
27. Расскажите, как менялся гидрологический режим Аральского моря в 196090гг. и почему?
28. Назовите экологические последствия уничтожения Аральского моря.
9.2.3.. Техногенные катастрофы / промышленные и транспортные аварии
с обширными экологическими последствиями/.
Ежегодный социально-экономический ущерб России от производственных
аварий составляет порядка 15-19 триллионов долларов. Аналогичный уровень
ущерба от стихийных бедствий /землетрясений, наводнений, селей, оползней и
т.д./. Ежегодные потери от производственных аварий и природных катастроф
321
измеряются
тысячами
человеческих
жизней
и невосполнимым
ущербом
природной среде, создают социально-экологическую напряженность в обществе.
По данным Государственных докладов о состоянии природной среды РФ в 199197гг. число промышленных аварий и стихийных бедствий, создающих
чрезвычайные
ситуации
постоянно
растет.
Увеличивается
также
их
катастрофичность, количество пострадавших и погибших. Рост катастрофичности
производственных аварий и чрезвычайных ситуаций - это негативное следствие
технического прогресса. За период 1991-97гг. число чрезвычайных ситуаций
техногенного характера увеличилось в 5,6 раза ( С.К.Шойгу,1997).
Таблица 9.3.2.1.
Число ЧС
Число
пострадавших
Число
погибших
1991
769
2093
1023
1992
769
2523
870
1994
1059
3481
1677
1995
1064
2971
1573
1996
1031
1997
1174
Наибольшей экологической опасностью обладают следующие виды
производственных и техногенных аварий:
1.Пожары, взрывы, находки боеприпасов.
2.Транспортные аварии.
3.Аварии систем
жизнеобеспечения /электрические, водопроводные,
322
коммунальные сети, очистные сооружения/.
4.Аварии в промышленности, на горных работах и нефтепромыслах.
5.Аварии трубопроводов, плотин, дамб и шлюзов.
6. Химические аварии.
7. Радиационные аварии.
Наибольшее число производственных аварий в 1992 году пришлось на
пожары и взрывы /314/, а также на транспортные аварии /298/. В транспортных
авариях пострадало 1762 человека,
в том числе погибло 688. В авариях на
автодорогах пострадало 1117 человек, из них погибло 374. В результате
авиационных, катастроф пострадало 357 человек, из них погибло 248. Пожары и
взрывы нанесли наибольший материальный ущерб народному хозяйству.
Третьими по числу аварий /после пожаров, взрывов, транспортных аварий/
являются аварии на системах жизнеобеспечения, т.е. водопроводных и
канализационных
станциях. В 1989 году аварийные сбросы очистных
сооружений г. Орла вызвали резкое ухудшение качества воды реки Оки, где
среднегодовые концентрации аммонийного азота составили 10, нитратного - 4,
соединений меди - 14ПДК, а максимальные достигали 36, 18, 30 ПДК
соответственно. Наиболее. высокий уровень загрязнения воды реки Оки
наблюдался
в
районе
г.
Дзержинска,
где
среднегодовая
концентрация
аммонийного азота составляла 10, а максимальная - 67 ПДК.
В
1992году
в
сфере
промышленного
производства
по
данным.
Гостехнадзора на территории России произошло 430 аварий, погибло 652
человека.
Наибольшей
аварийностью
с
экологическими
последствиями
отличаются горнодобывающие и нефтегазодобывающие предприятия угольной,
323
горнорудной,
и
нефтегазодобывающей
отраслей.
На
угледобывающих
предприятиях, произошло 126 аварий, в том числе 22 взрыва, и вспышек метана и
угольной пыли, 57 пожаров, 14 завалов выработки, 3 внезапных выброса угля и
газа,
4 прорыва воды и пульпы. Всего погибло 263 человека/в 1991г.-185
человек/.
В 1995г. в угледобывающей отрасли произошло 119 аварий, которые
погубили 248 человек. От взрыва метана на шахте Зыряновская Кузнецкого
бассейна в декабре 1997г. погибли
67 шахтеров. В апреле 1998г. на шахте
им.Скочинского на глубине 1200м произошел взрыв метана и пожар. В эпицентре
катастрофы работали 78 человек / живыми остались 15/. Всего
катастрофа
смертельно травмировала 120 человек /погибли при взрыве, сгорели в огне,
задавило рухнувшей породой/.
Высокой
аварийностью
характеризуются
предприятия
нефтегазодобывающей отрасли, где наиболее тяжелые производственные аварии
связаны с газонефтяными фонтанами, пожарами, прорывами нефтепроводов и
разливом нефтепродуктов, что обычно вызывает загрязнение атмосферы,
почвенного покрова, поверхностных и морских вод. Аварийное фонтанирование
вызывает огромные потери нефти и газа, часто сопровождается пожарами и
сильным
нефтяным
газонефтяных
загрязнением
фонтанов
нередко
местности. Для ликвидации открытых
используют
артиллерийские
обстрелы,
авиационные бомбардировки, наземные и подземные взрывы.
Всего в России действует около 350 тыс. км внутрипромысловых
трубопроводов, на которых ежегодно происходит около 50 тыс. инцидентов.
Мночисленные аварии нефтепроводов в Тюменской области в 1988 году вызвали
324
потерю более 1 млн. т. нефти.
В 1990году в результате аварии нефтепровода "Дружба" в районе Сызрани
произошел выброс 4 тысяч тонн нефти, которая загрязнила 312 га и пропитала
почву на глубину 70см. В районе Нефтюганска Тюменской области вспыхнуло 5
тыс.м3 сырой нефти, загрязнению подверглось 9 га.
В 1992-95гг. на российских нефтепромыслах открыто фонтанировали 8
газонефтяных скважин /в 1991 г. - 10/.
3 июня 1989 года в результате утечки углеводородов из лопнувшего
продуктопровода
Нижневартовск - Нефтекамск произошел страшный
взрыв,
сбросивший под откос четырнадцать пассажирских вагонов двух поездов
Новосибирск - Адлер и Адлер - Новосибирск. Огненная стена в 1,5 - 2 километра
преградила путь оставшимся в живых пассажирам. В катастрофе погибло 1500
человек.
В 1995г. на магистральных газопроводах произошла 31 авария с потерей 85
млн.м3 газа. При транспортировке нефтепродуктов случилось 17 аварий, причем
10 с тяжелыми последствиями. В 1997г. на магистральных трубопроводах России
произошло 79 аварий, что на 30% больше, чем в 1996г.
Одна из крупнейших химических аварий произошла в 1983г. СССР на
Стебниковском заводе калийных удобрений недалеко от
г. Дрогобыча. В
результате прорыва земляного ограждения из отстойника-накопителя вытек поток
химически активного рассола, шириной несколько метров, и через 25 км достиг
Днестра и его притоков. В реки попало более 4,5 млн.м3 рассола, вызвавшего
катастрофическое загрязнение воды, гибель 920 тонн товарной рыбы, 1300 тонн
рыбной молоди, а также водорослей. Загрязненные речные воды через 15 суток,
325
преодолев 500 км достигли Новоднестровского водохранилища, где произошло
осаждение солей.
Ядовитый рассол залил и отравил около 200 га сельхозугодий, от него
гибли птицы и домашние животные. Из-за ухудшения качества воды пришлось
прекратить питьевое водоснабжение многих городов и поселков на берегах
Днестра с населением несколько миллионов человек. Катастрофа. охватила
Львовскую, Ивано-Франковскую, Черниговскую, Тернопольскую, Одесскую
области Украины, а также некоторые районы Молдавии.
Промышленные
предприятия
России
имеют
значительные
запасы
ядовитых химических соединений. Суммарный запас аммиака, хлора, соляной
кислоты в отечественной промышленности
составляет около 1 млн.т, что в
пересчете на смертельные токсические дозы дает величину порядка 1012. Таким
количеством токсикантов можно уничтожить все живое на планете. Экологически
опасная
в отношении химического поражения территория Северо-Западного,
Центрального,
Поволжского,
Северо-Кавказского
и
Уральского
регионов
занимает примерно 300тыс.км2 с населением около 54млн. чел. В июне 1995г. на
АО "Пигмент" в тамбовской области произошла утечка 94кг ядовитого газа
фосгена с двукратным превышением ОБУВ в санитарной зоне.
Незначительные аварийные, выбросы радиоактивности происходили в
1991-92. гг. на Билибинской, Смоленской, Ленинградской и Белоярской АЭС.
Однако
основные
радиоактивными
радиоэкологические
загрязнениями
Семипалатинском полигоне,
Чернобыльской
проблемы
ядерных
России
испытаний
определяются
1949-63
гг.
на
авариями 1949-57, 1967 гг. на. Южном Урале,
катастрофой 1986 г. На радиологически неблагополучных
326
территориях России находится 7700 населенных пунктов и проживают более 2,7
миллиона человек.
Вопросы и задания.
1.Каков ежегодный ущерб России от стихийных бедствий и техногенных
катастроф?
2.Назовите
производственные
аварии,
которые
обладают
наибольшей
экологической опасностью.
3.Приведите примеры промышленных аварий с обширными экологическими
последствиями.
III часть. СРЕДА ОБИТАНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ РОССИИ.
10.Экологическое состояние России / качество природной среды и
состояние природных ресурсов по материалам Государственных
докладов о состоянии природной среды в 1989 -2000гг./.
