Загрязнение воды

Несмотря на то, что вода является возобновляемым ресурсом, она может быть загряз­нена до такой степени, что становится непри­годной для многих видов водопользования и вредной для живых организмов. Кроме того, антропогенная деятельность приводит к деградации и разрушению водных экосистем.

Загрязнение воды связано с использованием наземных экоси­стем и загрязнением атмосферы. Это экологическая проблема не только локального, регионального, но и глобального уровня. Речные и океанические течения переносят загрязнения далеко от мест их сброса, часто пересекая государственные границы.

Загрязнение пресноводных экосистем происходит из точеч­ных и неточечных источников. Точечные источники сбрасывают заг­рязнения по трубам, канавам и канализационным системам со сточными водами. Примерами служат промышленные предприятия, очистные станции, угольные шахты, нефтяные скважины. Неточеч­ные источники - это поверхностный сток и грунтовые воды, соби­рающие загрязняющие вещества с обширных водосборных бас­сейнов: пашен, откормочных хозяйств, районов лесозаготовок, строи­тельных площадок, автостоянок, дорог и городов. Другим неточеч­ным источником является воздушный бассейн, откуда загрязняющие вещества попадают в реки, озера, водохранилища, в основном с осадками: кислотными и радиоактивными дождями и др.

В реках, особенно с быстрым течением, концентрация относи­тельно небольшого количества загрязнений может снижаться, а запасы растворенного в воде кислорода восстанавливаться благо­даря способности водоемов к самоочищению. Самоочищение - это комплекс естественных механических, физико-химических и биохимических процессов, приводящих к восстановлению перво­начальных свойств воды: разбавление, смешение, осаждение, коагуляция, биохимическое окисление и др. Это происходит в том случае, если нагрузка загрязняющих веществ не превышает экологическую аккумулирующую емкость (экологический резерв) водотока. Однако некоторые вещества очень плохо или вообще не поддаются биохимическим процессам разложения и концентри­руются в живых организмах, поступая по пищевым цепям: ДДТ, полихлорированные дифинилы, радиоизотопы, соединения ртути и др.

Существует мнение, что качество речной воды резко улучшит­ся, если делать водозаборы питьевой воды города ниже по течению, так как в этом случае люди вынуждены осуществлять глубокую очистку отходов. Однако такому превентивному подходу препятствуют политические и экономические соображения, так как брать более чистую воду выше по течению проще и дешевле.

В озерах и водохранилищах процессы самоочищения протекают менее эффективно, чем в реках, так как в них часто наблюдается вертикальная термическая стратификация, мешающая перемешиванию верхних и нижних слоев воды. Кроме того, озера и водохранилища накапливают большие объемы донных отложений, содержащих биогенные и токсичные вещества. Очистка и замена воды в них занимает от года до ста лет. Таким образом, озера представляют собой природные западни, подверженные большой опасности загрязнения. В России загрязнение грозит даже уникальному озеру Байкал - крупнейшему и самому глубокому в мире водоему с пресной водой. В результате избыточного антропогенного поступления фосфатов и нитратов в озерах развиваются процессы «цветения», называемые культурной, или антропогенной эвтрофикацией. Это явление в настоящее время стало причиной вторичного загрязнения озер, водохранилищ, эстуариев, многих районов внутренних морей и прибрежных зон океанов. Так, в США от культурной эвтрофикации в той или иной степени страдает треть из 100 тысяч озер среднего размера и 85% крупных озер, расположенных вблизи населенных центров. Огромные объемы воды, идущие на охлаж­дение электростанций, часто спиваются в озера. Слив теплой воды с одной или нескольких электростанций в одно и то же озеро или реку с медленным течением также вредно воздейству­ет на водные биоценозы и способствует эвтрофикации водоемов. Это явление называется тепловым загрязнением.

Загрязнение морских экосистем наиболее велико. Океан - наша основная свалка. Жак Кусто (1990) предупреждал: «само выживание человека как вида зависит от сохранения океана, раскинувшегося на весь мир, чистым и живым. Океан является поясом жизни для нашей планеты». Между тем, океан служит основным местом захоронения отходов человеческой деятельности. Помимо природного стока, в него поступают сельскохозяйственные, промышленные и городские сточные воды, атмосферные загрязненные осадки, мусор, стоки с судов. Происходит нефтяное загрязнение морских вод в результате утечек с танкеров и буровых платформ, а также преднамеренного слива нефти при очистке трюмов танкеров. Баржи и суда сбрасывают в океан осадки сточных вод, осадочные породы при проведении землечерпательных работ в гаванях, донные отложения рек и каналов при очистке судоходных фарватеров и т.д.

Глубоководные районы океанов способны переработать огромные объемы разных отходов, но прибрежные зоны и эстуарии страдают от загрязнения. Например, в Великобритании около 60% прибрежных акваторий сильно загрязнены, так же как и большая часть Средиземного и Балтийского морей. Есть опасения, что уже превышены предельно допустимые уровни загрязнения во многих прибрежных зонах.

Токсические химические вещества и пластмассы – такие виды загрязнений, которые полностью не разлагаются в результа­те естественных процессов самоочищения. Там, где сбрасывают­ся токсичные отходы (пестициды, синтетические органические вещества, многие пластмассы), жизнь практически отсутствует. Омары, крабы и рыбы поражены опухолями и язвами. Исследо­вания указывают, что ежегодно погибает около 2 млн морских птиц и более 100 000 морских млекопитающих (китов, тюленей, дельфинов, морских львов), которые съедают пластиковые стаканы, пакеты и другой пластмассовый мусор. Торговые суда ежедневно выбрасывают по меньшей мере 450 000 пластиковых контейнеров. За треть всего хлама, сбрасываемого в океаны, несут ответственность США.

Загрязнение океана нефтью - другая серьезная экологичес­кая проблема глобального масштаба. Чаще всего обращают на себя внимание аварии танкеров и выбросы нефти под большим давлением из буровых скважин на дне океана. Однако более половины (по некоторым оценкам, до 90%) нефти попадает в океан с суши в результате стока нефтяных отходов городов и промышленных предприятий. Воздействие нефти на морские эко­системы зависит от многих факторов: типа нефти (сырая или очищенная), размеров загрязнения и удаленности от берега, времени года, погодных условий, температуры воды, приливно-отливных течений и т.д. Нефть - это смесь сотен веществ с различными свойствами. Ароматизированные углеводороды (бензол, толуол) - главная причина мгновенной гибели многих рако­образных и немигрирующих рыб, особенно в личиночной ста­дии. В теплых водах некоторые токсичные вещества испаряются в течение одного-двух дней. Смолоподобные клейкие вещества долго остаются в воде и прилипают к оперению птиц, меху морских выдр, тюленей, к песку и скалам. Птицы и животные тонут и погибают. В теплых водах эти вещества с помощью нефтеокисляющих бактерий в течение нескольких месяцев разлагаются, в полярных морях это происходит значительно дольше. Максималь­ное долгосрочное воздействие на морские экосистемы оказывают тяжелые компоненты нефти, которые оседают на дно океана. Они вызывают гибель донных организмов: крабов, устриц, мидий и других моллюсков. Нефтяное загрязнение придает запахи и привкусы рыбам и промысловым морским организмам, что делает их непригодными для употребления человеком.

Большинство форм морской жизни восстанавливается после воздействия на них сырой нефти в течение трех лет. Восстановление жизни после воздействия очищенной нефти, особенно в эстуариях, может продолжаться десятки и более лет. Нефтяные пятна в холодных полярных водах сохраняются дольше. Нефть, которая выносится на берег, наносит серьезный экономический ущерб жителям прибрежных районов: падает доход от рыбной ловли, туризма, зон рекреации, пляжей.

