1. Природное загрязнение окружающей среды.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени
ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
Редакция № 1
Учебно- методические материалы
Дисциплины «Глобальная экология»для От 30. 09.2015г
студентов
П 042-14.4.05.1.20.27/032015
УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ДИСЦИПЛИНЫ
«Глобальная экология»
для студентов по специальности 5В0060800- «Экология»
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ
Семей
2015
Содержание
1.
2.
3.
4.
5.
Глоссарии
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа студентов
Перечень экзаменационных вопросов
2
ПЕРЕЧЕНЬ И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО
КОМПЛЕКСА ДИСЦИПЛИНЫ
1. ГЛОССАРИЙ
АБИОСФЕРА - 1) слои литосферы, не испытывающие и ранее никогда не подвергавшиеся какому бы
то ни было влиянию живых организмов или биогенных веществ; 2) то же, что А-1, и такие же пространства околоземного космоса, где практически нет газов порожденных биосферой Земли.
АБРАЗИЯ - разрушение берегов и прибрежных частей дна крупных водоемов (морей, озер, водохранилищ) волнами и прибоем. Интенсивность А, зависит от степени воздействия волн. Возникает при крутизне исходного откоса прибрежной части дна более 0,01. А. наблюдается также по берегам всех водоемов
и
водотоков
от
волн,
поднимаемых
проходящими
моторными
судами.
АБСОРБЕНТ - жидкость или твердое тело, поглощающее газ, растворенное вещество или энергию во
всем
своем
объеме
(ср.Адсорбент).
АБСОРБАЦИЯ - поглощение вещества или энергии всей массой (объемом) поглощающего тела (другого вещества); газа - жидким или твердым веществом, любого загрязнителя - ими же; ослабление света
при
прохождении
через
вещество,
поглощение
звука
телами.
АВИФАУНА - 1) перечень видов птиц, постоянно, сезонно или случайно живущих, а также оказавшихся
(залетевших)
на
данной
территории;
2)
птицы
какой-то
местности.
АВТОГЕНЕЗ - самопроисхождение, эволюция в результате действия внутренних факторов.
АВТОТРОФ(Ы) - организмы, синтезирующие из неорганических соединений органические вещества с
использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся при химических реакциях. К.А. относятся высшие растения (кроме паразитных и сапрофитных), водоросли, некоторые бактерии (пурпурные, железобактерии, серобактерии и др.) А. противопоставляются гетеротрофом. В пищевой цепи А.
служат
продуцентом.
АГРОЦЕНОЗ - созданное с целью получения с.-х. Продукции и регулярно поддерживаемое человеком
биотическое сообщество, обладающее малой экологической надежностью, но высокой урожайностью
(продуктивностью) одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных.
АГРОЦЕНОЛОГИЯ (АГРОЭКОЛОГИЯ) - научная дисциплина об агроценозах, рассматривающая в
качестве центрального объекта вил или сорт, ради которого создается агроценоз.
АДАПТАЦИЯ - 1) эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей (биол.); 2) любое приспособление органа,
функции или организма к изменяющимся условиям среды (мед.); 3) совокупность реакций (живой) системы, поддерживающих ее функциональную устойчивость при изменении условий среды, окружающих
эту
систему.
АККЛИМАТИЗАЦИЯ - 1) комплекс мероприятий по вселению вида в новые места обитания, проводимый в целях обогащения естественных или искусственных сообществ полезными для человека организмами (иногда такое толкование считается устаревшим); 2) приспособление вида (или организма) в
смысле его адаптации к новым условиям существования, в которые он попал с искусственным его переселением; 3) процесс адаптации- интродуцированного вида к существованию в новых условиях, заключающийся в образовании генетически специфичной популяции перемещенного вида в недрах местного
биоценоза и преобразовании в результате этого структуры биологического сообщества.
АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ БИОЛОГИЧЕСКАЯ - интенсивность жизненных процессов в почве. Выражается общим количеством микроорганизмов на 1 г почвы или количеством углекислоты, выделяемой
в
единицу
времени
(дыхание
почвы).
АОТРОПОГЕН - последний из геологических периодов от возникновения рода Человек до современности
продолжительностью,
по
разным
воззрениям
от
1,8
до
5,5
млн.лет.
АНТРОПОГЕНЕЗ - 1) изменение и саморазвитие природных объектов и явлений под воздействием
человеческой деятельности (экол.); 2) происхождение человека, становление его как вида, т.е. процесс
историко-эволюционного формирования физического облика людей (включая расообразование), развития их трудовой деятельности, речи, а также общества в ходе социогенеза (антр.).
АНТРОПОГЕОЦЕНОЗ - регионально ограниченное системное воздействие между хозяйственным
коллективом людей и освоенной ими территорией (термин применяется для ранних этапов человеческой
истории).
АНТРОПОСФЕРА - 1) земная сфера, где живет и куда временно проникает (с помощью спутников и
3
т.р.) человечество; 2) сфера Земли и ближнего Космоса, которая наибольшей степени прямо и косвенно
видоизменена человеком в прошлом и будет еще больше изменена людьми в будущем; 3) используемая
людьми часть биосферы (географической, ландшафтной оболочки). Синоним: социосфера.
АРЕАЛ - область распространения; 1) систематической
группы живых организмов (вида, рода и
т.д.); 2) определенного типа сообществ; 3) сходных условий; 4) сходных объектов (населенных мест и
т.п.).
АУТ(О)ЭКОЛОГИЯ - экологическая дисциплина, изучающая взаимоотношения организма (вида, особи)
с
окружающей
его
средой.
Ср.
Синэкология.
АЭРОПЛАНКТОН
организмы,
парящие
(взвешенные)
в
воздухе.
АЭРОСФЕРА - земная оболочка, состоящая из атмосферы-1 почвенного и подпочвенного воздуха
(подземной
тропосферы).
БАЛАНС ВОДНЫЙ - соотношение приходной и расходной частей круговорота воды на каком-то пространстве
вплоть
до
планеты
в
целом.
БАЛАНС КИСЛОРОДНЫЙ - соотношение между количеством кислорода, выделяемого растениями
при фотосинтезе (и частично освобождаемого в ходе спонтанных химических реакций в земной коре) и
потребляемого живыми организмами в ходе дыхания, идущего на процессы гниения, окисления неорганических
веществ
и
используемого
в
промышленности.
БАНК ДАННЫХ - информационно-справочная система, содержащая накопленную и поддерживаемую
в рабочем состоянии совокупность сведений (базу данных) и машинных программ, необходимых для
решения
определенного
набора
задач.
БИОГЕНЕЗ - 1) образование органических соединений живыми организмами; 2) утверждение, что все
живое происходит только от живого. Противопоставляется взглядам о самозарождении организмов. Ср.
Абиогенез.
Возникновение
жизни.
БИОГЕОЦЕНОЗ - эволюционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей
их абиотической среды, характеризующаяся определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществом и информацией. В экосистемно-таксономическом смысле при таком понимании
Б
элементарная
экосистема
и
геосистема.
БИОСФЕРА (ЭУБИОСФЕРА, СОБСТВЕННО БИОСФЕРА) - нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы Земли, населенные живыми организмами, "область существования
живого вещества" (В.И.Вернадский); оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмом проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Б- самая крупная (глобальная)
экосистема Земли - область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете.
БИОТОП - 1) относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом;
2)
синоним
местообитания
вида
и
стации.
БИОЦЕНОЗ - 1) сообщество из продуцентов, консументов и редуцентов, входящих в состав одного
биогеоценоза и населяющих один биотоп; 2) системная совокупность живого, характеризующаяся
определенным балансом между перечисленными выше живыми экологическими компонентами; 3) любое сообщество взаимосвязанных организмов, живущих на каком-либо участке суши или водоема
("безразмерное"
понятие;
биоценоз
норы,
биоценоз
болотной
кочки
и
т.п.).
БИОНИТЕТ - экономически значимая, как правило, сравнительная натурная характеристика (богатство почв, выход древесины с 1 га, легкость добычи минерального сырья и т.п.) хозяйственно ценной
группы объектов или угодий, отличающихся от др. подобных образований. Наиболее известны Б. леса и
Б.
почвы.
ВАЛЕНТНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - характеристика способности вида живого существовать в
разнообразных
условиях
среды.
ВЕЩЕСТВО БИОГЕННОЕ - 1) химическое соединение, возникшее в результате жизнедеятельности
организмов (но не обязательно входящее в состав их тел); 2) химический элемент или соединение, необходимое
для
поддержания
жизни.
ВЕЩЕСТВО БИОКОСНОЕ - вещество, "которое создается одновременно живыми организмами и
косными процессами" и является "закономерной структурой из живого и косного вещества.
ВЕЩЕСТВО ЖИВОЕ - совокупность тел живых организмов населяющих Землю вне зависимости от
из
систематической
принадлежности.
ВЕЩЕСТВО КОСНОЕ - "образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует".
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ - влияние окружающей организм абиотической и
4
биотической среды, в том числе особей того же вида на организм и обратное воздействие организма на
среду
его
обитания.
ВЗРЫВ ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ - резкое увеличение народонаселения, связанное с изменением социально-экономических
или
общеэкологических
условий
жизни.
ВЗРЫВ ПОПУЛЯЦИОННЫЙ - резкое, многократное, как правило, относительно внезапное увеличение численности особей какого-либо вида, связанное с выключением обычных механизмов ее регуляции.
ВИРУСЫ - неклеточные формы жизни, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри этих клеток В. - внутриклеточные паразиты на генетическом уровне.
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА - содержание в воздухе водяного пара. Характеризуется абсолютной и относительной влажностью, дефицитом влажности и упругостью водяного пара, точкой росы и удельной
влажностью.
ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ - величина, характеризующая содержание в почве влаги в твердом, жидком и
газообразном состоянии. Выражается в процентах от веса сухой почвы или в процентах от объема почвы
(объемная
влажность).
ВОДА ОЧИЩЕННАЯ - вода, доведенная до содержания в ней количества примесей, не превышающего
естественного
фона
или
допустимой
величины.
ВОДА ПИТЬЕВАЯ - вода, в которой показатели бактериальных органолептических свойств и степени
токсичности химических веществ находится в пределах норм питьевого водоснабжения.
ВОДА ТЕХНИЧЕСКАЯ -вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования
в
народном
хозяйстве.
ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения - специализированное учреждение Организации Объединенных Наций, деятельность которой направлена на борьбу с особо опасными болезнями, разработку
международных
санитарных
правил
и
др.
ВОЗДЕЙСТВИЕ АНТРОПОГЕННОЕ - 1) влияние человечества на окружающую среду, но не обязательно прямое; 2) сумма прямых и опосредованных (косвенных) влияний человечества на окружающую
его среду; 3) фактор, вызвавший ( в сумме с другими) формирование человека как биосоциального существа.
ВОЗМЕЩЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ЭКОНОМИЧЕСКОЕ - замена утраченных ресурсов с
помощью
усиленного
поиска
их
новых
источников.
ВОЗМЕЩЕНИЕ УЩЕРБА (ВРЕДА) В ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ - 1) компенсирование дополнительных затрат одного природопользователя другим природопользователем. Ущерб (вред) возникает в
результате изменения количества и ухудшения качества природных ресурсов и или др. внешних условий технологических процессов; 2) компенсация физическим лицам (гражданам) потерь, возникших от
ухудшения их здоровья или условий ведения личного (частного) хозяйства в результате загрязнения
окружающей среды или иного ее неблагоприятного изменения. Проводится виновниками ущерба (вреда) - юридическими лицами (предприятиями) и отдельными гражданами.
ВОСПИТАНИЕ ПРИРОДООХРАНИТЕЛЬНОЕ (ПРИРОДО-ОХРАННОЕ) - воздействие на сознание в процессе формирования (социализации) личности с целью выработки природоохранительных социально-психологических установок.
ВОСПИТАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ (населения) - воздействие на сознание в процессе начального
формирования (социализации) личности и последующее время с целью выработки социальнопсихологических установок и активной гражданской позиции бережного отношения к совокупности
природных и социальных благ (природным ресурсам, условиям окружающей человека среды, памятникам культуры, экосистемам всех уровней иерархии - до глобальной биосферы, видам живого, отдельным
их
популяциям
и
т.д.0.
ГЕОБИОЛОГИЯ - 1) научное направление, исследующее взаимодействие организмов с неорганической природой; 2) в узком смысле - научное направление, изучающее жизнь в земной коре (включая
почву).