Природа
России
представляет
национальное
достояние
и
служит
естественно-исторической основой социально-экономического развития. Россия
занимает 12,5% территории суши, где проживает 143 млн. человек или 2%
населения Земли. Первый доклад Госкомприроды РСФСР о состоянии природной
среды был опубликован в 1989 году. Распоряжением Президента России и
Законом Российской Федерации "Об охране окружающей природной среды" от 19
декабря 1991 года предусмотрена подготовка ежегодного Государственного
доклада о состоянии окружающей природной среды.
10.1. Атмосферный воздух.
Основная часть промышленных выбросов от стационарных источников
327
приходится на Европейскую Россию - 65%. Объем выбросов загрязняющих,
веществ в атмосферу России от
стационарных источников загрязнения в
1997году составил 19,33 млн. т. против 31,8 млн. т. в 1991 году. Наибольшее
загрязнение атмосферного воздуха создают предприятия топливо-энергетического
комплекса, металлургической и нефтехимической промышленности.
Наибольшая
интенсивность
атмосферных
выпадений
химических
элементов / в основном металлов/, создаюших аномальные геохимические ореолы
в
десятки
тысяч
квадратных
километров,
проявляется
вокруг
крупных
промышленных узлов Урала, Центральной России, Кузбасса.
Независимо от специфики промышленного производства в большинстве
городов вблизи автомагистралей концентрируются кадмий, свинец, селен в
концентрациях вдвое выше, чем в жилых-районах. Максимальными значениями
выпадений, сульфатной серы/1-2т /км2 в год и суммарного азота /0,7 - 1,5 т /км2 в
год/ характеризуются промышленные районы центра России и Урала.
10.2. Водные ресурсы.
Основным источником водных ресурсов служит речной сток. Территория
России покрыта сетью рек, от малых - длиной менее 100 км до больших, длиной
более 2000 км. В России 7 больших рек, которые входят в число 34 крупнейших
рек мира - это Енисей, Лена, Амур, Обь, Волга, Колыма, Оленек. Наиболее
подвержены антропогенному воздействию малые реки, сток которых составляет
более 1/3 суммарного многолетнего стока, а в Центральной
России и на
Северном Кавказе достигает 60-80%.
90% общего годового объема речного стока дают бассейны Северного
328
Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где
проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной
промышленный и сельско-хозяйственный потенциал, приходится менее 8%
общего годового объема речного стока.
Распределение речного стока по территории очень неравномерно и не
соответствует
численности
Недостаточно
обеспечены собственными водными ресурсами Ростовская,
Астраханская,
Липецкая,
населения
Воронежская,
и
размещению
Белгородская,
промышленности.
Курская
области,
Калмыкия. Продолжается прогрессирующее истощение водных ресурсов южных
рек страны под влиянием хозяйственного использования. Уменьшение годового
стока крупных южных рек России под влиянием антропогенной деятельности в
среднем составляет от 10% /Волга/ до 25 - 40% /Дон, Кубань, Терек, Сулак/. В
1997 году суммарный водозабор из природных водоисточников составил 90,2км3 /
в 1992г. - 110,7 км3/. Потери воды при транспортировке составили 7,7км3 / в
1992г. - 8,5 км3 /9%/.
Антропогенное влияние на водные ресурсы проявляется как в истощении
запасов вследствие увеличения водопотребления, так и в росте объема и степени
загрязнения сточных вод.
Степень загрязнения вод прогрессирует по мере
развития химической, нефтехимической, горно-рудной, целлюлозно-бумажной и
др. отраслей промышленности, а также с/х производства. Загрязнение воды
приносит огромный ущерб природе и народному хозяйству.
Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты в 1992г. составил
70,6 км3 / против 73,2 км3 в 1991 г./ Структура сброса сточных вод в
поверхностные водные объекты в 1991г. и последующие годы выглядит так: 38%
329
- загрязненные сточные воды, 58% - нормативно чистые / без очистки/,
нормативно-очищенные - 4%. К категории нормативно- чистых относятся
коллекторно-дренажные воды, сбрасываемые в водные объекты с орошаемых
земель, хотя они значительно загрязнены ядохимикатами и пестицидами.
Наиболее распространенными загрязнителями поверхностных вод являются
нефтепродукты, фенолы, органические вещества, соединения меди, цинка,
аммонийный и нитратный азот, анилин, фосфаты и др.
Волжские водохранилища загрязнены фенолами на уровне 1-3 ПДК, а
также соединениями меди, аммонийным и нитратным азотом, нефтепродуктами.
Сильно загрязнена
р.Ока от Серпухова до Коломны. Чрезвычайно высока
загрязненность рек Кольского полуострова, где среднегодовые концентрации
меди и никеля превышают ПДК в десятки и сотни раз.
По гидробиологическим показателям 12% обследованных
водных
объектов относятся к условно чистым /фоновым/. 32% умеренно загрязнены,
остальные 56% представляют загрязненные водные объекты, экосистемы которых
находятся в состоянии экологического регресса. По санитарно-гигиеническим
показателям поверхностные
водоемы имеют две категории: 1 - питьевого
назначения, 2 - рекреационные. В 1991 году в целом по России 24% проб из
водоемов 1 категории и 25% проб из водоемов второй категории не
удовлетворяли санитарно-гигиеническим требованиям по бактериологическим
показателям.
Костромской,
Особенно
загрязнены
Калининградской,
водоёмы
Ростовской
1
и
категории,
др.
в
Брянской,
областях.
Широкое
распространение имеет загрязнение водоемов 2-й категории в Калмыкии, Якутии,
Брянской области и др. районах. В 1992 г. жители России пили воду на 22,1% не
330
отвечающую
санитарно-химическим
и
на
12,3%
микробиологическим
показателям. В целом, около 50% населения России пьет воду не отвечающую
санитарно-гигиеническим нормам.
При интенсивном потреблении воды происходит снижение уровней
грунтовых вод, что способствует возникновению просадок и карста, вызывает
деформацию зданий и сооружений. Потенциальные эксплуатационные ресурсы
подземных вод России на 1997 год составляли около 316,8 км 3/год, а их
суммарный отбор составлял
6% от этих ресурсов,
и 62% от утвержденных
эксплуатационных запасов, которые достигают 30,1 км3/год. Несмотря на
достаточные резервы запасов подземных вод в целом по стране их эксплуатация в
конкретных регионах, как правило, сопровождается снижением уровней, и
формированием глубоких депрессионных воронок, что приводит к истощению
запасов подземных вод. Другой
причиной изменения уровня подземных вод
служит поступление в водоносные горизонты антропогенных водотоков,
связанных с изменением гидрологического режима территории при гражданском,
промышленном
и
гидротехническом
строительстве,
сельскохозяйственной,
деятельности. Это приводит к подъему уровня подземных вод и подтоплению
земель. На территории России выявлено около 2000 участков загрязнения
подземных вод, в том числе 78% находятся в Европейской России. Наиболее
крупные очаги загрязнения выявлены в Московской области /г.Лыткарино/, на
площади отработанных шахтных полей буроугольных месторождений Тульской
области, на месторождениях нефти в Татарстане, Пермской области, Башкирии, в
районах городов Волгограда, Волжского, Магнитогорска, Кемерово.
Подземные воды загрязняются, в основном, сульфатами, хлоридами,
331
нитратным и аммонийным азотом, нефтепродуктами, фенолами, медью, цинком,
свинцом, кадмием, ртутью.
Треть подземных вод имеет загрязнение на уровне
10-100 ПДК, в 12% подземных вод загрязнение превышает 100 ПДК по тому или
иному токсиканту. Примечательно, что полный перечень загрязнителей,
контролируемых в подземных водах, не регламентирован, это затрудняет
определение точной картины загрязнения.
10.3.Земельные ресурсы.
Площадь сельхозугодий России в 1997г. составила 220,5 млн. га, в том
числе пашни 127,5 млн. га. С 1985 по 1990 гг. потеряно из сельхозоборота 7
млн.га пашни, с 1992 по 1997г. утрачено 4,5 млн.га пашни. Основными
причинами сокращения сельхозугодий
являются: деградация и нарушение
почвенного покрова, подтопление и заболачивание, отвод земель под застройку
городов, поселков и промышленных предприятий. Площадь пашни, подверженная
водной и ветровой эрозии, составляет 87,3 млн. га
или 66% к общему ее
количеству. Ежегодно площадь эродированных земель возрастает на 0,4- 0,5 млн.
га.
Несмотря на проведение осушительных работ, площади переувлажненных
и заболоченных земель постоянно возрастают, одновременно происходит
деградация и опустынивание земель аридных территорий, например, в Калмыкии.
Площадь полезащитных лесных полос в 1,8 раза меньше необоходимой.
Фонд черноземных почв России составляет 120 млн. га /7% общей
площади/, где находится более половины всей пашни и производится 80%
продукции зешеделия. Гумусированность черноземов Центральной России за
332
последние 100 лет снизилась почти вдвое от 10-14% до 7-10%, ежегодные потери
гумуса составляют в среднем 0,5-1,0 т/га.
Наибольшее загрязнение почв пестицидами обнаружено в Московской и
Иркутской областях, среднее в почвах Центрально-Черноземного района,
Приморского края, Северного Кавказа, Курганской области, небольшое в почвах
Омской области, Верхневолжского и Приволжского регионов.
Площадь почвенного покрова, загрязненная тяжелыми металлами и
фтором достигает 3,579 млн.га, что составляет 1,6% площади сельхозугодий.