Антропогенное эвтрофирование - одно из проявлений воздействий человека на водные экосистемы. В конце XX столетия эта проблема приобрела особую актуальность во всем мире. Эвтрофировоние (гр. eu - избыточный, trophe - пища) может приводить к деградации как пресноводных, так и морских экосистем, вызывает вторичное загрязнение воды и нарушает все виды водопользования.

Трофность водоемов - термин, введенный в 1921 г. немецкими гидробиологами А. Тинеманом и Э. Науманом для обозначения способности водоемов фотосинтеэировать органи­ческое вещество как пищу для рыб. Впоследствии этим термином стали пользоваться для обобщенной характеристики и классифи­кации водных экосистем. Выделяют три степени трофности водо­емов. Дистрофные (гр. dys - отсутствие, отрицание) водоемы характеризуются превышением скорости деструкции органических веществ над скоростью фотосинтеза (V_фог/V_дестр < 1) и, следовательно, очень низким содержанием органических веществ. Олиготрофные (гр. oligo - бедный) водоемы имеют сбалансированные скорости продукционно-деструкционных процессов (V_фог/V_дестр @ 1) и невысокую концентрацию органических веществ. Эвтрофные водоемы характеризуются цветением водорослей и накоплением органических веществ, так как скорости продукции превышают скорости деструкции: V_фог/V_дестр > 1. Между этими градациями выделяют промежуточные: ультраолиготрофные - между дистрофными и олиготрофными и мезотрофные - между олиготрофными и эвтрофными.

Постепенный переход водоема из дистрофного или олиготрофного состояния в эвтрофное называется эвтрофированием. Эвтрофирование может происходить естественным путем и в ре­зультате деятельности человека. Естественный процесс длится сот­ни и тысячи лет. Антропогенное эвтрофирование происходит в течение десятков лет. Скорость фотосинтеза резко увеличивается вследствие поступления в водоемы питательных веществ со сточны­ми водами и поверхностным стоком (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Влияние сточных вод на процесс эвтрофирования (по Е.Б. Неверовой, 1988)

Наиболее очевидным проявлением антропогенного эвтрофирования является массовое развитие микроскопических планктонных водорослей, обитающих в толще воды - фитопланктона, и высшей водной растительности (рис. 8.15).

Антропогенное эвтрофирование, как сказано выше, ведет к вторичному загрязнению воды, ухудшению ее качества и наруше­нию водопользования. Засорение фильтров, водоприемных уст­ройств и трубопроводов массой водорослей серьезно затрудняет водоснабжение. Повышение уровня трофности сопровождается изменением состава фитопланктона: начинают преобладать сине-зеленые водоросли (90-95% от общей численности). Некоторые из них придают воде неприятный запах и вкус, могут выделять токсичные вещества. При отмирании водорослей в местах их массового скопления поглощается кислород и возникают заморы рыб.

Рис. 8.15. Эвтрофирование в прибрежной полосе Северного моря: А - вид сверху; Б – капля воды под микроскопом

Серьезные нарушения вызывает интенсивное зарастание прибрежных мелководий высшей водной растительностью. Зарастания затрудняют заборы воды и рыбный промысел, воздействуют на динамику вод: уменьшают скорость береговых течений, гасят волновые движения, увеличивают седиментацию, нарушают водообмен. Остатки отмерших водорослей на мелководьях могут вызывать процессы гниения и брожения, сопровождающиеся выделением дурнопахнущих продуктов. В случае рекреационного ис­пользования водоемов к отрицательным последствиям цветения и зарастания следует добавить снижение эстетических достоинств ландшафтов. При разложении водорослей в воде увеличивается концентрация свободной углекислоты, аммиака, сероводорода, восстановленных соединений железа, марганца и других ве­ществ. Это приводит к резкому ухудшению качества питьевой воды, иногда делает ее токсичной. В водопроводной сети выпадает осадок гидрооксида железа. Увеличивается агрессивность воды относительно бетона, разрушаются материалы, применяе­мые в гидростроительстве. Ресурсная деградация водоемов ставит проблему антропогенного эвтрофирования в ряд глобальных.

Причины антропогенного эвтрофирования - избыточное поступление в водоемы биогенных веществ. Основными питательными для водорослей (биогенными) веществами являются минеральные формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде в форме углекислоты, дикарбонатов и органических веществ практически всегда достаточно; лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Связь эвтрофирования водоемов с обогащением их фосфором и азотом не нуждается в специальных доказательствах и вытекает из схемы балансового уравнения фотосинтеза:

Q_солн

106СО₂+90Н₂О+16NО₃+РО₄^3- D С₁₀₆Н₁₈₀О₄₆N₁₆Р+154О₂+Q_тепл.

Согласно закону действующих масс при увеличении концент­рации азота и фосфора скорость прямой реакции, т.е. ско­рость фотосинтеза, возрастает, что и приводит к эвтрофированию. Это положение подтверждено многочисленными исследованиями на водоемах. Например, эвтрофирование Боденского озера в начале 60-х гг. было связано с увеличением в воде концентрации фосфатов: в 1940 г. фосфатный ион не обнару­живался, в 1950 г. было найдено 4,5 мг/м³, в 1955 г. - 12, в 1960 г. - 30, а в 1964 г. - уже 50 мг/м³. То же наблюдалось в Цюрихском озере, где содержание минерального фосфора возросло с 69 мг/м³ в 1946 г. до 269 мг/м³ в 1969 г., что привело к появлению очевидных признаков эвтрофикации. В озере Вашингтон до начала эвтрофирования в 1933 г. содержа­ние фосфатов было 10 мг/м³, а нитратов - 100 мг/м³; в 1963-1965 гг. концентрации этих ионов соответственно возросли до 60 и 500 мг/м³, и в озере началось цветение. В Невской губе и Финском заливе признаки увеличения степени трофности наблю­даются в тех районах, где концентрации фосфат-ионов превы­шают 20-30 мг/м³. Имеет значение и соотношение основных питательных элементов, используемых водорослями. Считается, что максимальная скорость роста достигается в воде, в которой соотноше­ние углерода, азота и фосфора (С:N:Р) соответствует их атомно-массовому отношению в составе вещества водорослей. Для фитопланктона в среднем оно приближается к 106:16:1. Всякое откло­нение от данного соотношения в окружающей среде говорит об изменении обеспеченности водорослей питательными веществами.

Роль фосфора в эвтрофировании заслуживает особого рас­смотрения в связи с тем, что он не содержится в атмосфере, а резервный фонд его находится в земной коре. Долгое время именно фосфор, как труднодоступный элемент, лимитировал эвтрофирование. Сейчас концентрация растворенных фосфатов в бытовых стоках возрастает вследствие применения фосфорсодержащих моющих средств. По имеющимся данным, сточные воды после биологической очистки обогащаются мине­ральными формами азота и фосфора.

Основные источники антропогенного поступления биогенных веществ в воду - бытовые и промышленные сточные воды, поверхностный сток с городских территорий, рекреационные зоны и смыв с полей минеральных удобрений. При этом соотношение азота и фосфора для разных источников различно. Так, для Германии приводятся следующие данные: поступление азота с коммунальными водами - 30%, со стоками с сельскохозяйствен­ных угодий - 70%; фосфора, соответственно, - 91 и 9%. Для Европы в целом принято считать, что с сельскохозяйственных угодий поступает азота до 25%, а фосфора - до 12%. Другие источники поступления веществ, стимулирующих эвтрофирование: атмосферные осадки, судоходство, донные отложения - можно считать второстепенными.