ГЕОГИГИЕНА - научная дисциплина, исследующая медицинские аспекты глобальных последствий
деятельности человека; прямые воздействия его на здоровье и опосредованные изменениями в экосистемах.
ГЕОЭКОЛОГИЯ - раздел экологии (по другим воззрениям - географии), исследующий экосистемы
(геосистемы) высоких иерархических уровней - до биосферы включительно. Синонимы: ландшафтная
экология,
иногда
биогеоценология.
5
ГЕТЕРОТРОФНОСТЬ - способность питаться готовыми органическими веществами им неспособность
синтезировать
органические
вещества
на
неорганических.
ГОМЕОСТАЗ (ИС) - состояние внутреннего динамического равновесия природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением основных ее структур, вещественно-энергетического состава и
постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов. Г. характерен и необходим для всех природных
систем
от
космических
до
организма
и
атома.
ГУМУС - органическое вещество почвы, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов. В гумусе содержится основные элементы
питания растений. Гумус имеет темную окраску. Он состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гумина
и
ульмина.
Возникает
в
результате
гумификации.
ДЕГРАДАЦИЯ ЛАНДШАФТА- его естественное или антропогенное упрощение, снижение хозяйственного
и
эстетического
потенциала
вплоть
до
превращения
в
пустошь.
ЗАБОЛАЧИВАНИЕ -повышение влажности грунтов и почв вследствие затрудненного стока, поднятия
грунтовых вод, близкого их залегания или ухудшения условий испарения (например после лесных пожаров.) Сопровождается изменением растительности, наземного животного мира, почвенной фауны,
микрофлоры, режима химических реакций и самого характера почв, превращающихся в переувлаженные,
заболоченные
и
болотные.
ЗАКОН(Ы) МИНИМУМА (Ю.Либиха) - основной закон: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. жизненные возможности лимитируют
экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.
ИММИГРАЦИЯ – 1) вселение в какую-то местность организмов, здесь раньше не обитавших. Может
происходить волнами, т.е. повторно или с чередующимися усилениями и ослаблениями. 2) – вселение
граждан одного государства на постоянное или длительное жительство в пределы территории др. государства.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ИНТЕНСИВНОЕ – 1) для возобновимых ресурсов
эксплуатация их с интенсивностью, близкой к скорости их самовосстановления на данной территории
(напр.добыча всего прироста стада диких копытных); 2) для невозобновимых ресурсов эксплуатация
значительной
части
общего
их
запаса
или
объема
экономического
восполнения.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ НЕРАЦИО-НАЛЬНОЕ - недостаточно определенное терминологическое словосочетание, обозначающее, как правило неполное извлечение природных
ресурсов, лишь частичную утилизацию изъятого из природы и нанесенного существенного ущерба природной
среде
отраслям
хозяйства,
базирующимся
на
том
же
ресурсе.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РАЦОНАЛЬНОЕ - неопределенное терминологическое словосочетание, в самом общем смысле обозначающее максимально полное извлечение из природного ресурса всех полезных продуктов с нанесением вреда отраслям хозяйства, базирующимся на
том же ресурсе, и состоянию природной среды, необходимой для жизни и поддержания здоровья человека.
КАДАСТР - систематизированный свод данных, включающий качественную и количественную опись
объектов или явлений, в ряде случаев с их экономической (эколого-социально-экономической) оценкой.
Содержит их физико-географическую характеристику, классификацию, данные о динамике, степени
изученности и эколого-социально-экономическую оценку с приложением картографических и статистических материалов. Может включать рекомендации по использованию объектов или явлений, предложения мер по их охране, указания на необходимость дальнейших исследований и др. данные.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ - деление загрязнений по градациям, имеющим различное значение для человеческого общества (происхождению или источникам возникновения, химическому составу и свойствам, физическим показателям, вредности для людей, природных объектов хозяйства, отдельных
его
отраслей
и
т.п.).
КОНСУМЕНТ - организм, питающийся органическим веществом (все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения). То же, что и гетеротроф, но и иной системе классификации;
автотроф
-гетеротроф,
продуцент-консумент-редуцент.
КОНЦЕНТРАЦИЯ - 1) сосредоточение, скопление чего-то в одном месте ил вокруг одного центра; 2)
отношение массы вещества к его объему; 3) количество вещества, распределенное( растворенное, дисперное) в определенном количестве др. вещества. Единица К. в системе СИ-моль. куб.м.
ЛАНДШАФТ АНТРОПОГЕННЫЙ - ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью че6
ловека настолько, что изменена связь природных (экологических компонентов в степени, ведущей к
сложению нового по сравнению с ранее существовавшим на этом месте природного комплекса.
ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЕ РЕКРЕАЦИОННОЕ - формы и способы использования леса для рекреации.
Существует тенденция включать в Л.р. всю совокупность явлений, возникающих в связи с эксплуатацией леса для отдыха ( в том числе туризма), т.е. не только собственно лесопользование как процесс потребления благ для отдыха, но и как результат воздействия этого потребления на человека (терапевтический,
экономический
и
др.эффекты).
ЛИЦЕНЗИЯ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ - оплачиваемое разрешение на выброс определенного количества
вредных жидких или газообразных отходов заранее оговоренного или юридически установленного химического
состава.
Л.на
з.
выдаются
в
некоторых
капиталистических
странах.
МОНИТОРИНГ ГЛОБАЛЬНЫЙ - слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере
Земли и ее экосфере, включая все их экологические компоненты и предупреждение о возникающих экстремальных
ситуациях.
МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ (человека) СРЕДЫ - слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных
для
здоровья
людей
и
др.
живых
организмов.
НАГРУЗКА АНТРОПОГЕННАЯ - степень прямого и косвенного воздействия людей и их хозяйства
на природу в целом или на ее отдельные экологические компоненты и элементы (ландшафты, природные
ресурсы,
вид
живого
и
т.д.).
НООСФЕРА - букв. "мыслящая оболочка", сфера разума, высшая стадия развития биосферы, связанная
с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества с периодом, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития на Земле.
НООСФЕРОЛОГИЯ - учение о ноосфере, ее создании. Как и биосферология, термин нельзя признать
удачным. Лучше описательное словосочетание "учение о ноосфере", поскольку в Н. входят многочисленные
разделы
естественных,
общественных
и
технических
отраслей
знаний.
НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА СРЕДЫ (воды, воздуха, почв…) - установление пределов, в которых допускается изменение ее естественных свойств. Обычно норма определяется по реакции самого
чуткого к изменениям среды вида организмов (организма-индикатора), но могут устанавливаться также
санитарно-гигиенические
и
экономически
целесообразные
нормативы.
ОБУЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ - комплекс экологического воспитания, просвещения, образования
и пропаганды, создающий у человека экологическое мировоззрение и вооружающий его знанием места
человечества в природе, значения природных систем в его социально-экономическом развитии и личном благополучии каждого из людей. Обучение экологическое служит основой рационального природопользования.
ОЗОН - трехатомная молекула кислород, обладающая большой химической реактивностью и токсичностью.
ОПТИМУМ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ - соответствие критерию оптимальности - предельная мера экономического эффекта от принимаемого хозяйственного решения (максимум прибыли, минимум трудовых
затрат
и
т.д.)
ОЦЕНКА ЗЕМЕЛЬ -1) экономическая - см. Оценка природных ресурсов экономическая; 2) бонитировочная - определение производительности земель на основе оценки факторов их плодородия( урожайности
основных
районированных
культур,
обеспеченности
теплом,
влагой
и
т.п.)
ОЦЕНКА ЛАНДШАФТОВ РЕКРЕАЦИОННАЯ - определение общей предпочтительности того или
другого ландшафтов для целей отдыха, исходя из эстетической привлекательности, оптимальности природной среды для здоровья людей, природной комфортности, степени доступности и социальнопсихологической привязанности различных групп населения. Может включать в себя экономическую
оценку рекреационного ресурса.
ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ВНЕЭКОНОМИЧЕСКАЯ - определение экологической, гигиенической, социальной, социально-психологической (моральной и культурной), религиознокультовой и иной ценности объекта, обычно не выражаемой в экономических показателях.
ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ - определение денежной или товарной
ценности
объектов,
но
в
приложении
е
естественным
ресурсам.
ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ВНЕЭКОНОМИЧЕСКАЯ - то же, что и такая же оценка природных
объектов,
но
приложении
к
естественным
ресурсам.
ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ - определение их общественной полез7
ности, т.е. вклада данного ресурса (его единицы) в повышение уровня удовлетворения человеческих потребностей
через
производство
или
потребление.
ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ (ПРОЦЕССОВ) ВНЕЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ - то же, что и такие же оценки природных объектов (см.) с поправкой на длительность и интенсивность
явлений.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - определение состояния среды жизни или степени воздействия на нее
каких-то
факторов.
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКАЯ (В ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ) - определение экономического значения ( в денежных единицах, баллах или в натуральных величинах) ресурсов, объектов, изменений в
среде
жизни
или
экологических
условий
ведения
хозяйства.
ПДВ
(предельно-допустимый
выброс).
ПДД
(предельно-допустимая
доза).
ПДК
(предельно-допустимая
концентрация).
ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЕ - часть планирования народного хозяйства, охватывающая
чисто экономические вопросы его развития обычно как целого и по отраслям. Включает также территориальные
аспекты.
ПЛАСТИЧНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - степень (амплитуда) выносливости организма или их сообществ
к
воздействию
факторов
среды.
ПЛАТА ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ - денежное возмещение предприятиями социальноэкономического ущерба, наносимого хозяйству и здоровью людей от загрязнения среды. Зависит от состава и интенсивности техногенных выбросов. Принцип "загрязняющий - платит" широко используется
в
мировой
экономике.
ПЛОДОРОДИЕ (почвы) - способность почвы удовлетворять потребности растений в питательных веществах, воздухе , биотической и физико-химической среде, включая тепловой режим, и на этой основе
обеспечивать урожай с.-х. Культур, а также биологическую продуктивность диких форм растительности.
ПОКАЗАТЕЛЬ ЛИМИТИРУЮЩИЙ - предельная норма неблагоприятных свойств или вредного
воздействия.
ПОТРЕБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА ЭКОНОМИЧЕСКИЕ - группа потребностей человека по обеспечению материальной возможности удовлетворения всего остального комплекса потребностей в пределах
желаемого индивидуумом качества жизни. П.ч.э. включает обеспеченность рекреацией и всем необходимым
для
жизни
комплексом
природных
условий.
ПРАВИЛА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ - группа закономерностей, носящих черты естественноисторических
законом, нормативов и определяющих взаимосвязь организмов. ( в том числе человека) со средой.
ПРЕАДАПТАЦИЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ - технические и социально-экономические
предпосылки возникновения новых направлений развития общества, выражающиеся в существовании
зачатков будущих технологических и социально-экономических структур и реализующиеся в ходе исторического
процесса.
ПРОГРАММА ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ (человека) СРЕДЕ - межправительственная программа2, начатая по инициативе Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде.
РАЗВИТИЕ (РОСТ) ЭКОНОМИЧЕСКОЕ (ИЙ) - расширенное воспроизводство и постепенное качественное изменение производительных сил, науки, культуры и общего благосостояния общества, создающие
благоприятные
условия
для
всестороннего
развития
личности.
РАЗМЕР ЭКОСИСТЕМЫ - пространство (объем), при наличии которого возможно осуществление
процессов саморегуляции и самовосстановления совокупности составляющих экосистему средообразующих
компонентов
и
элементов.
РЕДУЦЕНТ(Ы) - организмы, главным образом бактерии и грибы, в ходе всей жизнедеятельности превращающие органические остатки в неорганические вещества.
РЕКРЕАЦИЯ - восстановление здоровья и трудоспособности путем отдыха вне жилища - на лоне природы или во время туристической поездки, связанной с посещением интересных для обозрения мест в
том числе национальных парков, архитектурных и исторических памятников, музеев. и т.п.
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ - искусственное восстановление плодородия почвы и растительного покрова после техногенного нарушения природы (открытыми горными разработками и т.п.).
РЕНТА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ - дополнительная прибыль (повышение рентабельности эксплуатации), возникающая в результате более благоприятного местоположения используемого природного ре8
сурса
или
большой
легкости
его
извлечения.
САЖА - твердый продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов.
СИМБИОЗ - совместная жизнь двух или более особей разных систематических групп, в ходе которой
оба партнера (симбионты)т или один из них получают преимущества в отношениях с внешней средой (
например
водорослей,
гриба
и
микроорганизмов
в
составе
тела
лишайника).