Фтором загрязнены почвы вокруг предприятий алюминевой промышленности
/Краснотурьинск, Братск, Новокузнецк, Волгоград, Красноярск/. Содержание
валового фтора в почвах этих районов превышает фоновый уровень в 4-10 раз,
водорастворимого в 20-30 ПДК.
10.4.Полезные ископаемые.
24 августа 1700 г. Петр I подписал указ о создании в Москве казенного
Приказа
рудокопных
дел,
с
которого
началась
государственная
горно-
геологическая служба России.
300-летнее
развитие
геологической
службы
и
отечественного
недропользования обеспечило минерально-сырьевую самодостаточность и основу
национальной безопасности страны. В современной России открыто, разведано и
разрабатывается несколько тысяч месторождений топливно-энергетических,
металлургических и нерудных ресурсов. Общая стоимость разведанных запасов
полезных ископаемых оценивается в 23 трлн., а прогнозных минеральносырьевых ресурсов в 140 трлн. долларов. Добыча энергоресурсов (уголь, газ,
333
нефть) и горнодобывающее производство обеспечивают более половины
валютной выручки страны и половину доходной части бюджета. ( Б.А. Яцкевич,
2000). Занимая 12,5% территории суши, где проживает 2% мирового населения,
Россия добывает 17% нефти, 30% газа, 15% каменного угля, 14% товарной
железной руды, 20% никеля, 25% хрома от мировой добычи ( Рис.16.).
Количество запасов позволяет сохранить существующие уровни добычи
на протяжении нескольких десятилетий, а при необходимости в 1,5. - 2 раза
увеличить их. Проблема роста минерально-сырьевой базы в России стоит лишь
для ограниченного круга полезных ископаемых.
Очевидно, что в обозримом будущем социально-экономическое и
геополитическое положение России сохранит свою зависимость от минеральносырьевой базы и государственной стратегии ее развития и использования (Е.А.
Козловский,2000.)
В свою очередь государственная стратегия природопользования должна
составить единый механизм потребления и охраны природных ресурсов. В ХХI
веке
механизм оптимального природопользования образует концептуальное
взаимодействие
системы
природопользования
и
экологической
политики
государства.
Важнейшим событием для горно-геологической службы и страны стала
интеграция системы ресурсного природопользования в единое Министерство
природных ресурсов, где ведущая роль принадлежит геологии. Таким образом
система недропользования вполне логично стала лидером отечественного
природопользования.
В
настоящее
время
Министерство
природных
ресурсов
России
334
разрабатывает федеральную программу "Экология и природные ресурсы",
ориентированную на комплексное решение экологических проблем путем
природоохранных
мер,
внедрения
малоотходных,
ресурсосберегающих,
экологичных технологий на основе экологической безопасности регионов.
Важнейшим
направлением
по
оптимизации
природопользования
минеральных ресурсов должно быть снижение энергоемкости отечественной
промышленности, которая в 3-4 раза выше, чем в развитых странах, что
определяет более высокую антропогенную нагрузку на природную среду России.
Остается актуальным снижение потерь минеральных ресурсов при добыче,
например
угля, хромовой руды,
калийных солей. Значительны потери при
обогащении руд олова, железа, вольфрама, молибдена, калия, фосфора.
Неудовлетворительно используется при добыче нефтяной газ, которого в России,
в основном, в Тюменской области в 1991 году сожжено более 10 млрд. м 3, в 1992
году - 8 млрд.м3.
Приоритетным направлением охраны окружающей природной среды в
районах деятельности горнодобывающих предприятий служит рациональное и
комплексное
освоение
технологических
минеральных
отходов
(отвалов,
ресурсов
хвостов,
путем
стоков).
использования
Хвостохранилище
Березовского золоторудного месторождения на Урале представляет техногенную
вольфрамоносную россыпь с запасами шеелита, годными для промышленной
эксплуатации.
В
современных
условиях
добыча
полезных
ископаемых
нередко
затрудняется сложными горно-геологическими условиями и создает серьезные
экологические проблемы. Глубина карьера на алмазной трубке "Мир" достигла
335
850м. В карьеры "Мир" и "Удачный" поступают высокоминерализованные
дренажные подземные воды, содержащие токсичный сероводород.
Баженовское месторождение асбеста на Урале имеет 16 км протяженности
карьеров с шириной 4км и глубиной до 360 м, что вызвало значительное
нарушение земель и ландшафта, а также привело к изменению местных
климатических условий.
Весьма
велик
риск
экологических
катастроф
во
время
аварий,
сопровождающихся выбросами и разливами нефти, пожарами нефтяных и
газовых скважин, угольных шахт.
10.5.Качество среды обитания городов и экономических районов.
Развитие
промышленности
в
России
в
последние
десятилетия
сопровождалась истощением природных ресурсов, значительным загрязнением
вод, атмосферного воздуха, почв и, как следствие экологического неблагополучия
среды обитания, ростом заболеваемости и смертности населения. Экологическая
обстановка в стране, как видно из данных Государственных докладов, с 1989 года
не изменяется к лучшему, а во многих районах России ухудшается. Такая оценка
относится не только к отдельным городам или промышленным центрам, участкам
речных и морских бассейнов. В России сложились обширные зоны экологического
неблагополучия, где проживают десятки миллионов людей.
10.5.1.Города и промышленные центры.
Антропогенная нагрузка в условиях
концентрации населения и
промышленности в ряде городов и регионов России давно превзошла все
допустимые пределы. Рост промышленного производства сопровождается
336
увеличением городского населения, компактно проживающего в промышленных
зонах на ограниченных территориях. В настоящее время в России при общей
численности населения около 140 млн. человек, в городах проживает 73% - 102
млн. человек.
Примерно
10%
обитания/воздух,вода,
городов
почва/.
имеют
Наибольшее
сильное
загрязнение
экологическое
среды
неблагополучие
присутствует в городах с населением более 1млн. жителей, включая Москву и
Санкт-Петербург. Более 60% городов с населением менее 1млн. жителей имеют
острую экологическую ситуацию.
Основными экологическими факторами, определяющими среду обитания
урбанизированных территорий являются уровни загрязнения атмосферного
воздуха, почв и водных объектов. Сумма атмосферных выбросов ста городов
России с наибольшими валовыми выбросами составляет около 50% всех выбросов
по
стране. Большая их часть приходится на предприятия Норильского
промышленного центра - около 2,5 млн. т. в год, что составляет 8% выбросов
России. Более 500 тыс. т. загрязнителей воздуха в год дают предприятия
Новокузнецка, Магнитогорска, Череповца, Липецка.
По суммарному загрязнению воздуха, почв и водных объектов России
лидируют
60
городов:
Москва,
Норильск,
Санкт-Петербург,
Ангарск,
Новокузнецк, Красноярск, Омск, Череповец, Липецк, Челябинск, Нижний
Новгород, Самара, Братск, Нижний Тагил, Новосибирск, Дзержинск, Грозный,
Уфа, Ярославль, Архангельск, Орск, Вологда, Саратов, Казань, Екатеринбург,
Новокуйбышевск, Кемерово, Стерлитамак, Ростов-на-Дону, Тольятти, Ульяновск,
Пермь, Ново-Московск, Хабаровск, Балаково, Тула, Барнаул, Иркутск, Усолье-
337
Сибирское, Владивосток, Иваново, Нижнекамск, Краснодар, Киров, Оренбург,
Калининград, Кострома, Воронеж, Салават, Невинномыск, Пенза, КаменскУральский, Томск, Комсомольск-на Амуре, Улан-Удэ, Березники, Петрозаводск,
Белгород, Черкесск, Прокопьевск.
Превышение
максимальных
разовых
и
среднесуточных
ПДК
зафиксировано в 1992 году в 337 городах, 10 ЦДК - в 83 городах, 50 ПДК - в 9
городах. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ превышали ПДК в
воздухе 171 города, 5 ПДК - 55 городов.
Систематически высокое
загрязнение воздуха наблюдалось в городах:
Архангельск, Амурск, Братск, Байкальск, Новодвинск, Усть-Илимск - метилмеркаптаном; Губаха - сероводородом, фенолом; Вольск - ацетилальдегидом;
Магнитогорск - стиролом; Москва - оксидом углерода, фенолом; Нижний Тагил,
Челябинск, Екатеринбург - бензапиреном; Усолье-Сибирское - ртутью; Рудная
пристань - свинцом;
Норильск - диоксидом серы; Омск - этилбензолом;
Березники, Байкальск, Балаково, Кемерово - сероуглеродом; Хабаровскформальдегидом; Южно-Сахалинск, Александровск-Сахалинский, Корсаков сажей.
Менее всего объем поглощения загрязняющих веществ в Тюменской
области - 21%, Дагестане - 21,5%, Курганской области - 34,7%, Камчатской
области - 37,5%, Республике Коми - 39%.
Наибольшее
количество
загрязняющих
веществ
выбрасывается
в
атмосферу в Красноярском крае /10% от общего выброса по России/,
Свердловской и Тюменской областях /по 7,5%/, Кемеровской области /4%/.
Несмотря на общий спад производства, в последние годы не уменьшается
338
загрязнение атмосферного воздуха, объем очистки загрязнителей остается на
постоянном уровне - 77%, который достигнут только в 25 республиках, краях и
областях России. Поэтому в России не уменьшается количество городов с
высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
Суммарные выбросы от автотранспорта достигли 22 млн.т., что составляет
44% общего загрязнения атмосферы при явной тенденции к росту.
