Дорога цивилизации вымощена консервными банками.
Альберто Моравиа
(Моравиа (Пинкерле), Альберто 1907-1990; Moravia A. – писатель – Италия)
Земельные ресурсы
Земельные ресурсы с точки зрения геоэкологии рассматриваются по следующим направлениям:
1. Размеры территории освоения и эксплуатации:
- площади для размещения объектов;
- техноемкость;
- демографическая емкость.
2. Географическое положение территории:
- природно-климатическая зона;
- географическая провинция;
- тип ландшафта.
3. Качество земли, почвы – с точки зрения производства биопродукции (субстрат и источник), в т.ч. – продукции сельского хозяйства.
4. Покров недр и доступ к их богатствам.
В 80-х годах по аэрокосмическим данным площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью, составила 28% суши (без материковых льдов).
Главную нагрузку по стабилизации окружающей среды несут Мировой Океан и сохранившиеся наземные природные экосистемы. В северном полушарии максимальные площади неразрушенных экосистем – в России и Канаде (леса), в южном полушарии – Бразилия, Экваториальная Африка и Австралия (особенно важная роль – влажные тропические леса Амазонки). Остальная – большая часть суши, представляет собой нарушенные естественные экосистемы (или – освоенные).
Пределы для освоения новых территорий обусловлены малой пригодностью для постоянной жизни людей. По европейским стандартам это среднегодовая температура выше –2 ºС и высота над уровнем моря меньше 1000 м. Лишь небольшие народности приспособились к существованию и ведению хозяйства в условиях субарктики и высокогорья.
Из 149 млн. км2 суши под прямым контролем человека (города, техногенные ландшафты, агроценозы, постоянные пастбища) находятся около 50 млн. км2. Это, по мнению экологов, уже превышает допустимый предел хозяйственного использования земельных ресурсов. Пашня может быть дальше увеличена лишь за счет пастбищ и лесов, что приведет к эколого-экономическим потерям.
2. Земля – базис продовольственного обеспечения
К середине 20 века продовольственное положение людей резко ухудшилось из-за роста населения и дефицита плодородной земли, и наступление массового голода в 50–70-х годах было задержано комплексом мер «зеленой революции», которая включала:
- внедрение новых сортов с/х растений;
- внедрение новых агротехнических приемов и средств защиты растений;
- обучение сельхозпроизводителей;
- изменение экономической структуры сельского хозяйства.
Несмотря на рост производства зерновых почти в 2,5 раза, молока в 2 раза, мяса в 3 раза (поголовье основных видов скота приблизилось к числу людей на земле и превзошло их по массе), достижения «зеленой революции» оказались временными, в настоящее время из-за экономического неравенства и неравномерности распределения продовольствия более 1 млрд. человек в слаборазвитых странах питается недостаточно, а от 0,5 до 1 млрд. – хронически голодают.
Освоение новых земель под пашни не приводит к увеличению мировой пашни ввиду потерь земельных ресурсов с/х из-за:
а) эрозии почвы (смыв, сдувание гумуса);
б) потери гумуса и снижение плодородия почвы ввиду неправильной агротехники;
в) подтопления и засоления почв при неправильном орошении;
г) машинной деградации почв;
д) химического и радиационного загрязнения.
Техногенное опустынивание – деградация земель, вызванная деятельностью человека и изменениями климата. От деградации почвы сейчас уже пострадала территория по площади в 3 раза больше Европы. Скорость опустынивания в мире составляет 7–10 млн. га/год, а 20 млн. га/год составляет эрозия и наступление песков (общая площадь агроценозов пашни составляет 1,5 млрд. га).
Примерно с такой же скоростью идет процесс сокращения площади лесов (также в пользу опустынивания).
Земля России
Земельный фонд РФ составляет 17,1 млн. км2 (1707 млн. га), из него:
- с/х угодья составляют 13,1 %;
- пашня – 7,7 %;
- леса, кустарники –47,2 %;
- нелесная растительность – 22,7 %;
- под водой и болотами – 5,6 %;
- освоено антропогенными объектами – 4,0 %;
- пустыни – 0,1 %;
- прочие – 7,3 %.