СРЕДА АНТРОПОГЕННАЯ - среда природная, прямо или косвенно, намеренно или непреднамеренно
измененная людьми, семантически термин означает среда, порожденная людьми" и "среда, порождающая
людей"
однако
принято
толкование,
приведенное
выше.
СРЕДА АБИОТИЧЕСКАЯ - все силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с
жизнедеятельностью
ныне
живущих
организмов
(включая
человека)
СРЕДА БИОТИЧЕСКАЯ - силы и явления природы, обязанные своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов (для эндопаразитов и ряда микроорганизмов С.б. - внутренняя
среда
организма-хозяина).
СРЕДА ОБИТАНИЯ - совокупность абиотических и биотических условий жизни организма.
ТЕХНООСФЕРА - 1) часть биосферы, коренным образом преобразованная человеком в технические и
техногенные объекты (здания, дороги, механизмы и т.п. в артеприродную среду); 2) часть биосферы (по
некоторым представлениям, со временем вся биосфера), преобразованная с людьми с помощью прямого и косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия социальноэкономическим потребностям человечества; 3) практически замкнутая регионально-глобальная будущая
технологическая система утилизации и реутилизации вовлекаемых в хозяйственный оборот природных
ресурсов, рассчитанная на изоляцию хозяйственно-производственных циклов от природного обмена
веществ
и
потока
энергии.
ТРЕБОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ (технологическая трактовка - комплекс требований к качеству
воздуха, вод, топлива, сырья, пищевой и промышленной продукции к технологии производства, технологическим
выбросам
и
методам
их
очистки
и
отвода.
УДОБРЕНИЕ - вещество или агент, создающие при внесении в почву или водоем условия для ускоренного
роста
и
развития
растений
и
микроорганизмов.
"ЧАСЫ" БИОЛОГИЧЕСКИЕ - физиологические механизмы, обуславливающие способность организмов реагировать на интервалы времени и явления, связанные с этими интервалами. Часы биологические
очень
важное
приспособление
организмов
к
условиям
среды.
ЮНЕП
Программа
ООН
по
окружающей
человека
среде.
ЮНЕСКО - (организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры) - межправительственная организация, образованная в 1946г. как специализированное учреждение ООН, содействующее укреплению мира и безопасности, способствующее сотрудничеству народов путем распространения образования, науки и культуры. Выпускает несколько десятков периодических и непериодических изданий на многих языках мира, в том числе по проблеме природопользования и охраны
природы ежеквартальной журнал "Природа и ресурсы". Штаб квартира ЮНЕСКО находится в Париже.
Важное значение ЮНЕСКО придает работе в области сохранения природных ресурсов, охраны окружающей человека среды. Для осуществления работ в этих направлениях осуществляется международные программы: Человек и биосфера, Международная гидрологическая программа и Международная
программа геологической корреляции.
2. ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ
9
Лекция № 1. Введение. Теоретические основы глобальной экологии.
Цель: рассмотреть предмет, задачи и цели глобальной экологии.
План:
1.
Предмет, цели и задачи глобальной экологии.
2.
Биосфера и ее отличие от других оболочек Земли. Абиотическая и биотическая части биосферы как глобальной экосистемы.
3.
Антропогенные воздействия на биосферу. Экологическая безопасность и опасность
экологического кризиса.
4.
Экологическая безопасность.
1 вопрос. Предмет, цели и задачи глобальной экологии.
"Глобальная экология" рассматривает глобальные экологические проблемы современного мира. Особое внимание, которое в настоящее время уделяется экологии, вызвано тем,
что в ряде стран и регионов нашей планеты экологическая ситуация достигла кризисного
уровня, поставив под угрозу основы существования человека как части Природы.
Подавляющее большинство экологических исследований посвящено локальным проблемам экологии. Глобальные экологические проблемы относятся к биосфере в целом или
ее значительным частям.
Появление и развитие современных глобальных экологических проблем вызвано пониманием того, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние на
крупномасштабные природные процессы. Хотя природные условия на значительной части земного шара уже давно изменены в результате антропогенных воздействий, однако
до недавнего времени эти изменения были главным образом суммой локальных изменений, которые затем распространялись на большие пространства только в результате расширения сферы хозяйственной деятельности человека.
В настоящее время все заметнее становится воздействие человека на глобальные природные процессы. Например, изменение химического состава и физического состояния
атмосферы и океана, истощение биосферы как экологической системы, сверхзагрязнение
окружающей среды, глобальное потепление климата и т.д.
Так как нерегулируемое воздействие человека на крупномасштабные процессы в атмосфере и океане может привести к глобальному экологическому кризису, возникает необходимость изучения возможных крупномасштабных антропогенных изменений биосферы для количественного прогноза этих изменений при различных вариантах хозяйственной деятельности. Однако без выяснения закономерностей эволюции биосферы прогнозирование этих изменений невозможно.
Глобальная экология - междисциплинарная область знаний о глобальной окружающей
человечество среде (биосфере), которая включает все природные сферы, подверженные
прямому или косвенному воздействию человечества; об изменениях в природных сферах, их последствиях для человечества и путях преодоления глобальных проблем.
Естественнонаучной основой глобальной экологии является учение о биосфере как среде
обитания человека.
2 вопрос. Биосфера и ее отличие от других оболочек Земли. Абиотическая и
биотическая части биосферы как глобальной экосистемы.
Биосфера — сложная тонкая внешняя оболочка Земли, населенная живыми организмами,
составляющими в совокупности живое вещество планеты. Она включает нижнюю часть
атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически всю гидросферу и
верхнюю часть литосферы (до глубины около 3 км).
10
Биосфера является глобальной экосистемой и состоит из абиотической и биотической
частей. Абиотическая часть представлена почвой и подстилающими ее породами до глубины, где есть живые организмы; атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; водной средой океанов, рек, озер и др. Океан является колыбелью жизни на планете: появление жизни в океане более 3 млрд лет тому назад положило начало формированию биосферы. И сейчас, занимая более 70% поверхности Земли,
он в сочетании с материковыми экосистемами определяет целостность современной биосферы планеты. Биотическая часть состоит из живых организмов всех видов, осуществляющих важнейшую жизненную функцию биосферы — биогенный ток атомов. Живые
организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы. В основе
биогенной миграции атомов в биосфере лежат стремление к максимальному проявлению, или «всюдности», жизни; обеспечение выживания организмов, что усиливает саму
биогенную миграцию. Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистемы или их части. Но любая экосистема, как и биосфера в целом,
имеет границы своего распространения.
Под живым веществом биосферы В. И. Вернадский понимал всю совокупность живых
организмов планеты как единое целое. Химический состав живого вещества подтверждает единство природы: оно состоит из тех же элементов, что неживое вещество, только в
другом соотношении и с иным строением молекул. Живое вещество образует ничтожно
тонкий слой в общей массе геосфер Земли. Его масса составляет 2420 млрд. т, что более
чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли — атмосферы. Но эта
ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду: в настоящее время
живые существа отсутствуют лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов. «Всюдность» жизни в биосфере обусловлена потенциальными возможностями и масштабом приспособляемости организмов, которые постепенно осваивают новые пространства планеты.
3 вопрос. Антропогенные воздействия на биосферу. Экологическая безопасность и
опасность экологического кризиса.
Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции
и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма
круговорота веществ, рассмотренного нами во втором разделе. Главным событием эволюции
биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям
путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем
в необходимом объеме.
Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий (охота — земледельческая культура — промышленная революция) планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала
испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию антропогенных
воздействий.
Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов
вмешательства человека в экологические процессы:
11
— упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
— концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
— рост числа ядовитых отходов от химических производств;
— введение в экосистему новых видов;
— появление генетических изменений в организмах растений и животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е.
осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют
и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия (Котлов, 1978). Например, к
этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.
Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с
целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади
распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными
(рис. 12.1, по Е. М. Сергееву, В. Т. Трофимову, 1985).
Задание для студентов: привести примеры для всех видов антропогенных воздействий, в том числе и положительных.
Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным
воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д.
Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия
человека на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире так или иначе связаны с загрязнением окружающей среды.
Изменения окружающей среды и ожидаемые тенденции до 2030 г. (Арский Ю.М. и
др., 1997)
ХарактериТенденция 1972—1992 гг. Сценарий 2030 г.
стика
12
1
Сокращение
площади естественных экосистем
Потребление
первичной
биологической продукции
Изменение
концентрации
парниковых
газов в атмосфере
Истощение
озонового
слоя,
рост
озоновой дыры над Антарктидой
Сокращение
площади лесов, особенно
тропических
2
Сокращение со скоростью
0,5—1,0% в год на суше; к
началу 90-х гг. их сохранилось около 40%
Рост потребления: 40% на
суше, 25% — глобальный
(оценка 1985 г.)
3
Сохранение тенденции, приближение
к почти полной ликвидации на суше
Рост потребления: 80—85% на суше,
50—60% — глобальный
Рост концентрации парни- Рост концентрации, ускорение роста
ковых газов от десятых концентрации CO2 и CH4 за счет
процента до процентов
ускорения разрушения биоты
Истощение на 1—2% в год Сохранение тенденции даже при
озонового слоя, рост пло- прекращении выбросов хлорфторугщади озоновых дыр
леродов к 2000 г.
Сокращение со скоростью
от 117 (1980 г.) до 18020
тыс. кв. км (1989 г.) в год;
лесовосстановление относится к сведению как 1:10
Опустынива- Расширение площади пуние
стынь (60 тыс. км2 в год),
рост техногенного опустынивания,
токсичных
пустынь
Деградация
Рост эрозии (24 млрд. т
земель
ежегодно), снижение плодородия, накопление загрязнителей, закисление,
засоление
Повышение
Подъем уровня океана на
уровня океана 1—2 мм в год
Сохранение тенденции, сокращение
площади лесов в тропиках с 18 (1990
г.) до 9—11 млн. км2, сокращение
площади лесов умеренного пояса
Сохранение тенденции, возможен
рост темпов за счет уменьшения
влагооборота на суше и накопления
поллютантов в почвах
Сохранение тенденции, рост эрозии
и загрязнения, сокращение сельскохозяйственных земель на душу населения
Сохранение тенденции, возможно
ускорение подъема уровня до 7
мм/год
Стихийные
Рост числа на 5—7%, рост Сохранение и усиление тенденций
бедствия,
ущерба на 5—10%, рост
техногенные количества жертв на 6—
аварии
12% в год
Исчезновение Быстрое
исчезновение Усиление тенденции по мере разрубиологичебиологических видов
шения биосферы
ских видов
Качественное Рост объемов сточных вод, Сохранение и нарастание тенденций
13
истощение
вод суши
точечных и площадных
источников загрязнения,
числа поллютантов и их
концентрации
Накопление
Рост массы и числа пол- Сохранение тенденций и возможное
поллютантов лютантов, накопленных в их усиление
в средах и ор- средах и организмах, рост
ганизмах, ми- радиоактивности среды,
грация в тро- «химические бомбы»
фических цепочках
Ухудшение
Рост бедности, нехватка Сохранение тенденций, рост нехваткачества жиз- продовольствия, высокая ки продовольствия, рост заболевани, рост забо- детская смертность, высо- ний, связанных с экологическими
леваний, свя- кий уровень заболеваемо- нарушениями, в том числе генетичезанных с за- сти, необеспеченность чи- ских, расширение территории ингрязнением
стой питьевой водой в фекционных заболеваний, появление
окружающей развивающихся странах; новых болезней
среды, в том рост генетических заболечисле генети- ваний, высокий уровень
ческих, появ- аварийности, рост потребление новых ления лекарств, рост алболезней
лергических заболеваний в
развитых странах; пандемия СПИД в мире, понижение иммунного статуса
Вопросы для самоконтроля.
1. Предмет, цели и задачи глобальной экологии.
2. Биосфера и ее отличие от других оболочек Земли.
3. Абиотическая и биотическая части биосферы как глобальной экосистемы.
4. Антропогенные воздействия на биосферу.
Литература: 1, 4, 6, 18, 22, 48, 49, 50, 51..
14
Лекция № 2. Экологическая безопасность. Экологический риск.
Цель: рассмотреть основы теории экологической безопасности; понятие об экологическом риске,
управление риском, прогнозирование риска.
План:
1. Экологическая безопасность
2. Экологический риск
1 вопрос. Экологическая безопасность
Лучше быть в безопасности, чем сожалеть ( Американская пословица).