Наибольшее транспортное загрязнение имеют: Москва /586,2тыс.т/, СанктПетербург /226,6 тыс .т./, Новосибирск /206,9 тыс. т./. В курортных городах
/Анапа, Ессентуки, Сочи, Кисловодск/ автотранспорт дает 77-97% загрязнения
атмосферы.
Поступление автотранспортного загрязнения в 158 городах
превышало промышленные выбросы, а в 36 городах оно составило более 80%
вклада всех источников.
В России действует ПДН на выбросы вредных веществ автомобилями,
соответствующие правилам Европейской Экономической комиссии ООН, за
исключением Правил №83 /токсичность легковых автомобилей/ в той их части,
где предусмотрена нейтрализация выбросов. Для этого требуется полностью
перейти
на
неэтилированный
бензин
и
наладить
производство
систем
нейтрализации, что мало реально в современных условиях.
В итоге только 15% городского населения России дышит воздухом,
соответствующим санитарно-гигиеническим нормативам.
Прогрессирует загрязнение поверхностных водоемов России сточными
водами. Нет ни одной республики, края или области, которые не загрязняли бы
сточными водами свои природные водные объекты. Наибольшие объемы
загрязненных сточных вод /в % от общего их количества по России/сбрасывается
339
в следующих регионах: Московская обл. - 11,6%, Краснодарский край - 11,6%,
Ленинградская обл. - 7,6%, Иркутская обл. - 5,6%, Красноярский край - 3,9%.
Рост сброса загрязненных сточных вод определяется неэффективной
работой очистных сооружений: существующие технически устарели и работают с
перегрузкой, новые строятся мало и медленно.
10.5.2. Экономические районы.
Северный экономический район.
В окрестностях городов Мончегорска, Заполярного и пос. Никель в
результате техногенного воздействия превращена в пустыню территория
площадью 8,1 тыс.га. Из 515 тыс.т. диоксида серы, выброшенных в атмосферу
предприятиями Мурманской области в 1992 году, 300 тыс.т. приходится на
комбинаты: "Североникель", и "Печенганикель". С выбросами потеряно 3,4 тыс .т.
никеля, 2,5 тыс.т. меди, 120 т. кобальта. Влиянию выброса этих предприятий
подвержены 126 тыс. га лесной площади, треть территории Лапландского
государственного биосферного заповедника, места традиционного проживания
малочисленных народов Севера. ПО "Апатит" из руд комплексного состава
извлекает только 40% сырья для переработки. Это объединение создает
наибольшее загрязнение поверхностных вод в области, где 72% стоков не
проходят очистку.
В Архангельской области благодаря выбросам целлюлозною бумажных
комбинатов
в
Архангельске,
Новодвинске,
Коряжме
среднегодовые
концентрации метилмеркаптана превышали нормы в 7-17 раз; сероводорода,
сероуглерода и формальдегида в 2-3 раза. Продолжающиеся сбросы целлюлозно-
340
бумажных комбинатов в поверхностные воды вызывают снижение качества и
биомассы заливных лугов, уменьшение уловов лососевых рыб. Очень высоко
загрязнение поверхностных вод в местах водозаборов. В 1992 году санитарнохимическим
показателям
не
соответствовали
81,3%
проб
воды,
а
бактериологическим 34,4%.
Наличие на объектах ВПК и ВМФ в районе Северодвинска отработанного
ядерного топлива и реакторов создают опасность радиационного загрязнения. В
области находятся также: Новоземельский ядерный полигон, места затопления
радиоактивных отходов в Белом Баренцевом и Карском морях. Многолетняя
эксплуатация космического полигона Плесецк способствовала загрязнению
территории от падения частей ракет-носителей с остатками жидких ракетных
топлив, относящихся к 1 классу опасности.
Республика Коми по величине выбросов вредных веществ занимает второе
место
в
своем
экономическом
районе
/25,7%/,
и
также
среди
всех
административных единиц Европейской России. Воды рек /Воркута, Б.Инта,
Колва, Ижма, Ухта/ в районах добычи и переработки угля и нефти
сверхнормативно загрязнены. Очень остро стоит проблема сохранения в реках
республики
Коми
крупнейшей
популяции
атлантического
лосося-семги,
поскольку при существующем режиме промысла и охраны эта популяция может
потерять промысловое значение к концу ближайшего десятилетия.
Вологодская область лидирует в экономическом районе по количеству
вредных выбросов /29%/, в основном, благодаря выбросам предприятий г.
Череповца - более 500 тыс. т. ежегодно. В радиусе 20 км зоны Череповецкого
промузла почва загрязнена тяжелыми металлами. Под влиянием Череповецкого
341
промузла и хозбытовых стоков города находится Рыбинское водохранилище.
Северо-Западный экономический район.
Загрязнение окружающей природной среды определяется предприятиями
Санкт-Петербурга и Ленинградской области, которые дают 86% выбросов, в
основном диоксида серы и твердых веществ. Остается тревожной экологическая
обстановка Невской губы.
Наблюдается прямое влияние стоков Новгорода, Кириши, Волхова на
водную систему оз. Ильмень - Ладожское оз. - р. Нева - Невская губа. Сброс
отработанных
вод
Ленинградской
АЭС
в
Копорскую
губу
изменяет
термогалинный режим губы и прилегающей территории. В бассейн Ладожского
озера более 70% загрязнений поступает со сточными водами от объектов
Ленинградской области. Загрязнение фосфором и азотом вызывает эвтрофикацию
озера, что отрицательно сказывается на естественных рыбных запасах и
деятельности рыбоводных заводов, которые используя загрязненную воду
снижают производительность, иногда до полной гибели выращиваемой рыбы.
Наблюдается сильное микроэлементное загрязнение подземных вод Карельского
перешейка, где в 80 водозаборах превышена ПДК свинца в 1,5-3 раза.
Радиационная обстановка области определяется работой Ленинградской
АЭС. Емкость полигона особо токсичных отходов "Красный' Бор" давно
исчерпана, однако захоронения продолжаются.
Центральный экономический район.
Население Москвы и области составляет сейчас более 17 млн. человек, это
около 12% населения России. Москва и область дают 25% выбросов в атмосферу
Центрального экономического района. Более 3200 промышленных предприятий,
342
птицефабрики и животноводческие комплексы, разветвленная транспортная сеть
создают устойчивое сверхнормативное загрязнение атмосферного воздуха, почв,
поверхностных и подземных вод Московского региона, где ежегодно образуется
около 55 млн. т. отходов, из них 14 млн.т. отходы птицефабрик и животноводства.
Утилизируется
только
15
млн.
т
отходов.
В
Московской
области
водообеспеченность в 50 раз ниже, чем в среднем по России, многие города(
Подольск, Климовск) и поселки испытывают дефицит воды. См. также 11.3.
В Рязанской области все крупные притоки Оки имеют среднюю степень
загрязнения, а многие малые водоисточники - экстремальную. В 1992 г.сброс
загрязненных сточных вод составил 71 млн.м3.
Тульская область занимает второе место в регионе по количеству выбросов
загрязнителей атмосферы /21%/, а по антропогенной нагрузке на территорию второе место в России. Особое внимание в области должно уделяться сохранению
государственных мемориальных и природных заповедников: музеев-усадеб Л.Н.
Толстого /"Ясная' поляна"/ и В.Д.Поленова.
Основная экологическая проблема Ярославской области обусловлена
изменением режима поверхностных и подземных вод под влиянием Горьковского,
Рыбинского
и
Угличского
водохранилищ,
благодаря
чему
происходит
подтопление сельхозугодий, в Ярославле, Рыбинске и других городах области,
наблюдается
изменение
геологической
среды,
что
требует
специальной
дорогостоящей защиты зданий и сооружений. Ухудшаются геохимические
показатели почвенного покрова, развиваются застойные явления в притоках
Волги, прогрессируют абразионно-береговые процессы.
Поволжские города Ивановской области не имеют городских очистных
343
сооружений /Кинешма, Пучеж, Юревец, Наволоки/. Высокотоксичные стоки
сливает в Волгу Заволжский химзавод им. Фрунзе. Во Владимирской области
происходит сильное загрязнение подземных вод солями хрома из промстоков г.
Коврова.
Волго-Вятский экономический район.
Под угрозой подъема Чебоксарского водохранилища находятся
береговые территории. Загрязнение водохранилища, единственного источника
централизованного водоснабжения г. Чебоксары, не соответствует нормативным
показателям по кислороду, аммонийному азоту, формальдегиду. Загрязнение
водоема определяет загрязнение вылавливаемой рыбы метилртутью свыше 2-5
ПДК.
В
Кировской
области
реки
загрязнены
фенолами
/до
7ПДК/,
нефтепродуктами /до20 ПДК/, медью /до 9 ПДК/, цинком /до 4 ПДК/. Не отвечает
требованиям к источникам питьевого водоснабжения вода р. Вятки. По рекам
области продолжается молевый сплав леса.
Поволжский экономический район.
Общий сброс сточных и загрязненных вод вдвое превышает сброс ВолгоВятского района. Наибольшее; загрязнение атмосферы создают предприятия
Самарской области /36%/ и Татарии /24%/, где, в основном, выбрасывается
диоксид серы. Саратовская область характеризуется высокой деградацией пашни,
85% которой подвержены дефляции. Региональный подъем уровня грунтовых и
подземных вод в результате сооружения волжских водохранилищ и поливного
земледелия
вызывает
подтопление,
заболачивание
и
засоление
почв.