При разработке мероприятий по предотвращению антропоген­ного эвтрофирования прежде всего должен решаться вопрос о предельно допустимом сбросе (ПДС) биогенных веществ в конк­ретный водоем. Для инженерных расчетов ПДС эвтрофирующих веществ необходимо располагать нормативами на предельно до­пустимые концентрации их в водоеме хотя бы для основных регуляторов трофности - азота и фоссрора. Утвержденных нормати­вов на предельные концентрации минеральных соединений фос­фора и азота, при превышении которых начинается эвтрофиро­вание, в настоящее время не существует. Имеются лишь эмпири­ческие данные для различных водоемов, позволяющие косвенно судить об экологических нормативах на биогенные вещества. Принято считать, что цветение воды становится вероятным, когда содержа­ние минерального азота превышает 0,3-0,5 мг/л, а минерально­го фосфора - 0,01-0,03 мг/л.

Эвтрофирование водоемов зависит не только от нагрузки на водоем биогенных веществ, но и от климатических, гидродинами­ческих и морфологических особенностей водоема. Лимитиро­вать цветение при достаточной концентрации питательных ве­ществ могут низкая температура, недостаточная солнечная ради­ация, высокие скорости течений, большая глубина, мутность воды и другие экологические факторы. Наиболее сильно эвтрофиро­вание происходит в хорошо прогреваемых и освещаемых прибрежных мелководьях. Поэтому нормативы биогенных веществ должны быть региональными, а для крупных водных систем - локальными.

Мероприятия по предотвращению антропогенного эвтрофирования разрабатываются в основном в двух направлениях: 1) ограничение поступления в водоемы эвтрофирующих веществ и 2) воздействие на комплекс условий в самом водоеме с целью снижения скорости развития водорослей.

Ограничение поступления е водоем эвтрофирующих веществ возможно путем отведения стоков за пределы водосбора или изъятием биогенных веществ в системе очистных сооружений.

Первый вариант является наиболее радикальным. Эффект обратимости эвтрофирования при его использовании был достигнут на озерах Вашингтон, Монона, Аннеси и др.

Извлечение из сточных вод эвтрофирующих веществ является актуальной технологической задачей, так как даже наиболее совершенные методы очистки не освобождают их от минераль­ных соединений азота и фосфора. Появилась необходимость введения третьего этапа глубокой доочистки. Методы очистки сточных вод от фосфора и азота подразделяются на физико-химические (осаждение, коагуляция, ионный обмен, электролиз) и биологические (потребление биогенов бактериями, водоросля­ми и другими организмами). Эффективной мерой является зап­рещение или установление лимита на использование фосфатов в моющих средствах, что уже делается в Германии и США.

Ограничение поступления биогенных веществ с сельскохозяй­ственных угодий и зон рекреации связано с множеством трудно­стей. Одни обусловлены природой материкового стока в конк­ретных географических условиях, его сезонными и годовыми колебаниями; другие - различием поведения соединений азота и фосфора. Соединения азота хорошо растворимы и переходят в состав жидкого стока, соединения же фосфора сохраняют связь с частицами почвы и плохо переходят в раствор. Наибольший вынос фосфора осуществляется в процессе эрозии почв. Отсюда возникают два пути снижения выноса биогенных элементов - уменьшение потерь азотных удобрений, вносимых в почву, и борьба с эрозией почв. Решить эти задачи можно только совме­стными усилиями гидро- и агротехников, специалистов по санитарной технике и др. Техническими мероприятиями могут быть: развитие водоохранной лесомелиорации; применение противоэрозионной агро- и гидротехники; устройство прибрежных водоохранных зон.

Ограничить поступление биогенных элементов из рекреацион­ных зон можно путем организации мест сбора отходов, облегчаю­щих их удаление за пределы водосбора.

Воздействие на водоемы, которые уже стали подвергаться эвтрофированию, в частности, увеличением проточности и водообмена, лимитирует эвтрофирование. Применение этого способа пока ограничивается единичными опытами, в которых увеличивали проточность путем введения в озера вод из других источников. Таким образом можно снизить концентрацию основных питательных веществ или уменьшить содержание одного из компонентов до экологического минимума, а также увеличить биосток, т.е. ско­рость удаления из озера планктонных водорослей.

Удаление питательных веществ, накопленных в отложениях, эффективно только при ликвидации всех отложений в случае содержания в них больших запасов фосфора.

Для устранения цветения и зарастания применяют обработку водоемов сульфатом меди, выкашивание прибрежной раститель­ности и ее механическое удаление. Эти мероприятия могут привести к уменьшению запасов биогенных веществ в водоеме, только если отмершие водоросли и укосы высшей водной расти­тельности будут извлечены и увезены за пределы водосбора.

Заслуживают внимания воздействия на процессы обмена вещест­вами между донными отложениями и водой. Известно, что обмен между грунтом и водой регулируется окислительно-восстановительными условиями по обе стороны зоны контакта. Для ликвидации бескислородной области, обогащенной продуктами анаэробного распада и биогенными веществами, успешно может применяться принудительная аэрация. Воздействие на антропогенное эвтрофирование и восстановление качества воды этим способом приобре­тает широкое распространение. Совершенствуются и становятся все более разнообразными технические решения этой задачи. Аэрация, как правило, осуществляется перемешиванием либо при помощи сжатого воздуха. Устранение дефицита кислорода в глубин­ных слоях задерживает выход фосфора из донных отложений.

Для замедления вторичного поступления фосфора в воду из донных отложений предлагалась его изоляция от воды путем нанесения на поверхность дна тонко раздробленных материа­лов: глины, вулканических пород и др. Однако широкого приме­нения этот метод не нашел.

Биологические способы борьбы с цветением водоемов нахо­дятся в стадии разработки. Наиболее перспективной мерой борьбы с интенсивным развитием фитопланктона и прибрежной расти­тельности является разведение в водоемах растительноядных рыб. В России проведены опыты по акклиматизации белого амура и толстолобика в пресноводных водоемах. Для аккумуляции биогенов можно использовать и прибрежные заросли макрофитов с последующим их удалением.

Таким образом, используя те или иные способы воздействия на водоемы, можно снизить первичную продукцию до оптимального уровня и при необходимости ускорить деструкционные процессы. Если прекращается чрезмерный сброс в водоемы пита­тельных биогенных веществ, они обычно возвращаются в перво­начальное состояние.

Деградация наземных экосистем

Академик В.И. Данилов-Данильян (1996) говорил: «... человечество не изобрело ничего, что могло бы заменить биоту в качестве регулятора окружающей среды. Но за время своего существования оно уже уничтожило 70% естественных экосистем, способных переработать все отходы... Подчеркиваю, уничтожение био- и экосистем - самый страшный знак близкой катастрофы». При рассмотрении влияния человека на наземные экосистемы прежде всего следует обратить внимание на деградацию почв, лесов, растительного и животного мира.

Почвы - ценнейшие природные ресурсы, возникшие под действием света, воздуха, влаги, растительных и животных организмов, деятельности человека на поверхностный слой земной коры. В результате бессистемного использования за всю историю цивилизации около 2 млрд га продуктивных земель превратились в пустыни: на заре земледелия они составляли около 4,5 млрд га, а сейчас их осталось около 2,5 млрд га. Угрожающе расширяет свои границы Сахара - величайшая пустыня мира. По официаль­ным данным властей Сенегала, Мали, Нигера, Чада и Судана, темпы ежегодного продвижения края Сахары составляют от 1,5 до 10 м. За последние 60 лет она разрослась на 700 тыс. км³. А ведь в 3000 г. до н.э. территория Сахары представляла собой саванну с густой гидрографической сетью. Там, где еще не так давно процветало земледелие, песчаный покров достигает полуметровой толщины.