В глобальной системе «человек - природа» можно выделить пять систем, находящихся во взаимодействии. Это природа, объединяющая атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу; человек (этносфера), техносфера и социосфера как плоды человеческой деятельности; информационная сфера всеобщее информационное пространство.
Все эти системы являются объектами и субъектами безопасности и испытывают взаимодействие,
которое может быть как положительным, так и отрицательным. Глобальным объектом безопасности, на
сохранности которого основана безопасность всех остальных систем, каждого человека на земле, является биосфера, функционирование и сохранность которой только и делает возможным существование
на Земле всех форм жизни, включая человека. Тем не менее, главным объектом и субъектом безопасности человеческое общество провозглашает человека - самое ценное и уязвимое, но и наиболее опасное
для себя и всего окружающего существо.
Объектами исследований современной теории безопасности является установление
- фундаментальных закономерностей перехода и взаимодействия естественных природных
систем, объектов техногенной и биологической сферы, социально-экономических структур от нормальных (штатных) к аварийным и катастрофическим состояниям;
- создание научных основ диагностирования, мониторинга, раннего предупреждения и
предотвращения аварий и катастроф, построение систем защиты и реабилитации.
Теория безопасности является современным, междисциплинарным направлением фундаментальной
Науки и изучает состояние защищенности жизненно важных интересов человека, общества и государства от ЧС природного и техногенного характера.
В число основных объектов исследований входят:
− установление фундаментальных закономерностей перехода естественных природных систем, объектов техногенной и биологической сферы, социально-экономических структур от нормальных (
штатных) к аварийным и катастрофическим состояниям; качественное и количественное описание
сложных нелинейных механизмов взаимодействия указанных систем, объектов и структур на различных стадиях возникновения и развития аварийных и катастрофических состояний и их последствий
во временной и пространственной кинетической постановке;
− создание научных основ диагностирования, мониторинга, раннего предупреждения и предотвращения аварий и катастроф, построение систем защиты и реабилитации.
В рамках теории безопасности используются законы, методы, критерии и принципы естественных, технических и общественных наук.
Методологические основы теории безопасности базируются на достижениях:
− математики ( методы математического системного анализа, математическая статистика и теория
вероятностей, математическое моделирования, теория бифуркаций, теория решения некорректных
задач прикладной математики, теория риска);
− физики (общая и прикладная физика элементарных частиц и твердого тела, радиоэлектроника,
спектроскопия, физика атмосферы, физика земли, ядерная физика и ядерная энергетика, теория лазеров);
− механики ( механика жидкостей и газов, механика твердого деформируемого тела);
15
− машиноведения (анализ и синтез технических систем, кинематика и динамика машин и механизмов, надежность, прочность и ресурс систем); информатики и управления (кибернетика, теория
управления, теория интегральных систем, теория автоматических систем и роботов, теория принятия
решений);
− химии (теория химических и физико-химических реакций, химия процессов и материалов, органическая и неорганическая химия, биохимия);
− биологии и физиологии (генетика, экология, нейрофизиология, эволюционная морфология);
− геологии (комплексные методы геологии, геофизики и геохимии, океанологии);
− обществоведения (основы государства и права, философии, социологии, экономики).
В теории безопасности принята определенная система классификации аварий и катастроф:
− по причинам и источникам возникновения ( природные, техногенные, социально-экономические,
экологические, военные);
− по масштабам их последствий (глобальные, национальные, региональные, местные и объектовые);
− степени их определенности и предсказуемости (проектные, запроектные, гипотетические).
Принципиальное значение в теории безопасности придается установлению критериев и шкал
измерений, позволяющих количественно оценивать и измерять опасности, угрозы, степень защищенности и повреждаемости. На этой основе формируются количественные и качественные параметры принимаемых управленческих решений, конструкторско-технологических и эксплуатационных нормативно-технических документов, заключений комиссий по анализу аварий и катастроф.
Такие параметры используются при формировании целей безопасности и оценки эффективности мероприятий для достижений этих целей.
Для количественного анализа и установления шкал измерения состояния безопасности человека,
общества и государства в рамках развитой к настоящему времени теории безопасности в качестве базовых критериев безопасности можно принять следующие:
− риски для жизни и жизнедеятельности;
− качество и продолжительность жизни.
Критерии рисков имеют выраженный вероятностный характер и определяются вероятностью (или частотой) реализации угроз для человека, общества и государства и величиной ущерба при этой реализации. В ряде случаев под критериями рисков понимают только вероятности или частоты неблагоприятных, опасных или катастрофических явлений.
Механизмы управления экологической безопасностью.
В области защиты от природных и природно-техногенных катастроф необходимо ввести в действие:
− методы, критерии и системы оценки риска природных и природно-техногенных катастроф;
− геоинформационные системы многомасштабного анализа природных опасностей (на государственном, региональном и местном уровне); интегрирование системы защиты (контроль, мониторинг, оповещение, эвакуация) при прогнозируемых, не прогнозируемых стихийных бедствиях.
− создание систем и средств ликвидации чрезвычайных ситуаций на первых и последующих стадиях их
возникновения;
− разработку проектных решений для потенциально опасных объектов, предусматривающих встроенные в них системы предупреждения, контроля, локализации и ликвидации аварийных и катастрофических ситуаций;
− создание специальных федеральных, региональных и объектовых комплексов жизнеобеспечения
при аварийных ситуациях (тепло-энергообеспечение, спасение, экстренная медицина, спецрезервы
продовольствия);
− создание принципиально новых систем эвакуации и доставки спасателей и грузов в зонах чрезвычайных ситуаций (амфибийные платформы, аэростатические системы, мобильные мостовые конструкции, специальные ракетные системы;
− создание новых информационных систем оповещения, анализа информации и принятия решений с
учетом комбинированных воздействий от комплексов поражающих факторов.
− международные программы подготовки специалистов по проблемам защиты от аварий и катастроф с глобальными национальными и региональными последствиями.
В области фундаментальных и прикладных исследований целесообразно предусмотреть:
− развитие обобщенных и специальных математических и физических моделей возникновения и
развития аварийных и катастрофических ситуаций;
16
− развитие и применение единых критериев оценки безопасности в детерминированной и вероятностной постановке для за проектных и гипотетических аварийных ситуаций;
− постановка физических экспериментов для получения базовой исходной информации при обосновании безопасности;
− развитие и применение единых методов и систем контроля, диагностики и защиты.
В области международного сотрудничества предстоит:
− разработать комплексные программы и проекты в обоснование безопасности с учетом трансграничных переносов;
− создать международные системы оповещения, спасения и ликвидации последствий природных и
техногенных катастроф;
− создать трехуровневую (космическую, авиационную и наземную) систему контроля и наблюдения
за наиболее опасными техническими системами и природными явлениями и за развитием наиболее тяжелых катастроф.
2 вопрос. Экологический риск.
Экологический риск – количественная характеристика ЭБ. Экологический риск в аспекте изучения ЭБ определяют как вероятную меру возникновения неблагоприятных явлений, сопровождающихся
формированием и действием вредных факторов, нанесение при этом ущерба.
Аварии и катастрофы последних десятилетий — крушения поездов, падения самолетов, пожары
и взрывы — закономерно приводят к выводу: двигаясь по пути технического прогресса, человек подвергает себя все большему риску. Созданная для защиты человека от внешних воздействий, в наше время техносфера сама становится источником опасности: растет мощность промышленных установок,
усложняются технологии, возрастает влияние предприятий друг на друга, работа оборудования все
больше зависит от правильности действий персонала, управляющего им. Риск и масштаб аварий значительно возрос. Необходимы меры по защите человека, по защите окружающей природной среды от
опасностей, порождаемых техносферой, — техногенных аварий и катастроф.
Эти меры значимы на всем жизненном цикле техногенного объекта, но особенно — на стадии
его проектирования. Ибо именно на этом этапе можно добиться значительного повышения безопасности объекта без существенного увеличения его стоимости.
До недавнего времени при проектировании техногенных объектов исходили из принципа «абсолютной безопасности»: стремились сделать абсолютно надежную технику и провозглашали промышленные объекты абсолютно безопасными. А если авария все-таки случалась, оказывались неготовыми к
ней. В наше время подход к оценке возможности аварий существенно изменился.
Если проанализировать разные аварии, можно выделить ряд общих причин: ошибки в проектах, неправильные решения о месте постройки объектов и режимах их эксплуатации, недооценка подготовки персонала, халатность и беспечность.
Но анализ случившихся аварий не решает всех проблем. Необходимо не только находить «слабые звенья» в технологических цепочках, но и предсказывать, как будут развиваться события, вызванные аварией, указывать, как добиться уменьшения их последствий. На смену технике безопасности —
своду правил работы с техникой — должна прийти теория безопасности, или теория риска. Имея дело
со сложными системами, теория риска не стремится проконтролировать все возможные аварии, поскольку рассмотреть все варианты не возможно, но стремится предотвратить события, приводящие к
тяжелым авариям. Если техника безопасности ставит своей целью не допустить никаких аварий, что отвечает концепции «абсолютной безопасности» техногенного объекта, то теория риска исходит из того,
что ничто нельзя сделать абсолютно надежным. Необходимо знать вероятность аварии, прогноз ущерба
от аварии. И если эти величины малы (мала величина аварийного риска), логично заявлять, что техногенный объект безопасен.
В разных задачах под риском понимаются то вероятность аварии, то масштаб возможного ущерба от нее, либо вообще комбинацию этих двух величин. Различаются и методы определения риска.
Условно можно выделить:
• статистический: опирается на статистическую обработку данных об авариях;
• модельный: строятся модели воздействия вредных факторов на человека и окружающую среду, которые могут описывать как последствия обычной работы предприятия, так и ущерб от аварий на нем;
• экспертный: вероятности аварий, связи между ними и последствия определяются не вычислениями, а
опросом опытных экспертов;
17
• социологический: уровень опасности определяется по результатам социологических опросов больших
групп людей.
Обычно в практике научного прогнозирования под риском понимается величина, в которую входят и вероятности аварий, и ущербы от этих аварий. При определении риска используются одновременно несколько методов.
Первое систематическое исследование по оценкам риска было организовано Комиссией по атомной энергии США и завершилось в 1977 году выпуском отчета «Анализ безопасности реактора», в котором проф. Н. Расмуссен и руководимая им группа исследователей с многомиллионным бюджетом
предложила методологию и представила результаты прогнозирования оценок риска объектов атомной
энергетики. Очень быстро исследования «по Расмуссену» стали стандартной процедурой, проводимой
на всем жизненном цикле техногенного объекта, начиная с этапа проектирования до конца существования. И на всем жизненном цикле техногенного объекта контролю подлежат оценки риска. К настоящему времени концепция предельного уровня риска во многих странах Западной Европы и в США получила не только общественное признание, но и законодательное оформление. Решение о том, какой уровень риска считать приемлемым, носит политический характер и во многом определяется экономическими возможностями страны.
В Западных странах рассматриваются как приемлемые значения индивидуального риска в интервале 10−8до 10−4в год. Индивидуальный риск выше 10−4 в год повсеместно признается неприемлемым.
Большинство западных авторов останавливаются на величине критического уровня риска 10−6 в год. В
Голландии правительство законодательно установило величину максимально приемлемого уровня индивидуального риска — 10−6 в год. Т. е. вероятность гибели человека в течение года не должна превышать одного шанса из миллиона.
Индивидуальный риск 10−8 в год считается пренебрежимо малым.
В обобщенном виде экологический риск (Rэ) может быть оценен по формуле:
Rэ = QW,
(1)
где Q – вероятность реализации, какого-либо неблагоприятного события или сценария развития в
отношении окружающей среды; W – оценка ущерба для компонентов окружающей среды, ландшафтов
и т.п.
Реальный путь снижения риска — это анализ и управление риском чрезвычайных ситуаций.
Анализ риска предполагает процедуру нахождения величины риска от данного промышленного объекта, сравнение ее с критическим значением и, в случае превышения, переход к разработке мероприятий
по снижению уровня риска.
Управление рисками — совокупность методов анализа и нейтрализации факторов рисков, объединенных в систему планирования, мониторинга и корректирующих воздействий.