70 % не затронутой хозяйственной деятельностью земли Евразии приходится на Россию.
Эффективная территория России составляет 5,5 млн. км2 – менее 1/3 территории и по абсолютной величине и пятое место после Бразилии, США, Австралии и Китая. В ней сосредоточено 95 % населения, 93 % хозяйственной инфраструктуры, в т.ч. все с/х угодья –224 млн. га.
Большая часть пашни в РФ находится в зоне рискованного земледелия, что ведет к ее малой потенциальной продуктивности, которая компенсируется большой площадью.
В России находится 1/3 всех черноземов мира, черноземы дают 80 % сельскохозяйственной продукции, отличаясь качеством (плодородием, мощностью гумусового слоя, сбалансированностью питательных веществ).
За 50 лет Россия потеряла более 1/3 своего чернозема в результате почти полной распашки степей на юге, перевыпаса скота в Калмыкии (участились пыльные бури, повлекшие ветровую эрозию), неправильного орошения на Волге, Дону и др. (приведших к засолению почв).
Значительные потери плодородных пойменных земель связаны с гидростроительством, так некоторые гидроузлы Волги, Дона, Кубани при подсчете баланса между выгодой и ущербом оказываются не только бесполезными, но и вредными.
Загрязнение земли
Количественные характеристики:
- из 128 Гт/год чисто техногенных отходов 82 Гт (64 %) попадают на поверхность земли;
- каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует 10 т отходов на стадии производства и около 100 т при получении сырья;
- на каждого жителя земли приходится в год 0,12 т отходов потребления, 1,2 т отходов производства и около 14 т отходов переработки сырья.
Наиболее опасны токсичные вещества, которые геохимически и биохимически достаточно подвижны, могут попасть в питьевую воду, растения, с/х животных, служащих пищей для человека:
- соединения тяжелых металлов;
- некоторые производные нефтепродуктов (ПАУ – полициклические углеводороды и диоксины);
- синтетические яды – биоциды (пестициды);
- боевые отравляющие вещества и радионуклиды.
Основные источники антропогенного загрязнения земли:
- твердые и жидкие отходы различных отраслей промышленности и транспорта;
- отходы потребления (ТБО);
- с/х отходы и применяемые в агротехнике ядохимикаты;
- выпадение токсичных веществ из атмосферы;
- аварийные сбросы и выбросы загрязняющих веществ.
Отходы производства и потребления. Главные поставщики отходов и загрязнителей земли – промышленно-развитые страны, поскольку масса отходов непосредственно связана с объемами производства и потребления сырья.
В связи с этим в США, странах Евросоюза и Японии существует отчетливая тенденция вытеснения «грязных» сырьедобывающих производств, многоотходных технологий в третьи страны. Масштабный экспорт потребительских товаров также способствует распространению бытового мусора. Этот пресс испытывает и Россия, под предлогом внешнеэкономических проектов по вторичному использованию сырья предпринимаются попытки импорта опасных отходов. В период с 1987 по 1993 поступило 96 предложений об экспорте 34 млн. т. отходов из Западной Европы, из которых большая часть отвергнута, но 4000 т транспортированы и размещены в России. Это – радиоактивные отходы, использованные катализаторы, соединения ртути, шлак медеплавильного производства, химикаты, пластик и др. Собственные отходы РФ в качестве вторичных ресурсов используются на 22 %, а полностью обезвреживаются только 3,5 % промышленных отходов.
Отсутствие технологий переработки, мощностей и оборудования, достаточного количества полигонов, хранилищ, промышленные отходы вывозятся в места несанкционированного складирования (несанкционированные свалки), в т.ч. на свалки бытового мусора.
Твердые бытовые отходы (ТБО) – одна из серьезных экологических проблем. В РФ ежегодно образуется почти по 1м3 ТБО на человека, из них на мусоросжигательных заводах перерабатывается 5%. Остальное – захоранивается, причем 70% на несанкционированных свалках (неподготовленных, необорудованных). Количество, состав и способы обращения с ТБО сильно зависят от степени развитости страны (табл. 12).