Промышленность Саратова, Энгельса, Балакова, Вольска создает высокие уровни
344
загрязнения воздуха, причем более половины выбросов приходится на
специфические вещества. Из общего объема сточных вод
40%
стекают в
природные водоемы без очистки. Саратовское и Волгоградское водохранилища
загрязнены тяжелыми металлами, которые накапливаются в рыбе. В Саратовской
области
расположены
радиционноопасные
объекты
-
Балаковская
АЭС,
зональный пункт захоронения радиоактивных отходов СК "Радон" в Татищевском
районе, захоронение промотходов бериллия в Саратовском р-не и др.
Особой
хранилища
проблемой
является
размещение
отравляющих
веществ,
военного
на
территории
объекта
с
области
испытательным
химическим полигоном, существующем почти 70 лет, и института технологий
органического синтеза с опытным заводом, который более 30 лет работает с
отравляющими веществами. Серьезные проблемы связаны с необходимостью
уничтожения 1120т химического оружия, а также военными базами отравляющих
веществ(Шиханы, Горный).
Самарская
область создает наибольшее загрязнение атмосферы и
поверхностных вод в экономическом районе. По загрязнению почвенного покрова
свинцом делит первое место в России с Московской областью. Воздух
Новокуйбышевска, Самары, Тольятти загрязнен специфическими и наиболее
распространенными веществами в концентрациях более 10 ПДК. Почвы
сельхозугодий загрязнены нефтепродуктами и тяжелыми металлами.
Чапаевский
завод
химудобрений
вызывает
сильное
загрязнение
диоксинами почв, вод и воздуха. В почве Чапаевска содержание диоксинов
превышало ориентировочно безопасный уровень воздействия /ОБУВ/ в 2000 раз,
в воздухе в 7 раз. В водах питьевого водозабора г. Чапаевска концентрации
345
диоксинов превышали уровень допустимого содержания в 4 раза.
В Калмыкии деградируют сельхозугодия из-за снижения плодородия почв,
эрозии, засоления, техногенной нагрузки. Подтоплено 49 населенных пунктов в
результате подъема уровня грунтовых вод при фильтрации магистральных
каналов оросительных систем и отсутствия ливневой канализации. В районе
Черных земель ситуация вышла из-под контроля. В результате опустынивания за
последние 25 лет заброшены или занесены песками несколько населенных
пунктов и сотни животноводческих ферм. Опустынивание развивается на 97%
территории Черных земель, занимающих почти половину площади республики.
Центрально-Черноземный экономический район.
Важнейшей социально-экологической проблемой служит сохранение и
восстановление черноземов. В Воронежской области, где черноземы составляют
80% пашни, они потеряли более трети запасов гумуса, а на половине
сельхозугодий
содержание
гумуса
упало
вдвое.
Область
лидирует
по
водопотреблению и сбросу загрязненных сточных вод. Центрально-Черноземный
экономический район вместе с промзоной Урала лидирует в России по выбросам
хлора. Город Липецк входит в 5 городов страны с наибольшими выбросами
загрязнителей.
В
Курской
области
сохраняется
устойчивый
дефицит
поверхностных и подземных вод. 19 городов и поселков области не имеют
очистных
сооружений.
Сильную
антропогенную
нагрузку
испытывают
экосистемы Центрально-Черноземного заповедника. В Белгороде, Шебекино,
Старом
Осколе
высокий
уровень
промышленных
загрязнений
воздуха,
поверхностных и подземных вод. В жилой части Шебекино в 1992 году
содержание
в
воздухе
эфиров,
альдегидов,
спиртов,
кислот
и
других
346
загрязнителей достигло 3-5. ИЖ. В Тамбовской области высокую экологическую
опасность имеют многотоннажные хранилища фосгена и других ядовитых
веществ ПО "Пигмент".
Северо-Кавказский экономический район.
84% сельхозугодий Ставрополья подвержены водной и ветровой эрозии. В
составе пашни значительная доля засоленных и подтопленных земель,
нуждающихся в мелиорации. 220 населенных пунктов подтоплены грунтовыми
водами
с
высоким
уровнем.
В
последнее
время
выявлены
очаговые
радиоактивные загрязнения бывшими в употреблении трубами с нефтепроводов и
геотермальных источников, строительными материалами из карьеров с большим
содержанием радионуклидов.
В Северо-Кавказском экономическом районе находится основная часть
курортов бальнеологического, климатического и грязелечебного профиля /52 из
153 курортов России/. Северо-Кавказские курорты, также как и остальные
российские,
подвергаются
сильной
экологической
деградации,
которая
проявляется в ухудшении санитарно-гигиенического режима и истощении
лечебных факторов. Эта ситуация ярко выражена на курортах Кавказских
Минеральных Вод /КМВ/ и Черноморском побережье Краснодарского края.
Уровень загрязнений приземной атмосферы в городах КМВ в 1991 году превысил
допустимый по основным веществам в 25 раз /взвешенные вещества/, по
специфическим - в 14 /стирол/. Выбросы автотранспорта составляют 50-9%.
Стационарные источники выбросов оснащены очистными сооружениями только
на 10%. В лечебных грязях и минеральных водах обнаруживаются пестициды и
их метаболиты: в грязях Тамбуканских озер - гексахлорциклогексан, в грязях
347
Анапы /1986-1989гг./- гексахлорциклогексан, ДЦТ и др., в минеральных водах
следы пестицидов. В Пятигорске в 1991-92 гг. наблюдалось устойчивое
бактериальное загрязнение радоновых вод, а в Кисловодске - источника "Нарзан",
где количество нестандартных проб в 1991 г. составило 81%, а в 1992 г. 71%.
В Сочинском государственном национальном парке ежегодно проводятся
промышленные и санитарные рубки леса, нередко с превышением плана, что
ухудшает режим месторождений подземных вод и увеличивает поверхностный
сток. Предприятия и коммунальные канализации черноморских городов Туапсе,
Анапы, Сочи, Новороссийска, ежегодно сливают в Черное и Азовское моря, р.
Кубань большие объемы загрязненных сточных и коллекторно-дренажных /с
рисовых, полей/ вод. В 1992 г. городская канализация Сочи сбросила в Черное
море 90 млн.м3 загрязненных сточных вод. Из-за сильного загрязнения морской
воды неоднократно закрывались городские пляжи. Краснодарский край является
лидером России по выбросам автотранспорта. Ростовская область является одной
их наиболее экологически неблагополучных по уровню загрязнения и отходам
угледобычи. Кроме промышленных выбросов, воздух загрязняют 230 терриконов
и отвалов угольных шахт, из которых, более 50 - горящие. В них накоплено около
200 млн.м3 отвалов, к которым ежегодно добавляется свыше 7 млн.м3.
Уральский экономический район.
Район лидирует в России по валовым выбросам загрязнителей атмосферы угарного газа, оксидов азота, углеводородов, свинца, хлора, формальдегида,
ксилола, сажи и пыли. Промзона Урала занимает второе место в стране по
выбросам диоксида серы, серной кислоты, фтористых, соединений, сероводорода,
аммиака, хлористого водорода, фенолов. Большая часть территории испытывает
348
недостаток
водных
ресурсов.
Вокруг
предприятий
горнодобывающей
промышленности, черной и цветной металлургии загрязнение почв тяжелыми
металлами достигает - 200 ЦДК.
Предприятия Свердловской области расположенные на водоразделе
загрязняют стоками тяжелых металлов реки Обского и Волжского бассейнов.
Аварии на ПО "Маяк" и сбросы радионуклидов в речную систему Теча-ИсетьТобол обусловили радиоактивное загрязнение Челябинской, Свердловской и
Курганской областей. В настоящее время высокая концентрация твердых и
жидких высокорадиоактивных отходов на комбинате "Маяк" представляет угрозу
экологической безопасности природы и населения. В Свердловской области
загрязнение радионуклидами помимо Восточно-Уральского радиоактивного следа
присутствует в пос. Озерный Ржевского района и на прилегающих к нему
территориях,
в
районе
Красноуфимского
филиала
комбината
"Победа",
Ольховском болоте вблизи Белоярской АЭС.
В Курганской области на высоком уровне дефицит и загрязнение водных
ресурсов. Воды рек Исеть и Миасс непригодны для хозяйственно-питьевых нужд,
река Тобол загрязнена нефтепродуктами, марганцем, аммонийным азотом, медью
/местами среднегодовые концентрации достигают 24 ПДК/. Все 106 малых рек
потеряли водохозяйственное значение. В
Уфе и окрестностях загрязнены
диоксинами атмосферный воздух, воды и особенно почвы, где ориентировочно
безопасный уровень воздействия превышен в 160 раз.
В Удмуртии интенсивная добыча нефти заметно обострила экологические
проблемы. В 1992 году произошло 755 аварий на нефтепроводах, а также
отмечено
локальное
загрязнение
подземных
вод
нефтепродуктами.
В
349
промышленности Удмуртии 70% занимает ВПК, в республике накоплено
большое количество химического оружия /люизит и фосфороорганические
отравляющие вещества/, уничтожение которого проблематично.
Западно-Сибирский экономический район.
Среди экономических районов России занимает второе место по выбросам
загрязнителей атмосферы, а также по выбросам твердых веществ, оксида
углерода, оксидов азота и первое место - по выбросам фенола. Наибольший вклад
в валовые выбросы по району вносят предприятия Тюменской /46%/ и
Кемеровской /23%/ областей.