Все это можно объяснить поспешной ломкой традиционного земледелия и кочевого животноводства в развивающихся стра­нах. Посевы монокультур привели к увеличению числа видов вредителей сельского хозяйства. Отрицательное воздействие ока­зывают водная эрозия и ливневые дожди, смывая плодородный слой. Негативные изменения почв часто являются результатом вторичного засоления при искусственном орошении.

Экологи подвергают критике эксплуатацию африканских почв с использованием современной техники и призывают к возрожде­нию древних методов земледелия, объясняя это особым механи­ческим составом этих почв и концентрацией микроорганизмов в верхнем слое, который разрушается современной техникой.

Зловещие симптомы деградации почвенно-растительного по­крова проявляются сегодня в Латинской Америке, Южной Азии, Австралии, Казахстане, Поволжье и т.д. Площади пахотных земель постоянно сокращаются из-за горнопромышленных разра­боток, расширения селитебных зон, промышленного и гидротех­нического строительства. Во время пыльных бурь с каждого слоя пашни толщиной 1 см сносится до 30 кг/га азота, до 22 кг/га фосфора, более 30 кг/га калия. Огромный ущерб наносит загрязнение почв, связанное с загрязнением атмосферы и вод. Основные источники загрязнения - жилые дома и бытовые пред­приятия (больницы, столовые, гостиницы, магазины и т.д.), про­мышленные предприятия, теплоэнергетика, сельское хозяйство, транспорт. С 1870 по 1970 г. на земную поверхность осело 20 млрд т шлаков, 3 млрд т золы. Выбросы цинка и сурьмы составили по 0,6 млн т, кобальта - свыше 0,9 млн т, никеля -более 1 млн т, мышьяка - 1,5 млн т.

Леса покрывают 34% поверхности суши и играют уни­кальную роль в природе. Сокращение лесных массивов неизбеж­но ведет к изменению состава атмосферы, водного баланса, ландшафтов, уровня грунтовых вод, что, в свою очередь, влияет на плодородие почв и микроклимат.

Экономический потенциал лесных ресурсов связан с использованием древесины (в качестве топлива и строительных матери­алов, сырья для целлюлозно-бумажной промышленности и др.), а также другой лесной продукции (растений, ягод, грибов, смолы и др.) и животных. Исключительно велико значение лесных массивов в сохранении устойчивости природы в региональном и глобальном масштабе (поглощение СО₂). Леса - естественные местообитания огромного числа диких видов растений и животных. В тропичес­ких лесах обитает 50% всех видов живых организмов на Земле.

Велика роль лесов и как источника генетических ресурсов для сохранения биологического разнообразия организмов. Леса выполняют многие экологические функции: поддерживают состав атмосферы, накапливают и постепенно отдают воду, подпитывая реки, ручьи, подземные воды, предотвращают эрозию почв и наводнения, регулируют сток воды с гор и количество наносов в водоемах и многое другое.

Хищническая вырубка лесных массивов привела к трудно поправимым экологическим последствиям в странах Африки, Азии, Латинской Америки, На глазах «тают» леса Амазонии. Бичом амазонских джунглей являются и пожары (население ис­пользует огонь для расчистки участков земли под посевы): по данным Национального института космических исследований (США), в 1987 г. огонь уничтожил в Бразилии 20 млн га джунглей, в 1990 г. - 12 млн га. Спутники ежедневно фиксируют до 8,5 тысяч очагов пожаров. Дым от них препятствует воздушной и речной навигации. Если правительство Бразилии не примет чрез­вычайных мер по охране лесов Амазонии, возможна экологичес­кая катастрофа мирового масштаба. По некоторым оценкам, за 50 лет жизни одно дерево в тропическом лесу обеспечивает «экологический доход» в 196250 долларов, а проданное как древесина оно стоит лишь 390 долларов.

Проблема охраны лесов остро стоит в Африке, так как топливом для домашних очагов там испокон веков служат дрова. В развивающихся странах ежегодно превращаются в дым 12 млн га леса. Так, в Индии сорок лет назад леса охватывали 22% территории, сейчас на их долю приходится не более 10%. Тревогой охвачены также экологи США, Западной Европы, России, Австралии и других стран. Опасными темпами сокращаются леса Сибири. Здесь ежегодно вырубается более 500 тыс. га леса. Ученые фиксируют изменение сибирского ландшафта: на месте вырубок начинается заболачивание местности. Поскольку вырубают прежде всего ценные сосновые, а иногда и кедровые, леса, повсеместно наблюдается обеднение леса этими порода­ми. Под натиском человека леса отступают на всех континентах, практически во всех странах.

Наиболее серьезная глобальная экологическая и ресурсная проблема - уничтожение и деградация тропических лесов. Тро­пические леса - источник половины добываемой в мире древеси­ны. Там же получают кофе, какао, специи, орехи, фрукты, латекс, смолы, красители, воск, танины, масла, но это лишь часть продуктов, которые дают эти леса. Сырье для четверти всех медикаментов произрастает в дождевых тропических ле­сах: из них может быть получено 70% перспективных лекарств против рака. Экологи опасаются, что деградация этих чрезвы­чайно разнообразных биомов может вызвать вымирание почти 1 млн видов растений и животных уже в XXI столетии. Это может привести в глобальному кризису биоразнообразия. Тропические леса имеют значение для сохранения стабильности в развитых странах, но еще большее значение они имеют для развивающихся стран. По прогнозам, около 1 млрд человек умрут от голода в течение следующих 30 лет, если не прекра­тится истребление тропических лесов. Первое срубленное де­рево было началом цивилизации. Последнее дерево означало бы ее конец.

Леса гибнут не только вследствие пожаров или вырубки, их деградация идет повсеместно из-за кислотных дождей, поступающих в атмосферу, воду, почву. В Шварцвальде (Гер­мания) отмечены массовые повреждения и заболевания хвойных пород деревьев, дубов, берез, рябины, бука и платанов. Большинство ученых считают, что причина повреждений - кис­лотные дожди и загрязнение воздуха. По оценкам 1984 г., три четверти деревьев в Германии получили различные по­вреждения (рис. 8.16).

Рис. 8.16. Повреждения деревьев в лесах Германии (по П. Ревелль, 1995)

Аналогичные повреждения деревьев обнаружены в США в горах Аризондо, в штатах Вермонт, Нью Гемпшир, Северная Каролина, в Чехии, Польше, Швеции и других странах.

Болезни лесов в разных регионах имеют общие черты. Во-первых, все описанные регионы были охвачены кислотными дождя­ми. Во-вторых, в большинстве случаев поврежденные леса нахо­дятся на возвышенностях и значительную часть их окутывают облака, которые также могут иметь кислую реакцию (до рН=3,5). В третьих, из-за повышенной кислотности в высокогорных райо­нах из почв легко вымываются кальций и магний. В четвертых, химический анализ показал, что в листьях больных деревьев серы на 10% больше, чем в листьях здоровых. И, наконец, в воздухе в этих горных лесах было обнаружено высокое содер­жание озона, который может быть токсичным для деревьев. Появ­ление озона на горных склонах оказалось неожиданностью. Воз­можно, это объясняется реакциями с углеводородами (терпена­ми), выделяемыми хвойными деревьями. На солнечном свету тер­пены могут вступать в реакции с диоксидом азота, в результате чего выделяется озон. Итак, комплекс факторов: кислотные дож­ди; большая высота над уровнем моря; облачный покров; повы­шение кислотности и изменение минерального состава почв; наличие серы в листве; содержание озона в атмосфере - могут привести к гибели лесов и, как следствие, к экологической катастрофе в северном полушарии. Но леса - возобновляемые природные ресурсы и при сохранении устойчивости лесных эко­систем могли бы использоваться в течение длительного времени. Поэтому, как записано в документах Конференции ООН в Рио-де-Жанейро, назрела острая необходимость «принять достаточно решительные меры по сохранению многогранной роли и разно­образных функций всех видов лесов и лесных угодий на основе целостного и рационального подхода к устойчивому и экологи­чески безопасному развитию лесного хозяйства».