Оценка риска является одним из методов, который может помочь лицам, принимающим решения
по охране окружающей среды, в определении тех экологических проблем, которые оказывают
наибольший риск здоровью людей, и выбрать те мероприятия, которые доступны по ценам и оказывают
наибольший эффект в улучшении среды и здоровья. Оценка риска – это метод, который исследует
опасность, присущую химическим веществам, выявляет характеристики и определяет параметры воздействия загрязняющих веществ на организм человека, определяет характеристики и численность населения, подвергающегося воздействию химических загрязнений. Оценка риска проводится в четыре этапа:
Идентификация опасности включает сбор и анализ данных о наличии вредных веществ с описанием токсичности обнаруженных веществ и определением условий, при которых данные химические
вещества воздействуют на человека.
Оценка экспозиции включает определение численности населения, подвергающегося воздействию, путей воздействия на население, уровень, длительность и время воздействия.
Оценка зависимости "доза-ответ" включает анализ количественной и качественной информации
о зависимости между дозой вредного вещества и числом случаев определяемого биологического эффекта среди экспонируемой популяции, для определения соответствующей характеристики риска.
Характеристика риска. На этом этапе систематизируется информация, полученная на первых
трех этапах, определяется возможный биологический эффект среди экспонируемой популяции, а также
сопутствующие неопределенности.
В связи с тем, что при характеристике риска исследователь обобщает информацию по оценке
риска, этот этап служит связующим звеном между оценкой риска и управлением риском, и таким обра18
зом является ключом к принятию решения. Управление риском описывает процесс использования информации, полученной при оценке риска, в сочетании с другими факторами, как то: экономическими,
техническими, административными, при принятии решений о проведении мероприятий по охране
окружающей среды.
Вопросы для самоконтроля.
1. Экологическая безопасность. Уровни ЭБ.
2. Экологический риск
3. Анализ, оценка риска, управление риском
Литература: 1, 4, 6, 18, 22, 48, 49, 50, 51..
Лекция № 2
Тема: «Экологические риски».
Цель: сформировать современные представления о теории экологического риска.
План:
1. Понятие о экологическом риске.
2. Проблема идентификации рисков
1вопрос. Понятие о экологическом риске
Аварии и катастрофы последних десятилетий — крушения поездов, падения самолетов, пожары
и взрывы — закономерно приводят к выводу: двигаясь по пути технического прогресса, человек подвергает себя все большему риску. Достаточно назвать аварии на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в Чернобыле (Украина), в Хамме (Германия), на химических предприятиях в Фликсбо-ро (Великобритания),
Севезо (Италия), Мехико (Мексика), Бхопале (Индия) и Базеле (Швейцария), на взрывопожароопасных
объектах в Тулузе (Франция), в Энсхеде (Нидерланды), крупные транспортно-промышленные катастрофы в Арзамасе, Свердловске, под Уфой (Россия), крупнейшую чрезвычайную ситуацию с выбросом
в реки Тису и Дунай высококонцентрированных цианистых соединений с трансграничными экологическими последствиями (Румыния).
Благодаря совершенствованию искусственной среды обитания (техносферы), медицины средняя
продолжительность жизни человека в Европе значительно увеличилась: если в бронзовом веке она составляла 30 лет, в XIX веке возросла до 35-40 лет, то в конце XX века достигла 75 лет. Созданная для
защиты человека от внешних воздействий, в наше время техносфера сама становится источником опасности: растет мощность промышленных установок, усложняются технологии, возрастает влияние предприятий друг на друга, работа оборудования все больше зависит от правильности действий персонала,
управляющего им. Риск и масштаб аварий значительно возрос. Необходимы меры по защите человека,
по защите окружающей природной среды от опасностей, порождаемых техносферой, — техногенных
аварий и катастроф.
Эти меры значимы на всем жизненном цикле техногенного объекта, но особенно — на стадии
его проектирования. Ибо именно на этом этапе можно добиться значительного повышения безопасности объекта без существенного увеличения его стоимости.
Обычно уровень опасности от техногенного объекта, функционирующего в штатном, предусмотренном проектом режиме, несравненно ниже уровня опасности, который представляет объект в условиях аварийной ситуации. Соответственно, и оценки аварийного риска обычно имеют большие значения,
чем оценки риска от того же объекта, функционирующего в штатном режиме. Различие оценок обычно
бывает настолько большим, что именно оценки аварийного риска принимаются за меру уровня опасности, порождаемой техногенным объектом.
До недавнего времени при проектировании техногенных объектов исходили из принципа «абсолютной безопасности»: стремились сделать абсолютно надежную технику и провозглашали промышленные объекты абсолютно безопасными. А если авария все-таки случалась, оказывались неготовыми к
ней. В наше время подход к оценке возможности аварий существенно изменился.
Если проанализировать разные аварии, можно выделить ряд общих причин: ошибки в проектах, неправильные решения о месте постройки объектов и режимах их эксплуатации, недооценка подготовки персонала, халатность и беспечность.
19
Но анализ случившихся аварий не решает всех проблем. Необходимо не только находить «слабые звенья» в технологических цепочках, но и предсказывать, как будут развиваться события, вызванные аварией, указывать, как добиться уменьшения их последствий. На смену технике безопасности —
своду правил работы с техникой — должна прийти теория безопасности, или теория риска. Имея дело
со сложными системами, теория риска не стремится проконтролировать все возможные аварии, поскольку рассмотреть все варианты не возможно, но стремится предотвратить события, приводящие к
тяжелым авариям. Если техника безопасности ставит своей целью не допустить никаких аварий, что отвечает концепции «абсолютной безопасности» техногенного объекта, то теория риска исходит из того,
что ничто нельзя сделать абсолютно надежным. Необходимо знать вероятность аварии, прогноз ущерба
от аварии. И если эти величины малы (мала величина аварийного риска), логично заявлять, что техногенный объект безопасен.
В этой связи можно утверждать, что оценка риска и разработка мероприятий по снижению последствий техногенных аварий являются фундаментальной научной основой достижения устойчивого
развития общества.
Риск – это нежелательная возможность. Эта возможность может реализоваться в будущем. Поэтому методы анализа и управления рисками базируются на методах прогнозирования будущего развития.
Чтобы управлять рисками, надо сначала знать о существующих рисках.
В разных задачах под риском понимаются то вероятность аварии, то масштаб возможного ущерба от нее, либо вообще комбинацию этих двух величин. Различаются и методы определения риска.
Условно можно выделить:
• статистический: опирается на статистическую обработку данных об авариях;
• модельный: строятся модели воздействия вредных факторов на человека и окружающую среду, которые могут описывать как последствия обычной работы предприятия, так и ущерб от аварий на нем;
• экспертный: вероятности аварий, связи между ними и последствия определяются не вычислениями, а
опросом опытных экспертов;
• социологический: уровень опасности определяется по результатам социологических опросов больших
групп людей.
Обычно в практике научного прогнозирования под риском понимается величина, в которую входят и вероятности аварий, и ущербы от этих аварий. При определении риска используются одновременно несколько методов.
Концепция «приемлемого уровня риска» (концепция «предельного уровня риска») утверждает,
что «право на существование» имеют техногенные объекты, для которых величина риска не превышает
некоторого предельного значения. Отсюда следует общий подход к оценке уровня опасности, порождаемой объектом. Этот подход включает прогнозирование вероятностей и ущербов от аварий, расчет оценок риска и сопоставление с некоторыми критическими значениями. Подход, основанный на концепции
«приемлемого уровня риска», первоначально разрабатывался применительно к объектам атомной энергетики.
Первое систематическое исследование по оценкам риска было организовано Комиссией по атомной энергии США и завершилось в 1977 году выпуском отчета «Анализ безопасности реактора», в котором проф. Н. Расмуссен и руководимая им группа исследователей с многомиллионным бюджетом
предложила методологию и представила результаты прогнозирования оценок риска объектов атомной
энергетики. Очень быстро исследования «по Расмуссену» стали стандартной процедурой, проводимой
на всем жизненном цикле техногенного объекта, начиная с этапа проектирования до конца существования. И на всем жизненном цикле техногенного объекта контролю подлежат оценки риска. К настоящему времени концепция предельного уровня риска во многих странах Западной Европы и в США получила не только общественное признание, но и законодательное оформление. Решение о том, какой уровень риска считать приемлемым, носит политический характер и во многом определяется экономическими возможностями страны.
В Западных странах рассматриваются как приемлемые значения индивидуального риска в интервале 10−8до 10−4 в год. Индивидуальный риск выше 10−4 в год повсеместно признается неприемлемым.
Большинство западных авторов останавливаются на величине критического уровня риска 10 −6 в год.
При этом руководствуются величиной фонового риска 1— 10−3 по данным статистики.
20
Т. к. общий риск является суммой фонового и аварийного индивидуального рисков, последний
предлагается принять равным 1/1000 от фонового, или 10−6, тогда им можно будет пренебречь при сложении.
Необходимо отметить, что общепризнанных критических значений индивидуального риска для
тех или иных производственных объектов нет. Выбор конкретного значения в рекомендуемом разными
учеными интервале — от 10−8 до 5·10−5 — зависит от особенностей производственного объекта, уровня
аварийности, уровня экономического развития.
В Голландии правительство законодательно установило величину максимально приемлемого
уровня индивидуального риска — 10−6 в год. Т. е. вероятность гибели человека в течение года не должна превышать одного шанса из миллиона.
Индивидуальный риск 10−8 в год считается пренебрежимо малым.
Средний уровень индивидуального риска для населения РК на два порядка превышает допустимый уровень, принятый в развитых странах мира.
Реальный путь его снижения — анализ и управление риском чрезвычайных ситуаций. Анализ
риска предполагает процедуру нахождения величины риска от данного промышленного объекта, сравнение ее с критическим значением и, в случае превышения, переход к разработке мероприятий по снижению уровня риска.
Проводимые в мире работы по вопросам обеспечения безопасности промышленных производств и анализ последствий катастроф и аварий показывают, что даже использование самых эффективных мер производственной безопасности и современных методов контроля и управления технологическими процессами не обеспечивают абсолютную надежность производства [1]. При нынешнем уровне развития техники всегда существует определенная вероятность возникновения аварий, несмотря на принятые меры безопасности, минимизация риска на производстве требует сопоставления
целого ряда показателей, учета самых разнообразных факторов опасности, проведение системного
анализа технологического, экономического и социального аспектов оценки
возможности возникновения аварий и катастроф [2]. Результаты такого анализа имеют большое
значение для принятия рациональных решений при проектировании технических объектов [3].
Анализ безопасности существующих объектов и оценка степени риска возникновения аварий
на проектируемых производствах включают ряд общих положений, независящих от специфики конкретных объектов:
- общей является задача определения допустимого уровня риска и установление нормативов или
стандартов безопасности для обслуживающего персонала, населения и защиты окружающей среды;
- информация, используемая при определении степени риска, как правило, характеризуется неполнотой и некорректностью, особенно, в тех случаях, когда речь идет о новых технологических процессах;
- задача оценки степени риска носит вероятностный характер;
- задача определения допустимого уровня риска является многокритериальной, результатом ее решения должен быть компромисс между различными критериями;
- в процессе оценки степени риска наряду с количественными приходится учитывать также и качественные показатели.
2 вопрос. Проблема идентификации рисков
Качественная и количественная оценка экологических рисков по фазам жизненного цикла реализации проектов и жизненного цикла продукции имеет серьезное методическое и практическое значение.
Необходимость исследований такого рода обусловлена возможными нарушениями природоохранного
законодательства и, во вторую очередь, риском негативного влияния природно-климатических факторов на протяжении всех фаз реализации проектов. Однако в предынвестиционных проработках именно
последним факторам придается решающая роль. В то же время, требования законодательства могут меняться, а для экологического - тем более, в сторону ужесточения. Так, подписание Киотского протокола
повлекло за собой существенное ужесточение природоохранных требований, в первую очередь в предприятиях ТЭК. При этом вероятность нарушений экологических требований также очевидно повышается.
В целом, можно выделить следующие этапы риск-анализа для предприятий.
21
Этап 1 (экспозиция рисков и идентификация опасностей). Одной из ключевых проблем рисканализа является количественная оценка важности неблагоприятного фактора, действующего в комплексе с несколькими факторами. В случае учета совокупности факторов трудности появляются в определении роли или степени важности того или иного фактора для корректного расчета риска, так как доля, с которой воздействует один фактор, определяет его приоритет. Необходим также учет их эмерджентных свойств. В техногенных системах в определенных случаях (например, при использовании
технологически нового оборудования, где достоверно неизвестна его надежность, а в паспорте нет данных наработки на отказ, или при скудной статистической информации о его отказах) сложно строить
"дерево отказов", а иногда и вовсе не представляется возможным. Также создает трудности технологическая сложность процесса, подвергшегося риск-анализу.