Тюменская область служит основным регионом газонефтедобычи и одним
из главных источников экспортного потенциала страны. Меры по охране
окружающей среды в зоне Тюменского нефтегазового комплекса неэффективны и
не соответствуют уровню техногенной нагрузки на природные экосистемы, что
создает кризисную экологическую обстановку. Многочисленные аварии на
нефтепромыслах и нефтепроводах, сброс загрязненных сточных вод в объеме
более 120 млн.м3 продолжают наносить значительный ущерб водным ресурсам
региона. Нефтяное загрязнение водоемов создают также отдельные буровые
площадки и около 10 тыс. неликвидированных амбаров с буровыми растворами. В
Омской, Новосибирской областях и Алтайском крае основными загрязнителями
окружающей среды служат предприятия областных центров, Барнаул и несколько
других
городов,
где
значительную
часть
промышленности
составляют
предприятия оборонного комплекса.
В Тюменской области ежегодно сгорает в лесных пожарах более 8 млн.м3
древесины, в отдельных районах из-за систематических перерубов лесистость
350
упала до 20 и менее процентов, вырубаются
заповедные леса и массивы по
берегам рек. В соответствии с поручением Правительства России Минэкологии
провело в 1992 году экспертизу экологической ситуации в Кузбассе. Экспертная
комиссия пришла к выводу, что по экологическим критериям и состоянию
здоровья населения в промышленных центрах, Кузбасс представляет зону
экологического бедствия.
В последние годы в северной части Обской губы средние концентрации
нефтепродуктов превышают предельно допустимые в 10 раз на поверхности и
примерно в 20 раз в донных отложениях, что свидетельствует о хроническом
загрязнении и угнетении процессов самоочищения. В Обском рыбопромысловом
бассейна,
являющемся
резерватом
акклиматизационного
фонда
мирового
значения и генетического фонда осетровых, лососевых и сиговых рыб, 25
водотоков полностью утратили рыбохозяйственное значение и около 20 частично.
При производстве геологоразведочных и эксплуатационных работ на
нефтегазовых месторождениях за 30 лет освоения тюменского Севера площади
оленьих пастбищ уменьшились на 12-15%, вылов рыбы сократился вдвое,
пожарами уничтожено около 1,3 млн .га оленьих пастбищ и охотничьих угодий.
Восточно-Сибирский экономический район.
Восточно-Сибирский район лидирует по выбросам в атмосферу диоксида
серы, серной кислоты, фтористых соединений, бензапирена. В Красноярском крае
острая экологическая ситуация сложилась в районе Норильска, где основное
загрязнение создает Норильский горно-металлургический комбинат, который
выбрасывает в атмосферу 2,4 млн.т. диоксида серы. Это самый большой выброс
на территории России. В окрестностях Норильского комбината леса уничтожены
351
полностью на площади 180 тыс.га. Загрязненные стоки с комбината сливают в
бассейны
рек
Щучьей,
Амбарной,
Норильской,
которые
утратили
рыбохозяйственное значение. Воды и растительность загрязнены тяжелыми
металлами.
Наибольшую антропогенную нагрузку на окружающую среду Иркутской
области дают предприятия Ангарска, Братска, Зимы, Усолья-Сибирского,
Шелехова - городов с наибольшим загрязнением воздуха. Значительная часть
республики Бурятии расположена в бассейне озера Байкал, где наибольшему
влиянию промышленности Улан-Уде подвергается река Селенга, которая выносит
загрязнение в Байкал.
Дальневосточный экономический район.
В
районе
наиболее
остры
и
всеобщи
проблемы
рационального
использования водных, земельных и лесных ресурсов. Республика Саха /Якутия/
является одним из богатейших регионов страны по запасам полезных
ископаемых, в том числе уникальных. В республике добываются руды цинка,
иридия, олова, золота, платины, а также алмазы, уголь и природный газ.
Проблемой общероссийского масштаба является продолжающееся некомплексное
использование полезных ископаемых, что вызывает необоснованный рост
добычи, преждевременное истощение запасов, накопление отходов горного
производства.
По-прежнему
создают
экологические
проблемы
радиоактивного
загрязнения 12 подземных ядерных взрывов в Мирненском районе.
В Амурской области возрос сброс загрязненных сточных вод. Основными
загрязнителями служат угольные разрезы, золотодобывающие предприятия,
352
железнодорожный транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство. В окрестностях
приисков, применявших для добычи золота амальгамирование, поверхностные
воды загрязнены ртутью и другими металлами.
В Хабаровском крае сильно загрязнен воздух городов - Амурска,
Комсомольска - на - Амуре, Хабаровска.
В
Приморском
крае
напряженная
экологическая
обстановка
в
г.Дальнегорске, пос. Рудная пристань и окрестностях, где высокое загрязнение
тяжелыми металлами, бором, серой. Озеро Ханка загрязняют пестициды,
поступающие с рисовых полей.
В целом горное производство в Дальневосточном регионе сопровождается
значительным нарушением ландшафтов.
Рыбные ресурсы дальневосточных морей имеют большое значением для
Дальневосточного экономического района и России в целом, обеспечивая в
настоящее время половину уловов страны. Большинство рек Сахалина, Курил,
Камчатки относятся к нерестовым лососевым водоемам, но в Сахалинской
области половина из них сильно загрязнена. В Камчатской области сброс сточных
вод, в том числе загрязненных осуществляется в рыбохозяйственные водоемы.
80% коммунальных стоков Магадана поступает в Охотское море без очистки.
Наиболее загрязненным районом Японского моря, служит залив Петра
Великого, куда ежегодно сливают 400млн.м3 сточных вод, из них 90 млн.м3 без
очистки. Огромный ущерб рыбным запасам и экологическому состоянию речных
и морских вод наносят интенсивные рубки лесов, особенно в верховьях
нерестовых рек, деятельность агропромышленного комплекса, а на Сахалине - и
многочисленные геологоразведочные, угле- и нефтедобывающие предприятия.
353
В дальневосточной экономической зоне 90% добычи рыбы составляют
минтай, лососи, сельдь, треска, камбала, навага, сайра. Большая часть общего
улова приходится на долю минтая, запасы которого за последнее время
сократились, особенно в Беринговом море, из-за нерационального ведения
промысла. В морях Дальнего Востока сосредоточены основные запасы
промысловых морских беспозвоночных.
Зонами экологического риска служат территории и акватории, занятые
объектами Тихоокеанского ВМФ, особенно пункты базирования атомных
подводных лодок и хранилища радиоактивных отходов.
10.5.3.Зоны экологического бедствия.
Общее количество городского населения, проживающего в экологически
неблагополучных районах составляет 20%.
В Государственном докладе о состоянии окружающей природной среды
РФ
охарактеризовано 13 регионов с очень острой экологической ситуацией,
которая проявляется в резком ухудшении санитарно-гигиенической обстановки,
истощении или утрате природных ресурсов, деградации природных ландшафтов.
Экологическое состояние этих регионов соответствует определению зон
экологического бедствия в статье 59 Закона об охране окружающей природной
среды РФ 1991 г.
Московский регион.
Характеризуется загрязнением атмосферы, истощением и загрязнением вод
суши, утратой продуктивных, земель, загрязнением почв, деградацией лесных,
массивов. По уровню загрязнения Московский регион стоит в одном ряду с
354
Уралом и Кузбассом. Источниками загрязнения кроме промышленности являются
автотранспорт и сельское хозяйство. Через канализационные сети Москвы
ежегодно сбрасывается 2,4 км3 загрязненных сточных вод, что составляет почти
10% этой категории стоков страны. По суммарному количеству выбросов
загрязнителей атмосферы и их среднему содержанию в воздухе, выше ПДК
Москва
лидирует
в числе
60
городов России
наряду
с
Норильском,
Новокузнецком и т.д.
Гидрохимическое состояние Москвы-реки выше столицы характеризуется
IV классом /загрязненная/, ниже города -VI классом /очень грязная/. В
Подмосковье происходит активное загрязнение промстоками подземных вод в
зонах действующих водозаборов. Под территорией Московского региона
сформировалась гигантская воронка депрессии, глубиной 80-120 метров,
вследствие
многолетней
нерациональной
эксплуатации
подземных
вод
Московского артезианского бассейна. Несмотря на принимаемые меры по охране
запасов подземных вод воронка депрессии углубляется на метр в год.
Одновременно происходит подтопление городской территории, более половины
которой имеет избыточное увлажнение, что приводит к деформациям зданий и
сооружений, аварийности подземных коммуникаций и развитию экологически
опасных
инженерно-геологических процессов, просадочных и провальных
явлений, а также техногенного карста, уже вызвавшего проседания фундаментов в
Хорошевском районе столицы и в Подмосковье.
По состоянию на 1992 г. в Москве выявлено 847 очагов радиоактивных
загрязнений локального и площадного характера. Ежегодно на территории
Москвы обнаруживается порядка 50 источников радиоактивного излучения в
355
виде загрязненных грунтов, несанкционированных свалок и т.д.
Радиационный уровень в Москве значительно выше /в 1-10 раз/, чем в
фоновых малонаселенных районах и на севере Московской области, хотя и не
превышает санитарных норм.
Кольский полуостров.
Нарушение земель горными работами, истощение и загрязнение вод суши,
загрязнение атмосферы, деградация лесных массивов и естественных кормовых
угодий,
нарушение
режима
особо
охраняемых
природных
территорий.
Экологическая ситуация усугубляется высокой чувствительностью северных
экосистем к техногенным воздействиям.