Растительный и животный мир планеты вместе с ее лесами, степями, реками, озерами, морями составляют гигантский суперорганизм. Поэтому, говоря о почвах и лесах, нельзя не кос­нуться растительного и животного мира. Многие виды растений и животных исчезают на наших глазах, некоторые из них человек даже не успел изучить.

В 1850-е годы выдающийся орнитолог А. Уилсон наблюдал, как стая странствующих голубей на четыре часа закрыла небо. Он подсчитал, что численность стаи превышала 2 млрд птиц, длина ее составила 240 миль, а ширина - 1 милю. В 1914 г. в зоопарке Цинциннати умерла последняя известная на Земле самка странст­вующего голубя - Марта, названная в честь Марты Вашингтон. Основ­ными причинами вымирания этого вида стали неконтролируемая промысловая охота, утрата мест обитания и источников пищи при уничтожении лесов под фермы и города.

Виды исчезают не только в результате их истребления, но и вследствие уничтожения природных экосистем, в которых они оби­тают. Каждый исчезнувший вид растений может унести с собой пять видов насекомых или других беспозвоночных животных.

Вымирание - естественный процесс, но с появлением сельского хозяйства около 10 тыс. лет назад скорость исчезновения видов резко возросла. По приблизительным оценкам, в период с 8000 г. до н.э. по 1975 г. средняя скорость исчезновения млекопитаю­щих и птиц возросла в 1000 раз и составила несколько сотен видов в год, а после 2000 г. составит десятки тысяч в год.

Такое исчезновение не может быть компенсировано видооб­разованием, так как для развития нового вида нужно от 2000 до 100000 поколений. По прогнозам ученых, уничтожение влажных тропических лесов может привести к исчезновению от 2 до 5 млн видов животных. И это при общем числе живущих на Земле около 10 млн видов!

В 1966 г. Международный союз охраны природы (более чем 100 стран) начал издавать Красную книгу. Еще в конце 80-х гг. в печальном списке растений и животных, находящихся под угрозой исчезновения, значились 768 видов позвоночных, 264 вида птиц, 250 видов растений. Сейчас в этом списке 4600 видов. В Красную книгу занесены лемуры, орангутанги, гориллы, белый журавль, кондор, морские черепахи, носороги, слоны, тигры, гепарды, синий кит, большая панда, медведь гризли, белый медведь, обыкновенный волк, американский бизон и многие другие.

Особенно хищнически истребляются промысловые животные: осетровые рыбы, морские котики, носороги, слоны, леопарды и многие другие. Если 20 лет назад в Африке обитало 60 тыс. носорогов, то сегодня их осталось не более 2 тыс. Поголовье слонов с 1990 г. сократилось в 4 раза.

Следует учитывать, что ряд видов обладает природными осо­бенностями, которые способствуют их исчезновению: медленная скорость размножения, крупный размер, особые районы обита­ния или размножения, особые привычки питания, строго установ­ленные пути миграции, определенный тип поведения.

Биологическое разнообразие растений и животных, суще­ствующих на Земле, - это не только условие сохранения систем жизнеобеспечения человека, но и сложнейшая нравственная про­блема. С ростом населения мы увеличиваем использование при­родных ресурсов, земель и воды для себя в ущерб всем другим живым существам. Не случайно большинство стран на Конференции ООН в 1992 г. подписали Конвенцию по сохранению биологического разнообразия, в рамках которой государства, обладая суверенным правом эксплуатировать биологические ресурсы своей территории, принимают на себя ответственность за сохранение их разнообразия. Это обусловлено как необхо­димостью сохранения целостности природных экосистем, так и тем, что растения, животные и микроорганизмы являются носителями генетического ресурса планеты. Биоразнообразие - основа функционирования экосистем, от которой зависит существова­ние всех живых организмов, будущее эволюции и генной инже­нерии. Каждая страна должна разработать национальную стра­тегию охраны биологического разнообразия и регулярно пред­ставлять в ООН доклады о состоянии работ в этом направлении.

Охрана и защита отдельных видов растений и животных от вымирания недостаточно эффективна. Из-за нехватки средств и квалифицированного персонала только некоторые виды могут быть спасены при помощи соглашений, законов, заповедников и зоопарков. Например, содержание 700 уссурийских тигров в зоопарках мира обходится почти в 2,5 млн долларов в год. Животные там вымирают и из-за узкородственного размножения. Поэтому специалисты должны решать, какие виды следует сохранить. Предпочтение отдают обычно тем видам, которые имеют большую вероятность выживания, наибольшую экологическую значимость для экосистемы и могут быть полезны для сельского хозяйства, медицины, промышленности. Но большинство биологов считают, что лучшим подходом является экосистемный подход.

Экосистемный подход - это учреждение и поддержание всемир­ной системы резерватов и охраняемых территорий, которые должны охватывать не менее 10% суши (сейчас они занимают около 3% суши). Основная цель такого подхода - охрана и регулирование экосистем в целом, а не конкретных видов, как это практикуется в настоящее время при видовом подходе к охране диких животных. Экосистемный подход дешевле, чем охрана и регулирование численности отдельных видов. Резерваты станут местами обитания растений и животных, находящихся сейчас в ботанических садах, зоопарках и прочих неестественных условиях обитания. Кроме того, их можно использовать для исследовательских и образовательных целей.

В заключение напомним, что существуют разные точки зрения на охрану природы. Многие до сих пор придерживаются антропоцентрического взгляда на мир, т.е. считают, что при­роду надо охранять только из-за ее реальной или потенциальной пользы для людей. Другие имеют биоцентрическое мировоззрение и убеждены, что человек в биосфере не более важен, чем прочие виды. Поэтому недостойно и преступно ускорять уничтожение других видов в угоду себе. В последнее время все больше завоевывает признание экоцентрический взгляд на охрану природы, сторонники которого считают, что оправданы только те действия, которые направлены на поддержание природных экосистем в целом - систем жизнеобеспечения Земли.

В данной главе мы рассмотрели лишь основные экологические проблемы, касающиеся всех стран и народов, т.е. проблемы глобального масштаба. Охрана природной среды не затра­гивалась в полном объеме - это предмет дисциплины «Охрана окружающей среды», которая входит в программу профессио­нального обучения. Во второй части учебника освещаются лишь некоторые вопросы прикладной экологии.

Состояние биосферы и болезни

Человек - лишь незначительная часть биосферы. На протяжении тысячелетий он стремился не столько приспособиться к природной cреде, сколько сделать ее удобной для своего существования. Только теперь люди осознали, что, подчиняя себе природу, они опасно изменяют условия обитания всех живых существ, включая самих себя. Химические, физические, биологические и другие виды загрязнений оказывают вредное влияние прежде всего на организм человека.

На здоровье влияет множество экологических факторов: болезнетворные микроорганизмы, загрязнение воздуха, воды, почвы, питание, погода, другие условия окружающего мира.