Этап 2 (оценка зависимости "доза - ответ"). При выявлении количественной зависимости между экспозицией изучаемого фактора и вызываемыми им вредными эффектами возникают следующие методические неопределенности.
Применение большинства методов расчета рисков невозможно в случае удаленного месторасположения изучаемого объекта от селитебной зоны. В такой обстановке риск-анализ относительно здоровья
населения (это один из основных факторов) становится бессмысленным.
Установление этиологической связи между экспозицией и фактическими показателями состояния здоровья населения ("доза - ответ") во многом затруднено, поскольку имеются представления только об
однокомпонентных связях, а для сочетаний нескольких факторов единственной возможностью становится механическая суммация рисков (без учета их эмерджентных свойств). Это создает методические
неопределенности при оценках количественных показателей рисков и, соответственно, размеров ставок
страхования.
Этап 3 (характеристика риска) является завершающим этапом и начальной фазой управления рисками. В рамках этого этапа обобщаются полученные ранее данные, проводится оценка надежности результатов, рассчитываются риски для отдельных факторов и их сочетаний, оценивается вероятность и
тяжесть возможных неблагоприятных воздействий на здоровье человека и окружающую среду, относительные вклады в установленные уровни риска отдельных загрязняющих веществ, разработка рациональных мероприятий, позволяющих минимизировать полученные значения рисков.
Количественную оценку риска рассчитывают по формуле:
Количественной характеристикой риска является функция от частоты аварий и ожидаемого
ущерба. Обычно аварийный риск исчисляется в единицах ущерба, отнесенных ко времени. Определяющее соотношение для прогнозирования оценок аварийного риска может быть представлено в виде:
Суммирование производится по всей совокупности аварийных процессов, которые могут иметь
место на объекте. Из приведенного соотношения следует, что прогноз уровня аварийной опасности связан с частотным анализом возможных аварийных процессов и с прогнозом ущерба при аварии.
Количественная оценка уровня опасности представляется относительно конкретного реципиента
риска и относительно конкретной меры ущерба. В качестве реципиента риска выступают представители
животного мира или биотическая среда в целом. В определенных случаях в качестве реципиента риска
выступают элементы абиотической среды. При прогнозе последствий антропогенных катастроф в качестве реципиента риска обычно выступает или человек вообще, или группы людей, выделенные по тем
или иным признакам. Если в качестве реципиента риска выступает человек, то ущерб характеризует реакцию человека на внешнее воздействие.
Мера ущерба отражает изменение состояния здоровья человека в результате аварийного воздействия. Выбор меры ущерба, определяемый в первую очередь требованиями, предъявляемыми к прогно22
зированию, зависит от типа воздействия (токсическое, тепловое, механическое и т. д.) на реципиента
риска при аварии или катастрофе. В качестве меры ущерба может быть принят, например, определенный уровень поражения глаз, уровень заболеваемости раком легких, уровень потери трудоспособности
среди выделенных групп населения и т. д. Часто в качестве меры ущерба выбирается летальный исход.
В практике прогнозирования выбор меры ущерба ограничен имеющимся статистическим материалом по связи между уровнем воздействия и реакцией реципиента риска на воздействие.
Кроме того, трудно четко определить итоговую стоимостную величину риска и единицы, в которых она будет выражена (рубли или иная денежная единица, количество человек, деревьев и т.д.).
Проблемы нормативного обеспечения управления рисками
Оценка экологических рисков и, следовательно, управление ими предполагает не только анализ
вероятности возникновения неблагоприятного события. Второй важнейшей составляющей анализа риска является экономическая оценка последствий неблагоприятных событий. Для экологических рисков
эти оценки представляют собой определение величин эколого-экономических ущербов. При этом проблемы, свойственные для оценок эколого-экономических ущербов, становятся препятствиями не только
для расчетов величины эколого-экономического риска, но и для практического внедрения оценок экологического риска, в частности, экологического страхования и других подходов к управлению рисками.
Часть существующих проблем обсуждается уже достаточно давно, другие же специфичны именно для
области оценок экологических рисков и экологического страхования.
Прежде всего, это проблемы соотнесения экологических последствий ущерба и денежного выражения этих потерь. Так, очевидной (и вряд ли полностью разрешимой) проблемой является оценка
морального ущерба при каких-либо нарушениях в состоянии природной среды. Пожалуй, любые оценки здесь всегда будут восприниматься как спорные. Однако кроме трудностей с оценками моральных
ущербов существует масса сложностей с выявлением таких четко определяемых, но отдаленных последствий неблагоприятных экологических событий, как и со стоимостной оценкой очевидных изменений в экосистемах в результате негативных воздействий. Латентные и отдаленные последствия, которые происходят и будут происходить в экосистемах и, соответственно, отражаются на здоровье человека, наиболее сложно поддаются оценке.
Еще один крайне сложный момент - устаревание существующих методик расчета экологоэкономического ущерба. Наиболее комплексные и объективные методики предполагают оценку эколого-экономического ущерба на основе ценовых показателей 80-90-х годов прошлого века, что практически сводит на нет любые усилия по повышению точности расчетов: инфляционные процессы довольно
сложно поддаются оценке и учету, а механическое повышение значений ущербов вряд ли адекватно отразит картину изменения ценности отдельных компонентов природной среды.
Значительные сложности при определении экономических оценок экологических ущербов связаны с несовершенством либо недостаточной точностью (адаптированностью к конкретной ситуации)
действующих методик. Большинство из них основано на косвенных методах определения ущерба, что
само по себе предполагает использование более или менее удачных "шаблонных" оценок. Так, наиболее
распространенная, ставшая основой для последующих разработок "Временная типовая методика" 1986
г. предполагает, что ценность различных типов территорий может быть учтена с помощью коэффициента, который в зависимости от плотности населения и вида использования участка изменяется от долей
единицы до 10. На практике это может выразиться в том, что не отнесенная, например, к территории
санатория площадь окажется как минимум в 10 раз менее ценной, чем площадь санатория (величина
ущерба, определенная для двух таких участков будет различаться не менее чем в 10 раз). При этом обе
территории будут располагаться в непосредственной близости, с одинаковой степенью вероятности
подвергаться риску и испытывать в случае неблагоприятных событий идентичные нагрузки.
Во многом недостаточная "экологическая точность" связана с тем, что получаемые оценки ориентируются в первую очередь на человека как реципиента воздействий. При этом учитываемые в оценке ущерба допустимые пределы воздействий определены, прежде всего, именно для человека, но не для
прочих компонентов окружающей природной среды (возможно, более чувствительных), либо хозяй23
ственных объектов. Эта проблема связана с отсутствием ценового выражения для многих представителей растительного и животного мира с учетом их территориальной "ценности", а также отсутствием
единых территориальных кадастров природных ресурсов и расчетов экологического потенциала отдельных территорий.
Очевидно, что для случаев идентификации экологических рисков и их экономической оценки
наибольший интерес представляют так называемые "реципиентные" методики, т.е. используемые для
конкретных отдельных реципиентов негативного воздействия (в отличие от "валовых" методик, когда
сумма ущерба определяется по массе произведенных выбросов, сбросов и др.). Именно такие разновидности оценок более адекватны для расчетов эколого-экономических рисков, если негативные события
уже произошли.
Таким образом, проблемы оценок эколого-экономических рисков (а значит, и страховых событий) должны решаться путем формирования новых методик расчетов ущерба. Такие методики должны
быть основаны на современных подходах к оценке природных ресурсов, современных методах определения изменений в окружающей среде (в том числе и отдаленных последствий) при негативных воздействиях на ее компоненты; ориентироваться не только на вред здоровью человека, но и на прочие "ответные реакции" окружающей среды.
Целесообразность таких работ обусловлена также необходимостью точных экономических оценок негативных экологических последствий. Очевидно, что эффективное управление рисками должно в
конечном итоге приводить к их снижению. Однако для этого необходимо сопоставить результаты осуществляемой хозяйственной деятельности с получаемыми доходами и затратами на ликвидацию негативных последствий ("экологическими издержками"). В таком случае эффективность управления экологическими рисками как раз и будет оценена сопоставлением возможных вложений в превентивные мероприятия и затрат на компенсацию и ликвидацию ущербов.
Таким образом, экологическая составляющая любых разновидностей рисков переходит в стратегическую категорию, которая является актуальной в управлении корпоративными рисками.
Теория аварийного риска
Опасность, порождаемая техногенным объектом
Понятие «опасность, порождаемая объектом», имеет несколько аспектов. Первый аспект связан
с количественной характеристикой уровня опасности. Бесспорно, что всякий промышленно значимый
объект представляет определенную опасность для жизнедеятельности человека, для окружающей природной среды. Вопрос заключается в том, насколько велика опасность, связанная с объектом. С точки
зрения уровня порождаемой опасности промышленные объекты отличаются друг от друга количественными показателями. Если количественные показатели уровня опасности не достигают критических значений, то уровень опасности считается приемлемым.
Таким образом, обсуждая уровень опасности, порождаемый объектом, в первую очередь необходимо определить характеристики, которыми можно численно описать этот уровень. Причем эти характеристики должны быть применимы к различным объектам. Во-вторых, необходимо принять критерии
24
безопасности: указать численные значения этих характеристик, при которых объекты считаются безопасными для жизнедеятельности человека, для окружающей природной среды.
Общепринятыми характеристиками уровня опасности в мире являются оценки риска. Они позволяют провести количественный анализ уровня опасности относительно конкретных реципиентов риска.
Анализ оценок риска позволяет дифференцировать техногенные объекты по угрозе, которую они представляют для человека и для окружающей природной среды, и даёт возможность провести дифференциацию территорий по уровню потенциальной опасности. В терминах оценок риска выражаются критерии
безопасности.
Второй аспект понятия «опасность, порождаемая объектом» связан с восприятием опасности реципиентом риска. Человек как реципиент риска воспринимает уровень опасности, «навязанный» ему обстоятельствами, иначе, чем уровень опасности, принимаемый им добровольно. Так, человек согласен мириться с высоким уровнем опасности, связанным, например, с поездкой в автомобиле по оживленной
магистрали, но не согласен мириться со значительно меньшим уровнем опасности, связанным с близлежащим промышленным объектом. Далее, можно ожидать, что рабочие и служащие, работающие на
промышленном объекте и получающие зарплату, будут согласны мириться с его достаточно высокой
степенью опасности в отличии от населения, проживающего в районе этого промышленного объекта.
Следовательно, полагаться на оценки, основанные на восприятии опасности тем или иным человеком
нельзя. Но необходимо учитывать, что уровень опасности от промышленного объекта всегда будет восприниматься населением «острее», чем уровень опасности, добровольно принимаемый человеком (даже, если первый менее значителен).
Разнообразию проявления опасности соответствует разнообразие оценок риска, что нашло отражение в классификации оценок. В зависимости от режима функционирования исследуемого промышленного объекта выделяют оценки риска, связанные со штатным режимом функционирования объекта,
и оценки риска, характеризующие последствия аварии на объекте. Последние называются оценками
аварийного риска. Эти два вида риска иногда называют реальным и потенциальным риском соответственно.
Выделение оценок аварийного риска в отдельную категорию, в общем случае, носит условный
характер и отражает количественную сторону. Обычно уровень аварийной опасности существенно выше уровня опасности от объекта, функционирующего в штатном режиме, когда ожидаемые воздействия
на состояние здоровья человека, на состояние окружающей природной среды незначительны. В этой
связи, оценки аварийного риска, как правило, характеризуют верхнюю границу уровня опасности, порождаемой промышленным объектом.
Оценки риска могут быть классифицированы по признаку: кто или что воспринимает опасность,
то есть является реципиентом риска. Так можно выделить оценки риска относительно состояния здоровья человека, оценки риска относительно состояния окружающей природной среды. В частности, для
объектов с наличием боевых отравляющих веществ, где источником потенциальной опасности, в
первую очередь, являются высокотоксичные для живых организмов вещества, в качестве реципиента
риска обычно выступает человек.
И, наконец, последний из основных признаков, по которым классифицируются оценки риска —
мера ущерба. Если речь идет о последствиях аварии относительно человека, то мера ущерба — это единица измерения последствий относительно состояния здоровья человека.