Способы избавиться от ТБО:
- закопать (полигоны) – требуются новые территории, расходы на земляные работы, изоляцию, рекультивацию;
- затопить (опасность загрязнения гидросферы);
- сжечь (загрязняется атмосфера и гидросфера);
- утилизировать – наиболее предпочтительный вариант, реален для небольшой части отходов – в развитых странах утилизируется около 10 %, в РФ лишь ничтожная часть.
Раздельное собирание ТБО – путь к частичному решению проблемы утилизации ТБО.
Жидкие бытовые отходы на станциях очистки также дают значительную массу экологически опасных осадков.
Таблица 12
Количество, состав и способы переработки ТБО
развитой страны (США) и России
| Категории | Соединенные Штаты | Россия |
| Ежегодное количество ТБО | ||
| Всего (млн. т) | 162,9 | 56,0 |
| На душу населения (кг) | ||
| Количество по категориям (%) | ||
| Бумага и картон | 40,0 | 20–36 |
| Стекло | 7,0 | 5–7 |
| Металлы | 8,5 | 2–3 |
| Пластик | 8,0 | 3–5 |
| Текстиль | 2,1 | 3–6 |
| Резина и кожа | 2,5 | 1,5–2,5 |
| Древесина | 3,6 | 1–4 |
| Пищевые отходы | 7,4 | 20–38 |
| Другое | 20,9 | 10–35,5 |
| Методы утилизации (%) | ||
| Вторичная переработка и использование | 13,1 | 1,3 |
| Сжигание | 14,2 | 2,2 |
| Захоронение | 72,2 | 96,5 |
Тяжелые металлы (ТМ). Живое вещество почти целиком состоит из самых легких химических элементов – неметаллов, сумма легких металлов – Са, Na, K, Mg, составляет не более 1 %. Все остальные элементы содержатся в живых организмах в микро и ультрамикроколичествах, часто входят в состав сложных биомолекул и витаминов (Fe, Mn, Cu, Zn, Co). Но их избыток (и присутствие других металлов доже в ультрамикроколичествах) вредно для организма.
Все ТМ в той или иной степени ядовиты (с атомной массой больше 40 и плотностью больше 4,5 г/см3, хотя токсичным металлом является и Ве).
Наиболее опасные ТМ: Pb Hg, Cd, As, Cu, Zn, Cr, Ni.
Менее опасны: Tl, Bi, Sn, V, Sb, Mn, Co, Mo, Se.
Попадая в организм, ТМ частично выводятся, частично накапливаются в тканях, вступая в соединения с биогенными элементами, для которых характерны длительные периоды полувыведения (месяцы – годы). Накапливаясь, ТМ ведут к различным тяжелым хроническим заболеваниям.
Например, свинец, попадая в тело с водой или пищей, нарушает работу центральной и периферической нервных систем, а у детей может вызвать аномалии в развитии мозга.
Соединения свинца хорошо растворяются в воде, а потому отравляет растения, животных и микроорганизмы.
Более двух десятилетий назад федеральные власти США запретили применение свинцовых красок в бытовых целях. Тем не менее, по некоторым оценкам, 4,4% американских детей в возрасте от 1 года до 6 лет страдают от свинцовой интоксикации: как все малыши, они из любопытства жуют обои, лижут стены и т. д.
Факт, ставший известным благодаря исследованию археологов – оказывается, падение Римской империи отчасти было запрограммировано тем, что в водопроводах применялись трубы из свинца. По мнению некоторых историков, это привело к депрессии и моральному разложению населения Вечного города. Можно полагать, что Нерон и Калигула не родились столь необузданными и злонамеренными: они были просто очень больны.
К концу 20 века в мире в виде изделий и отходов накоплено (млн. т) – Cu – 300; Zn – 200; Cr – 70; Pb – 20; Ni – 3,5; Cd – 0,6; Hg – 0,5.
Сопоставляя ПДД ТМ, (от 0,1 мкг для Hg – до 5 мкг для Zn) с массой ТМ, находящихся в окружающей среде, можно сделать вывод, что человечество накопило потенциал ТМ для своего многократного отравления.
Пестициды. Химизация сельского хозяйства – существенный фактор загрязнения среды, даже минеральные удобрения при неграмотном применении наносят экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте. Например, высокие дозы азотных удобрений являются причиной накопления в растениях нитратов, в организме под действием микрофлоры восстанавливающихся в нитриты и нитрозамины – во много раз более токсичные.