Охрана здоровья людей - проблема, которая приобрела глобальный характер раньше других экологических проблем. Еще в эпоху средневековья и раннего капитализма распространялись грозные эпидемии (гр. eoidemia - повальная болезнь) и пандемии (гр. pandemos - всенародный), против которых национальные меры были малоэффективны - потребовались согласованные международные действия. В 1881 г. Луи Пастер открыл принцип действия вакцин, вырабатывающих невосприимчивость организмов к некоторым заразным болезням. В 1883 г. И.И. Мечников создал теорию иммунитета (лат. immumitas -избавление, невосприимчивость). Однако до сих пор не удалось получить эффективных вакцин против малярии, гриппа, стафилококков, венерических болезней, не говоря уже о раке и СПИДе.

Появились новые болезни. Есть факты, говорящие о том, что некоторые ядовитые выбросы в воздух и водоемы влияют на наследственность. Растет число новорожденных с генетическими отклонениями от нормы. Очень велика детская смертность (рис. 9.1).

Ежегодно появляются десятки тысяч химических соединений действие которых на организмы неизвестно. По мнению многих ученых, уровень цивилизованности страны сегодня определяется не развитием техники, а продолжительностью жизни населения (рис. 9.2, 9.3). Чтобы не погибнуть, человечество должно принять срочные меры.

Рис. 9.1. Детская смертность в разных странах мира, число детей, умерших до 1 года, на 100 тыс. родившихся (по Ю.Н. Гладких, С.Б. Лаврову, 1995)

Рис. 9.2. Средняя продолжительность жизни в разных странах (по Ю.Н. Гладких, С.Б. Лаврову, 1995)

Рис. 9.3. Изменение продолжительности жизни населения России с 1961 по 1996 г.

Причины «средовых болезней» разнообразны. Основные факторы риска приведены в табл. 9.1

Таблица 9.1

Удельный вес основных факторов риска

Сферы	Группы факторов	Значение для здоровья – примерный удельный вес, %
Образ жизни	Курение; потребление табака, несбалансированное питание; употребление алкоголя; вредные условия труда; стрессовые ситуации; гиподинамия; плохое материально-бытовые условия; потребление наркотиков; злоупотребление лекарствами; непрочность семей; одиночество; низкий образовательный и культурный уровень; чрезмерная урбанизация	49-53
Генетика, биология человека	Предрасположенность к наследственным и дегенеративным болезням	18-22
Внешняя среда, природные условия	Загрязнение воздуха и воды канцерогенами; другие загрязнения воздуха и воды; загрязнение почвы, жилища; резкие смены погоды; повышенные гелиокосмические, магнитные и другие излучения	17-20
Здравоохранение	Неэффективность профилактических мероприятий; низкое качество медицинской помощи и ее несвоевременность	8-10

Статистика говорит, что 60-90% наиболее грозных раковых заболеваний человека обусловлено факторами окружающей среды: загрязнением канцерогенами (лат. camcer - рак) воздуха, воды, товаров, строительных материалов; качеством питания и лекарств, табаком, наркотиками, алкоголем и т.д. Рак - общечеловеческая проблема: около 2,9 млн случаев ежегодно регистрируется в развитых странах и 3,0 млн - в развивающихся. Велика угроза здоровью со стороны бактериального и вирусного загрязнения воды и воздуха. Опасно влияние на здоровье разнообразных вредных веществ: ртути, кадмия, диоксинов, нитратов, пестици­дов, асбеста и многих других. Страшно то, что воздействие большинства так называемых средовых загрязнителей отдельный человек почти не может контролировать. Примерами могут служить радон, асбест и другие строительные материалы, радиация, загрязнение воздуха при выработке электроэнергии и т.д.

Экологические факторы, влияющие на здоровье людей, ус­ловно можно подразделить на биологические, химические, физические и факторы добровольного риска. Рассмотрим основные из них.

Биологические факторы риска

В окружающей человека природной среде обитает огромное число патогенных (гр. pathos - страдание) микроорганизмов природного и антропогенного происхождения, вызывающих различ­ные болезни. Их можно отнести к основной группе биологичес­ких факторов, влияющих на здоровье людей.

Инфекционные заболевания в современном мире ха­рактерны в первую очередь для слаборазвитых стран. Голод и лишения, несчастья и болезни - близнецы-братья. До недавнего времени в Азии, Африке и Латинской Америке были распрос­транены практически забытые в развитых странах оспа, чума, холера, желтая лихорадка, малярия. Сегодня, благодаря успе­хам медицины и фармакологии, ситуация изменилась в лучшую сторону. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) взяла на себя координацию всех мер, направленных на борьбу с болезнями. Свои достижения ВОЗ демонстрирует так: в приемной генерального директора висит плакат - «Оспы в мире больше нет». И это правда!

Но остаются малярия, корь, столбняк, дифтерия, туберкулез, полиомиелит, проказа, чума, шистозоматоз (переносчики – моллюски), сонная болезнь (переносчик - муха цеце), лептоспироз (водяная лихорадка) и др. В конце 80-х гг. около 270 млн жителей Земли болели малярией, 200 млн - шистозоматозом, 12 млн - проказой и т.д. Основная зона этих болезней – тропическая Африка. Но болезни не знают границ. Ежегодно в мире регистрируется 500-600 случаев чумы. В природе чума циркулирует среди более 260 видов грызунов и мелких хищников, поэтому о ее ликвидации говорить пока трудно.

Рост инфекционных заболеваний является индикатором социаль­но-экономического неблагополучия страны и отдельных регио­нов. Туберкулез относится к числу типичных социальных болез­ней. В России после длительного медленного снижения заболеваемости туберкулезом началось резкое ухудшение эпидемиологической ситуации (рис. 9.4)

Рис. 9.4. Заболеваемость туберкулезом в России, число случаев на 100 тыс. детей и подростков (Аналитический ежегодник, 1999)

Динамика заболеваемости кишечными инфекциями в России показана на рис. 9.5.

Рис. 9.5. Динамика заболеваемости (число заболеваний на 100 тыс. жителей) кишечными инфекциями в РФ; ОКИ - острые кишечные инфекции (Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды, 1995)

В нашей стране встречается также лептоспироз, возбудитель которого переносится обыкновенными мышами-полевками. Во мно­гих странах серьезная проблема - гепатит, несмотря на то, что ВОЗ разработала стратегию борьбы с этим заболеванием и активно помогает внедрению технологии получения вакцины в десятках стран. Наиболее массовой инфекцией остается грипп.

«Чума» XX века - синдром приобретенного иммунодефицита - СПИД. Страх перед этой болезнью не исчезает, а данное ей название «чума XX века» не утрачивает зловещей актуальности.

В 1990 г. эпидемия СПИДа охватила 156 стран, расположен­ных на всех континентах. Общее число больных, по мнению экспертов ВОЗ, составляло 600 тыс. человек, в 1997 г. называ­лась цифра более 1,7 млн человек, сейчас в мире зарегистрировано 30 млн человек. Около половины больных - в Америке, затем идут Африка, Европа, Азия, Австралия. После 2000 г. ожидается около 40 млн носителей вируса СПИДа. Эта болезнь поражает иммунную систему человека, делает ее неспособной сопротивляться смертоносному вирусу. По литературным данным, основные ее симптомы таковы: 1) увеличение лимфатических узлов; 2) длительное беспричинное повышение температуры - от 37 до 39 °С; 3) прогрессирующая потеря веса; 4) частые гнойные поражения; 5) длительное расстройство стула. Главными распространителями СПИДа являются наркоманы, гомосексуалисты и проститутки. По данным П. Ревелль и Ч. Ревелль (1995), в Нью-Йорке почти каждый четвертый житель в возрасте от 25 до 44 лет заражен этой болезнью. СПИД отличается от других болезней тем, что в его распространении решающую роль играет нравственное и духовное состояние общества. Социальные пороки обще­ства служат благодатной почвой для распространения СПИДа. В России зарегистрировано 350000 больных СПИДом.