Наиболее острые экологические проблемы связаны с утилизацией ракетносителей, промышленных и радиоактивных отходов, включая корабли и
атомные подводные лодки, выводимые из эксплуатации.
Выбросы загрязнителей от РАО "Норильский никель" и предприятий
теплоэнергетики в 1997г. возросли на 10%
относительно прошлого года и
составили 557 тыс.т.
Северный Прикаспий.
Земли нарушены разработками нефти и газа. Истощение и загрязнение вод
суши, загрязнение морей, истощение рыбных ресурсов, вторичное засоление и
дефляция почв, загрязнение атмосферы, нарушение режима особо охраняемых
территорий.
Основные
экологические
проблемы
созданы
деятельностью
Астраханского нефтегазового комплекса, что вызвало загрязнение атмосферы и
вод, ухудшение режима Волго-Ахтубинской поймы, рост заболеваемости
населения, особенно детского, уменьшение рыбных запасов. См. также 9.2.2.
356
Среднее Поволжье и Прикамье.
Истощение и загрязнение вод суши, нарушение земель горными работами,
эрозия ночв, оврагообразование, загрязнение атмосферы, уничтожение и
деградация лесов. Острая экологическая ситуация определяется высокой
концентрацией нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности. Волга и Кама, нарушенные каскадом водохранилищ, активно
загрязняются цепью крупных промышленный узлов от Нижнего Новгорода до
Тольятти, где также высоко атмосферное загрязнение. См. также 9.2.2.
Промышленная зона Урала.
Нарушение земель горными работами, загрязнение атмосферы, истощение
и загрязнение вод суши, загрязнение почв, утрата продуктивных. Земель,
деградация лесных массивов. Промзона Урала характеризуется очень высоким
загрязнением воздуха и водной среды. На Среднем Урале, где особенно развиты
нефтепромышленные комплексы/ ареал Екатеринбург - Нижний Тагил, площадью
40
тыс.км2/
наблюдается
повышение
уровня
заболеваемости
сердечно-
сосудистыми и онкологическими заболеваниями. Расширяются очаги опасного
загрязнения вод Камы Соликамским химкомбинатом. Усыхают леса под
влиянием местных кислотных дождей.
Южный Урал по объему вредных выбросов /5-5,5 млн.т в год/ в два раза
превосходит Средний Урал, чем определяется большая острота экологической
ситуации в этой части региона. Все основные промышленные узлы Южного
Урала относятся к числу самых экологически наряженных в стране, выделяясь
также
повышенным
уровнем
заболеваемости,
водоснабжения, загрязнением территории.
бедственным
состоянием
357
Свердловская область занимает второе место в России по количеству
вредных атмосферных выбросов от стационарных источников/1361,4 тыс. т в
1997г./. В окрестностях горнодобывающих и металлургических предприятий
почвы
содержат
тяжелые
металлы
свыше
50
ПДК,
порой
до
2000
ПДК/Кировоград, Нижний Тагил, Екатеринбург-44/.
Челябинская область занимает третье место в России по количеству
вредных атмосферных выбросов от стационарных источников. На территории
области действует 91 горнорудное предприятие, 160 карьеров и 20 шахт. Область
лидирует
по производству токсичных отходов /более 15%
от всех отходов
России/.
Общая крайне неблагоприятная экологическая
ситуация обострена
радиоактивным загрязнением в районе Челябинска и негативными последствиями
экстенсивного земледелия в сухостепной зоне.
Нефтепромысловые районы Западной Сибири.
Нарушение земель разработками нефти и газа, загрязнение почв,
деградация оленьих пастбищ, истощение рыбных ресурсов и промысловой фауны,
нарушение режима особо охраняемых территорий. Нефтегазопромысловые
предприятия Западной Сибири, сосредоточенные в основном, в ОбскоИртышском регионе, для которого характерно лесопромышленное освоение,
разрушили
природно-ресурсную
основу
традиционной
хозяйственной
деятельности и среду обитания коренного населения.
Размеры деградации промысловых угодий достигают сотен миллионов
гектаров. Загрязнение Оби промышленными и коммунальными стоками в
условиях слабой ассимиляционной способности северных рек сокращает рыбные
358
ресурсы. Леса в основных районах заготовок существенно истощены и
замещаются мелколиственными породами.
В 1997г. на нефтепромыслах Ханты-Мансийского округа в факелах
сожжено около 3млрд.м3 нефтяного газа. Средняя концентрация нефтепродуктов
в реках округа достигает 10 ПДК.
Кузбасс.
Нарушение земель горными работами, загрязнение атмосферы, истощение
и загрязнение вод, загрязнение и дефляция почв, утрата продуктивных земель.
Местные метеорологические условия - частые штили и инверсии препятствуют
рассеиванию загрязнения.
Кемерово более 10 лет входит в число городов России с наибольшим
загрязнением воздуха. В Новокузнецке сформировались зоны атмосферных
концентраций аммиака, сероводорода, пиридина, фенола, фтористых соединений.
По сбросам загрязненных сточных вод Кемеровская область занимает второе
место в России.
На территории Кузбасса резко ухудшилось здоровье населения. С 1961
года рождаемость упала на 32%,. смертность возросла на 37%, смертность от рака
легких увеличилась в 2,3 раза. Уровень врожденных аномалий с 1980 года возрос
на
88%.
Государственным
докладом
1997г.
экологическая
ситуация
в
Кемеровской области названа "близкой к критической".
Районы оз. Байкал.
Загрязнение вод, атмосферы, истощение рыбных ресурсов,
лесных
массивов,
оврагообразование,
нарушение
деградация
мерзлотного
режима
почвогрунтов, нарушение режима особо охраняемых территорий. Сохранение
359
Байкальского резервуара чистой воды - главная экологическая проблема региона.
См. также 9.2.2.
Норильский промышленный район.
Нарушение земель горными работами, загрязнение воздуха и вод,
нарушение мерзлотного режима почвогрунтов, нарушение режима охраняемых
лесов, снижение природно-рекреационных качеств ландшафта.
Ареал вокруг Норильска по остроте экологической ситуации сопоставим с
Уралом и Кузбассом. Выбросы в атмосферу диоксида серы Норильским горнометаллургическим комбинатом в 1991-1992гг. составили 2,4 млн. т /30% выбросов
этого газа по стране/. В 1997г. выбросы комбината составили 2,1 млн. т, сохранив
первое место по стране.
Калмыкия.
Деградация
естественных
кормовых
угодий,
дефляция
почв.
Опустынивание аридных территорий. За последние пять лет площадь песков в
результате опустынивания Черных земель в Калмыкии, возросла на 47,7 тыс. га.
См. 11.2.2.
Новая Земля.
Радиационная обстановка на полигоне Новая Земля и прилегающих
территориях Крайнего Севера характеризуется средним уровнем поверхностного
загрязнения и превышает в 2-3 раза значения, типичные для Аляски и
Гренландии.
На
территории
архипелага
выявлены
зоны
повышенной
радиоактивности, где мощность гамма-излучения достигает сотен мкр/ч. У
берегов архипелага затоплено 6500 контейнеров с радиоактивными отходами,
аварийная подводная
и 16 ядерных реакторов, из них 7 с не выгруженным
360
ядерным топливом/ А.Курчатов, 1997/.
Зона влияния Чернобыльской катастрофы.
Радиационное поражение территорий, загрязнение атмосферы, истощение
и загрязнение вод и
почв. Зона чернобыльского загрязнения охватывает 16
областей /Брянская, Белгородская, Воронежская, Калужская, Курская, Липецкая,
Ленинградская, Орловская, Рязанская, Тамбовская, Тульская. Нижегородская,
Пензенская, Смоленская, Ульяновская, Саратовская и Мордовская Республика,
где образовались зоны загрязнения цезием -137 с уровнем 1-5 Ки/км2, общей
площадью почти 49 тыс. км2.
Территории с уровнями загрязнения цезием-137
выше 5 Ки/км2 расположены в Брянской, Тульской, Калужской и Орловской
областях. В Брянской области находятся территории с уровнями более 15 и 40
Ки/км2. Площадь территорий с уровнями загрязнения выше 5 Ки/км2 почти 7,9
тыс. км2.
Чернобыльское загрязнение затронуло 138 административных районов с 15
городами областного подчинения / Алексеевка, Данков, Дятьково, Клинцы,
Новозыбков, Людиново, Богородицк, Кимовск, Донской, Новомосковск, Узловая,
Мичуринск, Щекино, Мценск, Волхов/ и более 7700 населенных пунктов с общим
числом жителей более 2, 7 млн. человек.
Рекреационные зоны побережий Черного и Азовского морей.
Истощение и загрязнение вод суши, загрязнение морей, атмосферы,
снижение и потеря природно-рекреационных качеств ландшафта, нарушение
режима особо охраняемых территорий. См. также 9.2.2.
10.5.4.Среда обитания и здоровье населения.