В каких случаях возникает необходимость в анализе уровня аварийной опасности, в управлении
уровнем опасности? Можно выделить следующие основные области приложения теории аварийного
риска:
• поддержка принятия решений по выбору принципиальных схем и основных технологических приемов
на техногенном объекте, обеспечивающих приемлемый уровень безопасности жизнедеятельности человека и безопасности окружающей природной среды;
• поддержка принятия решений по размещению техногенных объектов;
• разработка планов обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и защиты окружающей
природной среды в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, обусловленных антропогенными катастрофами.
Модель прогноза аварийного риска
Количественной характеристикой риска является функция от частоты аварий и ожидаемого
ущерба. Обычно аварийный риск исчисляется в единицах ущерба, отнесенных ко времени. Определяющее соотношение для прогнозирования оценок аварийного риска может быть представлено в виде:
25
Суммирование в производится по всей совокупности аварийных процессов, которые могут иметь
место на объекте. Из приведенного соотношения следует, что прогноз уровня аварийной опасности связан с частотным анализом возможных аварийных процессов и с прогнозом ущерба при аварии.
Количественная оценка уровня опасности представляется относительно конкретного реципиента
риска и относительно конкретной меры ущерба. В качестве реципиента риска выступают представители
животного мира или биотическая среда в целом. В определенных случаях в качестве реципиента риска
выступают элементы абиотической среды. При прогнозе последствий антропогенных катастроф в качестве реципиента риска обычно выступает или человек вообще, или группы людей, выделенные по тем
или иным признакам. Если в качестве реципиента риска выступает человек, то ущерб характеризует реакцию человека на внешнее воздействие. В дальнейшем изложении ограничимся анализом ущерба относительно человека.
Мера ущерба отражает изменение состояния здоровья человека в результате аварийного воздействия. Выбор меры ущерба, определяемый в первую очередь требованиями, предъявляемыми к прогнозированию, зависит от типа воздействия (токсическое, тепловое, механическое и т. д.) на реципиента
риска при аварии или катастрофе. В качестве меры ущерба может быть принят, например, определенный уровень поражения глаз, уровень заболеваемости раком легких, уровень потери трудоспособности
среди выделенных групп населения и т. д. Часто в качестве меры ущерба выбирается летальный исход.
Мы не рассматриваем этическую сторону выбора меры ущерба. В практике прогнозирования выбор меры ущерба ограничен имеющимся статистическим материалом по связи между уровнем воздействия и
реакцией реципиента риска на воздействие.
Согласно соотношению для оценки аварийного риска (1.2.1), одним из факторов, определяющим
уровень аварийной опасности от техногенного объекта, является частота возникновения на объекте аварийной ситуации Pz, влекущей за собой определенный ущерб. Прогнозируемое значение частоты Pz
определяется:
• частотой (вероятностью) события, инициирующего аварийный процесс;
• частотой (вероятностью) развития аварийного процесса по определенному сценарию, зависящему от
имманентных свойств объекта;
• частотой (вероятностью) того, что внешние по отношению к объекту условия(например, характеристики погодных условий) во временном интервале, отвечающем аварийному процессу, будут характеризоваться определенным набором численных характеристик.
Информационная поддержка прогнозирования
В процессе прогнозирования требуется разнообразная информация относительно источников
опасности, относительно сред, передающих опасность, относительно реципиентов риска. Эта информация составляет информационную поддержку прогнозирования. Можно выделить три раздела информационной поддержки, которые обычно присутствуют при прогнозировании последствий антропогенных
аварий и катастроф:
• геоинформационная система района размещения объекта;
• индивидуальные свойства опасных веществ;
• климатические характеристики.
Качественные и количественные требования к информационной поддержке определяются многими факторами. Но главный фактор — точность (достоверность) прогнозирования: чем выше точность,
тем более высокие требования предъявляются к информационной поддержке.
Прогноз последствий антропогенных аварий и катастроф строится с учетом множества факторов,
связанных с районом, где расположен объект. К этим факторам относятся, например, рельеф местности,
уровень залегания грунтовых вод, состав почв, плотность населения, дифференцированная по возрастному, половому составам, склонность населения, проживающего в районе, к определенным видам заболеваний и т. д. Для хранения, организации доступа и представления разнообразной информации, имеющей «территориальную привязку», служит геоинформационная система (ГИС) района расположения
объекта.
26
Часть информации геоинформационной системы используется при решении задач прогнозирования. В зависимости от вида прогноза, например, информация о рельефе местности в районе аварии может быть востребована для расчета распространения примеси в атмосфере, для прогнозирования зон затопления (в случае аварии на плотине водохранилища). Другая часть информации ГИС (например, расположение населенных пунктов относительно изучаемого объекта) используется на стадии анализа
уровня опасности: величина ущерба при аварии зависит от взаимного расположения реципиентов риска
и места аварии.
При детальном анализе учитывается, что восприятие аварийного воздействия реципиентом риска
зависит от имманентных свойств самого реципиента риска. Например, вероятность летального исхода
для человека при токсическом воздействии зависит от состояния здоровья человека. То есть при детальном анализе требуется уточнение исходной информации.
Результаты прогнозирования удобно представлять на цифровой карте района размещения объекта.
Пространственный масштаб задач прогнозирования предопределяет территориальный охват
ГИС. В общем случае, территориальный охват ГИС при оценке последствий аварий должен определяться максимальным из пространственных масштабов задач прогнозирования. Центр области должен отвечать расположению объекта, относительно которого выполняется прогноз последствий аварий.
Детальность представления информации в ГИС — определенный компромисс между желаемым и возможным. По крайней мере, детальность должна соответствовать требуемой точности решения задач
прогнозирования и, соответственно, требуемой достоверности прогноза последствий аварий. Можно
отметить, что в большинстве случаев наибольшую ошибку в прогнозирование вносят допущения, используемые в физико-математических моделях возникновения и распространения аварийных воздействий. Следовательно, выбор базового масштаба при создании тематических слоев должен быть согласован со степенью соответствия математических моделей реальным физическим процессам (степенью
адекватности моделей). Кроме того, должны быть приняты во внимание и сроки выполнения
работ.
Важный раздел информационной поддержки составляют индивидуальные свойства опасных веществ. Эти свойства используются при построении моделей возникновения и распространения аварийных воздействий. Численные значения, характеризующие свойства опасных веществ, используются при
прогнозировании величин аварийных воздействий и при прогнозировании эффективности аварийных
воздействий. Например, характеристики токсических свойств веществ используются в моделях поражения реципиентов риска при токсическом воздействии.
Для некоторых видов аварий величина аварийного воздействия, уровень поражения реципиентов
риска зависят от климатических характеристик. Например, последствия химических аварий, при попадании токсичных веществ в атмосферу, обычно зависят от значений климатических параметров. При
прогнозировании оценок риска используются средние частоты проявления климатических характеристик. Частоты усредняются на временных интервалах порядка нескольких десятков лет.
В общем случае, информационная поддержка прогнозирования не ограничивается тремя указанными разделами. Каждый прогноз имеет свои особенности, которые отражаются в информационной
поддержке.
Прогнозирование уровня аварийной опасности
Что лежит в основе прогнозирования уровня аварийной опасности? Как и всякий прогноз, он
может быть построен с использованием различных подходов. Например, по результатам обработки статистического материала по последствиям аварий и катастроф на промышленных объектах, на основе
экспертных оценок и т. д. Однако, указанные подходы применимы, в основном, для прогнозирования
последствий типовых аварийных ситуаций на типовых промышленных объектах.
Если же вопрос стоит о прогнозировании последствий антропогенных катастроф на объектах,
которые не имеют аналогов, по которым отсутствует достоверная статистическая информация, то, возможно, единственным подходом к прогнозированию последствий является подход, основанный на результатах компьютерного прогнозирования [13,29]. Действительно, процесс возникновения и развития
источника опасности при антропогенной аварии, процесс передачи аварийного воздействия реципиенту
риска может быть описан в рамках той или иной физико-математической модели. Реакция реципиента
риска на аварийное воздействие также может быть описана соответствующей математической моделью.
Компьютерный эксперимент, построенный на основе моделей, позволяет прогнозировать характеристи27
ки источника опасности, динамику распространения аварийных воздействий, уровень воздействий на
реципиентов риска и последствия воздействий для реципиентов риска.
Эффективность компьютерного прогнозирования наиболее значима при исследовании сложных,
многофакторных задач, к которым относятся задачи прогноза последствий техногенных катастроф. Более того, учитывая, что в некоторых случаях (например, для объектов с наличием боевых отравляющих
веществ) проведение крупномасштабных экспериментальных работ по определению последствий аварий затруднено, методы, основанные на компьютерном моделировании, являются определяющими при
прогнозе последствий аварий [30].
Следует отметить, что существует несколько подходов к решению задач прогнозирования в рамках компьютерного моделирования. В данной работе прогноз строится, в основном, на основе численного анализа физико-математических моделей. Кроме того, при математическом описании процессов
используются различные регрессионные модели, оценки. Точность (достоверность) прогноза определяется, в первую очередь, точностью физико-математического описания моделируемого процесса (адекватностью модели), а также точностью задания параметров физико-химических свойств веществ, участвующих в процессах. Однако, процесс возникновения и распространения аварийных воздействий в
окружающей природной среде настолько сложен и многогранен, а глубина понимания физических, химических и, тем более, биологических аспектов этой проблемы так недостаточна, что построить точные
модели и, соответственно, выполнить точный прогноз последствий аварий не представляется возможным. Впрочем, здесь необходимо отметить, что точный прогноз принципиально не может быть выполнен. Прогноз строится на основе тех или иных модельных представлений, а всякая модель —лишь
определенное приближение к действительности. Речь может идти исключительно о прогнозе с определенной степенью достоверности. Конечно, по мере изучения процессов возникновения и распространения аварийного воздействия, по мере уточнения свойств взаимодействующих веществ, достоверность
(точность) прогноза будет повышаться.
Прогноз последствий аварий строится относительно конкретного объекта. При этом обычно рассматриваются наиболее значимые по последствиям аварийные сценарии. Последствия конкретной аварии характеризуются условными (относительно конкретного аварийного сценария) оценками риска.
Так, на рис. 1.3 представлена схема прогнозирования последствий аварий на объекте с токсичными веществами.
Обычно аварии, связанные с освобождением токсичных веществ, называют химическими авариями. Согласно схеме, расчету предшествует предварительный анализ, в рамках которого выделяются
наиболее значимые сценарии. В данном случае предполагается, что наиболее существенные аварии связаны с попаданием токсичных веществ в природные среды. По соответствующим сценарию моделям
рассчитываются характеристики источников опасности — массы токсичных веществ, попадающих в
природные среды. Далее моделируются процессы распространения веществ в природных средах, которые, в общем случае, зависят от климатических факторов. По динамике распространения токсичных
веществ в природных средах определяется поле эффективных доз веществ, воздействующих на реципиентов риска. При этом каждая точка расчетного пространства характеризуется своим значением эффективной дозы. Впоследствии по полю значений эффективных доз веществ, используя модели «дозаэффект», определяются полевые значения величин ущерба относительно конкретных реципиентов риска. По результатам прогноза ущерба, отвечающего аварии, и результатам частотного анализа рассчитываются условные оценки риска (1.2.3). Переход к оценкам риска, характеризующим уровень опасности
от объекта, осуществляется с учетом интенсивностей возникновения аварийных ситуаций.
Прогноз уровня аварийной опасности в пределах некоторой территории осуществляется с учетом
всех значимых, с точки зрения последствий аварий, техногенных объектов, размещенных на территории. В данном случае под техногенным объектом может пониматься отдельная установка, производственное помещение, участок железнодорожной линии и т. д. Представленный алгоритм прогнозирования уровня опасности реализуется в виде программного комплекса, работа которого поддерживается
программной средой, базами данных свойств веществ, базами данных ГИС и т. д.
28
Лекция № 3.
Тема: Моделирование в современной экологии.
Модель — это вспомогательный объект, находящийся в определенном объективном соответствии с познаваемым оригиналом и способный замещать его на отдельных этапах познания.
Моделирование — это разработка, исследование модели и распространение модельной
информации на оригинал.
Достоинства моделирования проявляются там, где возможности традиционного подхода оказываются ограниченными. Именно такой областью познания является экология.