По данным Комитета по здравоохранению, только в Санкт-Петербурге в 1998 г. было зарегистрировано 450 ВИЧ-больных. Для сравнения: в Калининграде - 2000, в Нижнем Новго­роде - 1000, в Краснодаре и Сочи около 1500. По оценоч­ным данным, в Санкт-Петербурге проживает около 6000 зараженных ВИЧ. Средний возраст ВИЧ-инфицированных - 23 года.

В настоящее время во многих странах мира действуют обще­национальные программы борьбы со СПИДом; в нашей стране такая программа только создается. Она обязательно должна включать нравственное воспитание молодежи, пропаганду здорового образа жизни и разъяснительную профилактическую работу в школе и среди всего населения.

Создание вакцины против СПИДа осложняется отсутствием живой модели, т.е. животных, обладающих иммунной системой, сходной с иммунной системой человека. Даже если ученым будет сопутствовать удача и вакцина будет найдена, для победы над зловещей болезнью потребуется еще много времени.

Химические факторы

Последствия химических загрязнений биосферы для человека зависят от их природы, концентраций и времени действия. Реакция организма на загрязнения зависит от возраста, пола, состояния здоровья. Наиболее уязвимы дети, пожилые и больные люди. При систематическом поступлении в организм даже небольших коли­честв токсичных веществ могут наступать хронические отравления, признаками которых являются нейропсихические отклонения, утом­ление, сонливость или бессонница, апатия, ослабление внимания, забывчивость, колебания настроения и др. Сходные признаки наблюдаются и при радиоактивном загрязнении среды, превыша­ющем нормы. Высокотоксичные соединения часто приводят к хро­ническим заболеваниям различных органов и нервной системы; действуют на внутриутробное развитие плода, вызывая различные отклонения у новорожденных. Медики устанавливают прямую связь между ростом числа больных аллергией, бронхиальной астмой, раком и ухудшением экологической обстановки в регионе.

Канцерогены вызывают особую озабоченность людей. Уста­новлено, что многие вещества (хром, никель, бериллий, бенз(а)пирен, асбест, табак и др.) являются канцерогенными. Еще в прошлом веке рак был почти неизвестен у детей, сейчас он встречается среди них довольно часто. В США наибольшее число заболеваний раком легких приписывается курению, а наименьшее - работе в некоторых отраслях промышленности. Пища, воздух и вода также могут содержать токсичные и канцерогенные вещества, представ­ляющие опасность для человека. Примерная доля заболеваний ра­ком в мире от разных причин приведена в табл. 9.2.

Интересно, что процент заболеваний той или иной формой рака различен в разных регионах и разных группах населения. На северо-востоке США высока доля раковых заболеваний ротовой полости, горла, пищевода, гортани и мочевого пузыря, но преимущественно у мужчин. Очевидно, это связано с высокой концентрацией химических производств, на которых работают в основном мужчины. В районе Линьсянь в Китае встречается рак пищевода, в Японии обычен рок желудка, рак печени - проблема Африки и юго-восточной Азии (но редко встречается в других частях мира). Поэтому можно предполагать, что рак вызывается сочетанием каких-то условий окружающей среды в разных районах.

Таблица 9.2

Заболевания раком от разных причин (по данным П. Ревелль, Ч. Ревелль, 1995)

Причина заболевания	Доля от числа заболевших, %
Курение
Пища
Условия работы
Спиртные напитки
Ультрафиолетовые, природные рентгеновские и космические лучи
Загрязнение воздуха и воды
Лекарства, рентген
Пищевые добавки
Пенопласт, асбест, трихлорэтилен (аэрозоли), некоторые красители для волос и другие потребительские товары
Причины, не связанные с окружающей средой (травмы, инфекции, беременость, роды)

Многие канцерогены могут вызывать необратимые изменения в генах, называемые мутацией (лат.mutatio - изменение, перемена).

Сегодня отсутствуют надежные способы для испытания 9000 производимых в настоящее время синтетических веществ, число которых ежегодно увеличивается на 500-1000. В США, например, по данным Национального института профессиональной безопасности и здоровья, каждый четвертый рабочий, т.е. почти 22 млн человек, может подвергаться действию токсичных веществ: ртути, свинца, пестицидов, асбеста, хрома, мышьяка, хлороформа и др. Не составляют исключения и служащие, которые подвергаются воздействию вредных веществ в воздухе, так же как и семьи рабочих, контактирующих с этими веществами через рабочую одежду.

В России заболеваемость всеми формами рака постоянно растет, особенно в Северном и Дальневосточном экономических районах (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Динамика заболеваемости всеми формами рака в России, число случаев на 100 тыс. населения (Аналитический ежегодник, 1999)

Диоксины - группа хлорсодержащих органических веществ, которую в последние годы считают наиболее экологически опас­ной. В группу диоксиноподобных соединений входят суперэкотоксиканты - универсальные клеточные яды, поражающие все живое. Пик выброса диоксинов пришелся на 60 - 70-е гг. Диоксины не производятся промышленно, они образуются при производстве других химических веществ - синтезе гексахлорфенолов, гербицидов и др. Источниками диоксинов являются также сточ­ные воды предприятий целлюлозно-бумажной, металлообрабаты­вающей, электронной, радиопромышленности и др., использую­щих для обезжиривания хлорорганические растворители. Кроме того, диоксины попадают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей, при хлорировании питьевой воды, горении «техно­генной» древесины, сжигании галогенсодержащих и бытовых отходов и т.д. Загрязнение среды возникает и при промышлен­ных авариях. Наиболее известна авария в городе Севезово (Италия) в 1976 г. с большим выбросом диоксинов в результате нарушения правил захоронения отходов. Исследователи Милан­ского университета наблюдали 37000 жителей этого города - среди них был зарегистрирован 891 случай рака.

В 1968 г. в Японии, а в 1979 г. на Тайване были отмечены массовые пищевые отравления рисовым маслом, загрязненным диоксинами. Пострадало более 4000 человек; в печени было выявлено высокое содержание диоксинов (болезнь Юшо-Ю-Ченг).

Диоксины способны влиять на репродуктивную систему. У рабочих, занятых в производстве хлорфенолоксигербицидов, отмечается импотенция, а у их жен - повышенная частота выкидышей.

Сегодня мы еще не представляем реальных масштабов диоксиновой опасности. В 1994 г. в России разработана и представлена в Правительство РФ целевая программа «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов». Первый этап программы направлен на создание нормативно-правовой базы, формирование сети аналитических центров по контролю за содержанием диоксинов, разработку рекомендаций по локализации и снижению поступления этих токсикантов от известных источников, а также на меры по реабилитации территорий и населения в наиболее диоксиноопасных регионах России. Кроме того, разработаны технологии по удалению диоксинов из воды на основе сорбции на гранулированных активных углях, которые уже используются на водопроводах Уфы и Москвы.

Продукты питания и лекарственные препараты могут, содержать вещества, оказывающие вредное воздействие на здоровье людей. До 40% смертей от рака можно связать с питанием или приготовлением пищи. Даже обжаривание мяса может приводить к образованию канцерогенных веществ. Излишний жир иногда стимулирует выработку гормонов, способствующих возникновению рака молочной железы. Избыточное потребление соли может приводить к появлению гипертонии, избыток сахара к порче зубов и т. д. Добавки и загрязнения, присутствующие в продуктах, медикаментах и косметических товарах, способны также вызывать различные заболевания. Американцы, например, потребляют около 68 кг пищевых добавок в год на душу населения, большую часть из которых составляют соль, сахар и его заменители. Приблизительно 4 кг приходится на горчицу, перец, пекарный порошок, дрожжи, казеин, карамель и 0,5 кг - на 2000 других добавок, используемых для окрашивания, консервации и улучшения вкуса продуктов.