361
Сильное антропогенное влияние на биосферу и ее подсистемы вызывает
глубокую деградацию окружающей природной среды. Наиболее всеобщим и
особенно опасным для здоровья людей является загрязнение среды обитания,
которое проявляется в виде: 1. Загрязнения атмосферного воздуха, 2. Загрязнения
водных ресурсов, 3. Загрязнения почв и продуктов питания. Благодаря
усиливающемуся загрязнению биосферы в настоящею время растет число
болезней и смертей от аллергических, респираторных, онкологических, сердечнососудистых заболеваний, связанных с качеством среды обитания. Заболеваемость
населения в условиях загрязненной среды обитания значительно выше, чем на
чистых территориях. Соответственно лидером в структуре заболеваний стали
болезни органов дыхания и наблюдается значительный рост онкологических
заболеваний. Деградация природной среды отрицательно сказывается на
демографической ситуации в стране. Коэффициент естественного прироста
населения в период 1981-91 г. г. упал с 5,1 до 0,7. На 1 января 1999г. население
России составляло 146,4 млн.чел. С 1992 года в России происходит процесс
естественной убыли населения вследствие депопуляции, когда последующее
поколение меньше предыдущего. За последние семь лет естественные потери
населения составили 5 млн. чел. Главный фактор естественной убыли - это
непомерный рост смертности. За последние 6 лет коэффициент смертности
повысился на 20% и стал самым высоким в Европе (Н.М.Римашевская,1999).
Характерно, что наиболее низкая рождаемость приурочена к
Тульской и
Мурманской областям, которые характеризуются высоким уровнем загрязнения.
Только 15% горожан дышат воздухом, соответствующим гигиеническим нормам.
Около 50 миллионов городских жителей периодически подвергаются влиянию
362
воздушного загрязнения в концентрациях 10 ПДК. Еще 60 млн. человек
испытывают воздействие загрязнений на уровне 5 ПДК. В 84 городах страны,
включая столицу, загрязнения превышают 10 ПДК.
Среди городского, особенно детского, населения значительно возросли
болезни органов дыхания, аллергические и кожные заболевания. В городах с
высоким уровнем загрязнения / Липецк, Новочеркасск, Березники, Серпухов,
Электросталь, Ижевск, Ставрополь, Мончегорск, Северодвинск и др./ болезни
органов дыхания у детей, в 1,3-1,5 раза, а болезни кожи в 2 и более раза
превышают средний уровень. В Дорогобужском районе Смоленской области
обнаружено накопление микроэлементов /хром, никель, титан, медь, алюминий/,
присущих выбросам Дорогобужского промузла, в организме детей и женщин, не
имеющих профессиональных нагрузок. Заболеваемость органов дыхания у детей
в 1,8 раза, а неврологических болезней в 1,9 раз выше, чем в чистом районе.
В
центрах
металлургического
производства
-
Магнитогорске,
Новокузнецке, Нижнем Тагиле, Липецке общая заболеваемость детского и
взрослого населения на 40% выше, чем в относительно чистых районах. Взрослые
в 1,5 раза чаще страдают болезнями органов кровообращения, в 1,7 раза - органов
пищеварения. Дети в 1,2-1,4 раза чаще страдают- болезнями органов дыхания,
пищеварения, а также болезнями кожи и слизистых оболочек глаз. Влияние
предприятий нефтехимии и органического синтеза в Стерлитамаке, Уфе,
Чайковском вызывает увеличение заболеваемости, преимущественно детей,
бронхиальной астмой в 2-3 раза, аллергическими поражениями кожи и слизистых
оболочек в 1,5-2 раза.
С пуском предприятий биотехнологии в Светлоярске и Шебекино, общая
363
заболеваемость населения возросла в 1,6-3 раза аллергическая поднялась до 12
раз.
Среди сельского населения Ростовской области, где в предыдущие годы
загрязнение пестицидами в 6 раз превышало средний уровень, у детей возросли
заболевания органов кровообращения на 13%, бронхиальной астмой на 9,5%,
врожденные аномалии увеличились на 55%. В сельской местности с высокими
пестицидными нагрузками увеличена также заболеваемость грудных детей, выше
уровень детской анемии и туберкулеза.
Половина жителей России вынуждена пить воду, не соответствующую
санитарно-гигиеническим
нормам
по
химическим
и
бактериологическим
показателям. В открытых водоемах, включая бассейны Волги, Оки, Камы, Дона,
Кубани, Оби, бактериальное загрязнение в десятки и сотни раз выше нормы, что
способствует росту кишечных инфекций, среди которых лидирует дизентерия.
Бактериальное и вирусное загрязнение речных вод создает постоянную опасность
эпидемических вспышек острых кишечных инфекций. В Амурской, Курганской,
Кемеровской, Новгородской областях и Мордовии установлено прямое влияние
химического
загрязнения
питьевой
воды
на
возникновение
заболеваний
центральной нервной системы, нефритов, гепатитов, токсикозов беременности,
увеличения мертворождаемости и врожденных аномалий.
После чернобыльской экологической катастрофы население 17 областей
России, особенно западных районов Брянской и Калужской областей, продолжает
подвергаться
внешнему
и
внутреннему
облучению
долгоживущими
радионуклидами цезия-137, стронция-90, плутония и др., что способствует росту
онкологических заболеваний, и особенно эндокринных заболеваний, которые
364
достигают 70% патологии у населения. В настоящее время в России на
медицинском учете находится около 1 млн. 367 тыс.. человек, подвергшихся
радиационному воздействию чернобыльской радиоактивности. В результате
радиационных аварий в Челябинской области, среди облученного населения
первоначально было зарегистрировано 2500 случаев лучевой болезни, сейчас 935, заболеваемость лейкозами возросла на 41%, зарегистрирован общий рост
смертности на 17-24%. В районах Алтайского края, где прошли радиоактивные
следы
от
испытаний
ядерного
оружия
на
Семипалатинском
полигоне,
наблюдается рост онкологических заболеваний легочной системы, лимфы крови.
Аналогичная ситуация наблюдается в районах Крайнего Севера, где население
подвергалось значительному влиянию ядерного полигона Новая 3емля, а также
глобальных выпадений. 13 регионов России, занимающих 15% территории
страны, имеют кризисную экологическую ситуацию, угрожающую здоровью,
условиям жизни и хозяйственной деятельности. См. также 11.2.3.
Вопросы и задания.
1.Где
наблюдается
наибольшая
интенсивность
атмосферных
выпадений
металлов?
2.Какие токсиканты присутствуют в атмосфере промышленных районов?
3.Как распределены водные ресурсы по территории России?
4.Назовите основные промышленные загрязнители пресных вод.
5.Какая часть населения России пьет воду, не отвечающую санитарным нормам?
6.Назовите экологические проблемы земельных ресурсов.
7.Охарактеризуйте экологические проблемы горнодобывающей деятельности.
365
8.Назовите основные экологические факторы среды обитания городов.
9.приведите примеры городов России с наибольшим загрязнением воздуха и
водных объектов.
10.Какая часть населения России дышит воздухом, соответствующим санитарным
нормам?
11.Перечислите экономические районы России.
12.С какими природными ресурсами связаны экологические проблемы Северного
экономического района?
13.Какие экологические проблемы имеет Северо-Западный район?
14.Назовите экологические проблемы Центрального района.
15.Какие экологические проблемы имеет Волго-Вятский район?
16.Назовите экологические проблемы Поволжского района.
17.Какие экологические проблемы имеет Центрально-Черноземный район?
18.В чем особенность экологических проблем Северо-Кавказского района?
19.Какое место занимает Уральский район по промышленному загрязнению
атмосферы?
20.Разработка каких полезных ископаемых создает основные экологические
проблемы Западно-Сибирского района?
21.Назовите основные экологические проблемы Восточно-Сибирского района.
22.Какие проблемы природопользования имеются в Дальневосточном районе?
23.Перечислите регионы России с очень острой экологической ситуацией.
24.Назовите основные экологические проблемы Московского региона.
25.Как сказывается экологическая обстановка на здоровье населения?
366
26.Какими показателями характеризуется демографическая ситуация в стране?
11. НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Сейчас в России действует научно-государственная система регулирования
и охраны среды обитания, которая включает:
1. Экологический мониторинг.
2. Экологическое нормирование.
3. Научно-техническую деятельность.
4. Природоохранное законодательство
5. Государственные
органы
и
меры
экологического
регулирования и контроля.
6. Международное сотрудничество.
7. Экологическое воспитание и образование.
11.1. Экологический мониторинг
Для наблюдения, оценки и прогноза качества природной среды и
состояния
природных
ресурсов
в
СССР
была
создана
в
1975
году
Общегосударственная служба наблюдений и контроля за уровнем загрязнения
природной среды /ОГСНК/ на базе Госкомгидромета с участием Минздрава,
Минводхоза, Госагропрома, Мингео и других ведомств. Однако, обобщенные
сведения о состоянии природной среды и ресурсов СССР и РСФСР были впервые
опубликованы только в 1989г. Тогда же Госкомприродой СССР были начаты
подготовительные работы по созданию единой государственной системы
367
экологического мониторинга, поскольку система ОГСНК не решала стоящих
перед ней задач.
В настоящее время экологический мониторинг в России осуществляется по
программе Единой государственной системы экологического мониторинга
(ЕГСЭМ), которая включает несколько ведомственных служб мониторинга:
• служба Росгидромета,
• служба мониторинга водных ресурсов Росводхоза,
• система мониторинга геологической среды МПР
• служба агрохимических наблюдений и мониторинга загрязнения
сельскохозяйственных земель Минсельхоза
• система мониторинга земель Роскомзема,
• служба санитарно-гигиенического контроля среды обитания человека
и его здоровья Госсанэпиднадзора,
• служба мониторинга лесного фонда Рослесхоза,
• контрольно-инспекционная служба МПР
Служба мониторинга
предназначена для наблюдения за уровнем
загрязнения атмосферы, по