В 40х годах для уничтожения вредных (с точки зрения человека) для сельского хозяйства насекомых, сорняков и других организмов начали применять синтетические органические соединения – пестициды; инсектициды – против насекомых, гербициды – против сорняков, фунгициды – против грибков и др.
Ни одно из этих веществ не обладает абсолютной избирательностью, все они:
- биоциды – угрожают различным формам живого;
- ксенобиотики – не подвергаются ферментативному разложению, у организмов нет механизмов их детоксикации.
ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) – первый пестицид, создан в 1938 г, «чудо-оружие», с достоинствами столь выдающимися (относительная безвредность для человека, губительность для насекомых) что его создатель – швейцарский химик П. Мюллер получил за него Нобелевскую премию. В Италии во время второй мировой войны им боролись со вшами (против тифа) – проводили санобработку людей и одежды. Но оказалось, что ДДТ очень устойчив в окружающей среде, биологически не разлагается, и на сегодняшний день, несмотря на запрет его производства и использования, в биосфере циркулируют миллионы тонн ДДТ. Его обнаруживают в тканях пингвинов, в Антарктиде, в молоке кормящих женщин, и др.
В настоящее время мировая коллекция пестицидов достигла 6000 наименований, их производство достигло 1,2 млн. т /год.
Проблемы связанные с применением пестицидов:
- приспособляемость и развитие устойчивости вредителей к применяемым препаратам;
- восстановление и вторичные вспышки численности вредителей, повышение их агрессивности;
- экономические затраты на применение в возрастающих дозах все более дорогих пестицидов;
- отрицательное воздействие на природную среду и здоровье человека.
По данным ВОЗ отравление пестицидами ежегодно поражает около 2 млн. человек. Из них до 40 тысяч – со смертельным исходом.
В СССР применение пестицидов интенсивно росло с 1960 гг., в 1980–90 гг находилось на одном уровне, к 1993 году уменьшилось больше чем втрое. Загрязнение почв остаточными количествами пестицидов в России неравномерно, максимально загрязнены Северный Кавказ, Приморье, Центрально-черноземные области. Основная часть РФ средне-слабозагрязненная по пестицидам, но достоверность исследований невысока, обследованию подвергнуты площади менее 0,01% сельскохозяйственных угодий.
Особо опасные токсические вещества. Диоксины – группа крайне ядовитых веществ (около 150), появилась в окружающей среде в результате побочной примеси при синтезе некоторых гербицидов (например дефолианта – средства для уничтожения листвы). «Оранж» – дефолиант, использовался американцами во время войны во Вьетнаме для обработки джунглей (для уничтожения листвы) при борьбе с партизанами. После массового отравления американских солдат и началось активное исследование диоксиновой проблемы. Массовое отравление диоксинами произошло при аварии на заводе по производству пестицидов в Бхопале (Индия). Один из диоксинов – 2,3,7,8–тетрахлорбензопарадиоксин (ТХДД) занимает 5 место в ряду самых сильных известных ядов (ПДД для человека 10-6 мкг/кг). Диоксины очень стойки – период полувыведения у человека составляет больше года. В небольших, но опасных для здоровья человека количествах диоксины образуются при горении, особенно при сгорании мусора, содержащего хлорсодержащие пластики (полихлорвинил и т. д.)
Опасные отходы различных промышленных производств обладают эффектом кумуляции. Возможно возникновение новых, неизвестных ранее токсикантов, непредсказуемых по своему воздействию на человека и экосистемы.
ВПК – склады ОВ, элементы ракетного топлива. По состоянию на 1994 г. существовало 12 мощных предприятий по производству ОВ и 7 крупных арсеналов хранения, на которых были многочисленные случаи утечек, отравления и гибели людей, загрязнения земли и водоемов. Ни одна из этих баз никогда не проходила экологической экспертизы, не имела и не имеет сейчас экологического паспорта, санитарно-защитной зоны. Все базы располагаются в непосредственной близости (0,5–1,5 км) от жилых поселков, весь комплекс представляет собой колоссальный потенциал отсроченной катастрофы.
Лекция 10