В медикаменты тоже вводят примеси для маскировки горечи или иного неприятного вкуса. Красители и ароматизаторы используются также для замены дорогих натуральных компонентов. Например, вместо натурального сока в ароматизированные безалкогольные напитки часто добавляется заменитель. Фактически целые группы продуктов, в том числе и диетических, вероятно, не могли бы существовать без добавок, которые придают им приятный вкус, цвет и способность долго сохраняться. Но как бы аргументированно не обосновывалось применение добавок, не­обходима уверенность в том, что они безвредны. В США было испытано около 450 химических добавок, 80% из которых были объявлены безвредными, 14% - вероятно безвредными и около 5% - сомнительными. В 1978 г. центр «Наука в интере­сах общества» (США) опубликовал перечень пищевых добавок с оценкой их безопасности.

Споры вызывают и синтетические заменители сладких ве­ществ. В США в 1976 г. было продано 2,27 млн кг сахарина. Но сахарин, как и другие заменители сахара, может вызывать рак мочевого пузыря у крыс. Подозрения на канцерогенность сахарина привели, с одной стороны, к запрету его использова­ния в некоторых продуктах, а с другой - к многочисленным протестам против его запрета. Люди считали, что если имеется какой-то риск, то они хотели бы об этом знать, а затем сами решать, как поступать. В США уступили давлению и разрешили продавать сахарин, но с предупреждением о его «умеренной» канцерогенности, а в Канаде с 1977 г. он запрещен в пищевых продуктах.

Использование пищевых красителей также возможно только в соответствии с утвержденными списками. В качестве консерван­тов мяса и рыбы обычно применяют нитраты NО₃ и нитриты NО₂. Они предотвращают рост бактерий, вызывающих пищевые отравления (например, ботулизм); придают мясу характерную розовую окраску и особый вкус, к которому люди привыкли. Много нитратов поступает в организм с овощами. Нитраты и нитриты не безвредные соединения. Нитриты, например, реаги­руя с гемоглобином, превращают его в метгемоглобин, не спо­собный переносить кислород. При инактивации 70% гемоглобина в крови наступает смерть. Поэтому устанавливается предельное содержание нитритов в пищевых продуктах.

Но даже некоторые витамины (особенно А и Д) при передозировках могут накапливаться в организме до токсических уровней. Съедобные природные продукты (грибы, некоторые растения; плесневые грибки, появляющиеся в крупах, орехах, кукурузе, пшенице и др.) могут синтезировать для своей защиты токсические вещества, многие из которых обладают канцерогенным, тератогенным (гр. teras - уродство, genos – происхождение) и мутагенным действием.

В 1982 г. Комитет по питанию и раку США дал следующие рекомендации по питанию: 1) уменьшить количество жиров в среднем рационе на 30%; 2) включать в рацион овощи, фрук­ты, крупяные продукты, особенно богатые витамином С (цитру­совые) и b-каротином (желто-оранжевые листовые овощи и капусту); 3) употребление консервированных продуктов, солений, овощей свести к минимуму; 4) спиртное употреблять только в меру (особенно курильщикам) из-за угрозы рака, цирроза печени, гипертонии и тяжелых последствий для новорожденных детей.

Основы экологического права

В 1991 г. был принят закон РФ «Об охране окружающей природной среды» (Закон ООПС), который является головным законодательным актом прямого действия. Это означает, что нормы других законов по охране природы не противоречить данному законодательному акту. Под природой понимается природная среда как объективная реально существующая независимо от человека как следствие эволюционного развития материального мира и состоящая из естественных экосистем. Под окружающей средой в юридическом смысле понимается часть природной среды, преобразованная антропогенной деятельностью. Природа и окружающая среда создают окружающую природную среду, внутри которой живет и действует человек. Рассмотрим основные положения Закона ООПС.

Объекты охраны окружающей природной среды согласно статье 4 Закона делятся на природные объекты, природные ресурсы и природные комплексы.

Природные объекты - это земля, недра, воды, леса, животный мир, воздух.

Земля в юридическом значении - это плодородный слой почвы. Земельный фонд РФ составляет свыше 1707 млн га (рис. 10.1). Головным актом по охране земельного фонда является Земельный кодекс РФ (ЗК), принятый также в 1991 г.

Недрами называется часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя до глубин, доступных для геологического изучения, освоения и добычи полезных ископаемых. В 1990 г. добывала 17% нефти, 25% газа, 15% угля и 14% железной руды от объема полезных ископаемых, добываемых в мире. Регулирует отношения по использованию и охране недр головной закон РФ «О недрах» (1992). Но это скорее экономический, чем экологический закон. В охране недр много сложных и неразрешенных проблем: захоронение токсичных и радиоактивных отходов, истощение драгоценного сырья, утилизация отвалов пород и др.

Рис. 10.1. Земельный фонд России

Воды в законодательстве определяются как ограниченный при­родный ресурс: реки, озера, моря, океаны, подземные источни­ки, ледники. Охрана природных вод регулируется Водным кодексом РФ (ВК), принятым в 1995 г. Структуры водного фонда и водопользования России показаны на рис. 10.2.

Рис. 10.2. Структуры водного фонда и водопользования России

Леса - это совокупность древесной, кустарниковой и травянистой растительности на землях лесного фонда. Они выполняют многообразные экологические, культурно-оздоровительные и экономические функции: почвозащитные, климатообразующие, водоохранные, рекреационные, лечебные, эстетические; поставляют древесину, травы, техническое сырье; служат кормовыми угодьями и др. Охране лесов посвящены Основы лесного законодательства РФ (1993).

Животный мир - все животные организмы: от низших до высших. Федеральный закон РФ «О животном мире» (1995) предусматривает пять основных требований: сохранение видового разнообразия, охрана среды обитания и условий размножения, сохранение целостности сообществ, рациональное использование и регулирование численности.

Атмосферный воздух - это, по существу, среда, которая окружает человека. Все положения Закона ООПС в полной мере относятся к воздуху, что исключает надобность в специальном законе о воздухе.

Природные ресурсы - источники потребления природы человеком. Относительно ресурсов используется термин рациональное природопользование. Ресурсы делят на исчерпаемые и неисчерпаемые, возобновляемые и невозобновляемые (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Классификация природных ресурсов

В одном природном объекте может быть сосредоточено несколько видов природных ресурсов. Например, лес - совокупность многих ресурсов: древесины, смол, другого технического сырья, животных и растительных пищевых продуктов, кислорода и др. Поэтому рациональное использование природных ресурсов помогает и охране природных объектов в целом.

Природные комплексы - территории, на которых функционирует несколько природных объектов, находящихся под охраной зако­на. К ним относятся и особо охраняемые территории: заповедники, заказники, национальные парки, лесопарки, редкие ландшафты.

Человек - составная часть природы, что делает его непосредственным и главным объектом охраны. Человек рас­сматривается Законом ООПС и как субъект воздействия на окружающую природную среду, несущий ответственность за по­следствия своей деятельности, и как объект такого воздействия, наделенный соответствующими правами и гарантиями.

Управление в области охраны окружающей природ­ной среды. По Конституции РФ природопользование и охрана окружающей природной среды находятся в совместной компе­тенции Федерации и субъектов Федерации. Структура органов экологического управления РФ показана на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Органы экологического управления РФ

Дата добавления: 2015-07-20