Экспериментальное и натурное наблюдение экологических процессов осложняется их длительностью. Например, исследования в области земледелия и садоводства связаны главным образом с
определением урожайности, а урожай собирают раз в год, так что один цикл эксперимента занимает
год и более. Чтобы найти оптимальное количество удобрений и провести другие возможные мероприятия по окультуриванию, может понадобиться несколько лет, особенно когда необходимо рассматривать взаимодействия между экспериментальными результатами и погодой. То же касается
процессов, проходящих в аквакультуре, например, при разработке оптимальных режимов содержания рыбоводных прудов. В лесоводстве из-за длительности круговорота урожаев древесины самый
непродолжительный эксперимент занимает 25 лет, а долговременные эксперименты могут длиться
от 40 до 120 лет. Аналогичные временные масштабы необходимы для проведения исследований с
другими природными ресурсами. Поэтому математическое моделирование является необходимым
инструментом в экологии, природопользовании и управлении природными ресурсами.
В экологическом моделировании можно выделить два основных направления:
а) моделирование взаимодействия организмов друг с другом и с окружающей средой ("классическая"
экология);
б) моделирование, связанное с состоянием окружающей среды и ее охраной (социальная экология).
Оба направления представлены большим количеством разработанных моделей.
Модель должна соответствовать двум требованиям:
1) она должна отражать лишь те особенности оригинала, которые выступают в качестве предмета познания,
2) она должна быть адекватна оригиналу (иначе представления о нем будут искажены).
При построении любой модели главная задача — создать модель достаточной полноты. Для этого необходимо стремиться учесть все существенные факторы, влияющие на рассматриваемые явления;
уделить специальное внимание наличию в ней противоречивых элементов, как одного из признаков
полноты модели; учесть возможность появления неизвестных факторов, чтобы в случае необходимости
дополнить модель новым элементом.
По способу построения все модели делят на два класса: материальные и абстрактные.
Материальные модели по своей физической природе сходны с оригиналом. Они могут сохранить
геометрическое подобие оригиналу (макеты, тренажеры, искусственные заменители органов и т. д.),
подобие протекания физических процессов — физическое моделирование (гидрологическая модель —
течение воды и т. п.) и могут быть природными объектами — прообразами оригинала, т. е. натурными
моделями (метод пробных участков). Материальные модели используются обычно в технических целях
и мало подходят для экологических проблем. Из материальных моделей наиболее широко распространены в природопользовании физические модели. Например, при создании крупных проектов, таких, как
29
строительство ГЭС, связанных с изменениями окружающей природной среды. Вначале строятся
уменьшенные модели устройств и сооружений, на которых исследуются процессы, происходящие при
заранее запрограммированных воздействиях.
Более подходящими для экологического моделирования являются абстрактные модели, представляющие собой описание оригинала в словесной форме или посредством символов и операций над ними, отражающих исследуемые особенности оригинала.
Абстрактные модели подразделяются на три типа:
 вербальные,
 схематические
 математические.
Вербальные модели — это формализованный вариант традиционного естественнонаучного описания в виде текста, таблиц и иллюстраций (Федоров, Гильманов, 1980).
Схематические модели разрабатываются в виде различного рода схем, рисунков, графиков и фотографий, основные их достоинства — наглядность, информативность и простота построения (трофические цепи, пирамида Элтона, схемы структуры, динамики и энергетики экосистем, воздействия экологических факторов, биохимических круговоротов и др.).
Математические модели — это математическое описание оригинала, отражающее его целостность, структуру, динамику, функционирование и взаимосвязи оригинала, внешних и внутренних факторов воздействия» (Лиепа, 1982). Это означает, что практически такая модель есть формула или система уравнений и неравенств.
Суть математического моделирования заключается в том, что с помощью математических символов
строится абстрактное упрощенное подобие изучаемой системы. Далее, меняя значение отдельных параметров, исследуют, как поведет себя данная искусственная система, т. е. как изменится конечный результат.
Математические модели, строящиеся с применением ЭВМ, называют кибернетическими.
Исследования, в которых ЭВМ играет важную роль в самом процессе построения модели и проведения модельных экспериментов, получили название имитационного моделирования, а соответствующие
модели — имитационных.
В построении математических моделей сложных природных процессов выделяются следующие этапы.
1. Реальные явления, которые планируется смоделировать, должны быть тщательно изучены: выявлены главные компоненты и установлены законы, определяющие характер взаимодействия между ними. Если неясно, как связаны между собой реальные объекты, построение адекватной модели невозможно. На данном этапе нужно сформулировать вопросы, на которые ответ должна дать модель. Прежде чем строить математическую модель природного явления, надо иметь гипотезу о его течении.
2. Разрабатывается математическая теория, описывающая изучаемые процессы с необходимой деятельностью. На ее основе строится модель в виде абстрактных взаимодействий. Установленные законы
должны быть облечены в точную математическую форму. Конкретные модели могут быть предоставлены в аналитической форме (системой аналитических уравнений) или в виде логической схемы машинной программы. Модель природного явления есть строгое математическое выражение сформулированной гипотезы.
3. Проверка модели — расчет на основе модели и сличения результатов с действительностью. При
этом проверяется правильность сформулированной гипотезы. При значительном расхождении сведений
модель отвергают или совершенствуют. При согласованности результатов модели используют для прогноза, вводя в них различные исходные параметры.
По своему характеру выделяют модели статические и динамические.
Статическая модель отражает объект (систему), не изменяющий свое состояние во времени, а динамическая модель отражает объект (систему), изменяющий свое состояние во времени. Подавляющее
большинство живых объектов и систем — это динамические системы и могут быть отражены только
лишь динамическими моделями.
По охвату территории все модели могут быть: локальными, региональными и глобальными.
Классическая экология
30
В классической экологии рассматриваются взаимодействия нескольких типов:
 взаимодействие организма и окружающей среды;
 взаимодействие особей внутри популяции (популяция — это совокупность особей одного вида,
существующих
в
одно
и
то
же
время
и
занимающих
определенную территорию);
 взаимодействие между особями разных видов (между популяциями).
При построении моделей экосистем применяют методы общесистемного анализа. В первую очередь это - выделение из системы отдельных структурных элементов, таких как живые и косные компоненты, среди живых - трофические уровни, виды, возрастные или половые группы, взаимодействие которых и будет определять поведение всей системы. Другой важный элемент - установление
характера процессов, в которых участвует каждый элемент (процессы размножения и роста, взаимодействия типа хищничества, конкуренции и т.д.) Часто в экологическом моделировании используются балансовые компартментальные модели, когда рассматриваются потоки вещества и энергии
между составляющими модель компартментами, содержание "вещества" в каждом из которых и
представляет собой отдельную переменную системы.
Математические модели в экологии используются практически с момента возникновения этой
науки. И хотя поведение организмов в живой природе гораздо труднее адекватно описать средствами
математики, чем самые сложные физические процессы, модели помогают установить некоторые закономерности и общие тенденции развития отдельных популяций, а также сообществ. Может показаться
удивительным, что люди пытаются воссоздать живую природу в искусственной математической форме,
но есть веские причины, которые стимулируют эти занятия. Вот некоторые цели создания математических моделей в классической экологии.
1. Модели помогают выделить суть или объединить и выразить с помощью нескольких параметров
важные разрозненные свойства большого числа уникальных наблюдений, что облегчает экологу анализ рассматриваемого процесса или проблемы.
2. Модели выступают в качестве "общего языка", с помощью которого может быть описано каждое
уникальное явление; относительные свойства таких явлений становятся более понятными.
3. Модель может служить образцом "идеального объекта" или идеализированного поведения, при
сравнении с которым можно оценивать и измерять реальные объекты и процессы.
При построении математических моделей в экологии используется опыт математического моделирования механических и физических систем, но с учетом специфических особенностей биологических
систем:
 сложности внутреннего строения каждой особи;
 зависимости условий жизнедеятельности организмов от многих факторов внешней среды;
 незамкнутости экологических систем;
 огромного диапазона внешних характеристик, при которых сохраняется жизнеспособность систем.
Социальная экология
Моделирование, связанное с состоянием окружающей среды, в свою очередь, распадается на ряд
направлений. Назовем некоторые из них:
 моделирование водных экосистем (трансформации компонент экосистемы, образования и превращения веществ, потребления, роста и гибели организмов);
 моделирование продукционного процесса растений (для выбора оптимальной стратегии проведения сельскохозяйственных мероприятий: орошения, полива, внесения удобрений, выбора сроков посева или посадки растений с целью получения максимального урожая);
 моделирование лесных сообществ (используются как для описания лесных массивов на больших
пространственных и временных масштабах, так и для моделирования популяций, в которых основным объектом является отдельное дерево);
 моделирование загрязнения атмосферы и поверхности земли промышленными выбросами (перенос
загрязняющих
веществ,
ущерб,
наносимый
здоровью населения, сельскохозяйственным угодьям, лесным массивам, почве, затраты на восстановление окружающей среды и т.д.);
 глобальные модели, в которых Земля рассматривается как единая экосистема. Наиболее известные модели такого рода — "ядерная зима" (катастрофические последствия ядерной войны),
31
глобальное потепление (парниковый эффект вследствие промышленной деятельности человечества) и т.д.
Математическое моделирование – это один из важнейших методов научного познания, с
помощью которого создается модель (условный образ) объекта исследования. Сущность его
заключается в том, что взаимосвязь исследуемых явлений и факторов передается в форме конкретных
математических уравнений.
Процесс построения математической модели включает в себя следующие типовые этапы:
 формулирование целей моделирования;
 качественный анализ экосистемы, исходя из этих целей;
 формулировку законов и правдоподобных гипотез относительно структуры экосистемы,
механизмов ее поведения в целом или отдельных частей (при самоорганизации эти законы
"находит" компьютер);
 идентификацию модели (определение ее параметров);
 верификацию модели (проверку ее работоспособности и оценку степени адекватности реальной
экосистеме);
 исследование модели (анализ устойчивости ее решений, чувствительности к изменениям
параметров и пр.) и эксперимент с ней.
Моделирование глобальных экологических процессов
На сегодня экосистемы испытывают большого влияния от человеческой деятельности, поэтому защита их и сохранения требуют осведомленности с прямыми и косвенными эффектами антропогенного фактора в течение длительного времени и на достаточно большой территории.
Рассмотрим некоторые результаты глобального моделирования
Первой моделью прогнозирования была модель Т. Мальтуса (1798 г.). Он связал геометрический рост численности населения и арифметическое увеличение средств существования. Дальнейший опыт показал упрощенность и ошибочность такого подхода.
Дж. Форестер предложил динамическую мировую модель (1970 г.), которая учитывала смену
населения, капитальных взносов, природных ресурсов, загрязнение окружающей среды и производство пищевых продуктов. Взаимосвязи, которые положены в основу модели, достаточно сложные.
Например, рост численности населения поставлено в зависимость от его плотности, обеспеченности
питанием, уровня загрязненности, наличия ресурсов, материального уровня. Темп смертности здесь
связан с уровнем жизни, питанием. Загрязнение среды - с объемом фондов и другими факторами.
Многофакторная модель Форестера показывала динамику показателей состояния мировой системы в
зависимости от варьирования различных ее факторов.
Одним из результатов исследований Форестера были графики затрат природных ресурсов по
стабилизации численности населения, фондов и качества жизни.
Группа Д. Медоуза (1972) построила динамическую модель на основе пяти основных показателей: ускоренная индустриализация, рост численности населения, увеличение числа лиц, которые
недоедают, истощение ресурсов, ухудшение состояния окружающей среды. В модель заложены
большое количество отдельных связей: в три раза больше той, что в модели Форестера. Производство сельскохозяйственной продукции связано с площадью земли для пахоты, индустриализация - с
добычей полезных ископаемых и т. д. Учитываются в модели и такие аспекты как нахождение новых
природных ресурсов и возможность их более эффективного использования.
Прогноз по модели Медоуза показал, что вследствие исчерпания ресурсов и увеличения объема загрязнений в середине 21 века произойдет мировая катастрофа. Единственный способ избежать
ее - стабилизировать численность населения и объем промышленности, а также стимуливать развитие сельского хозяйства.
Модель М. Месаровича и Е. Пестеля (1974) отличается размерностью и детальностью связей.
Она содержит более чем 100.000 уравнений, описывающих мировую систему как совокупность региональных систем. Авторы выделили крупнейшие страны (Япония, Россия, Китай, Вьетнам и другие)
и регионы (Северная Америка, Западная Европа, Северная Африка), 10 групп населения, 5 категорий
транспорта, 2 разновидности сельского хозяйства, 19 разновидностей промышленного капитала, 5
видов капитала в энергетике. На основе этой модели авторы рассмотрели различные сценарии развития мировой системы.
32
В Пенсильванском университете создана система совместного функционирования национальных моделей. В каждой из них проводятся расчеты взаимосвязанных показателей валоввого
продукта, инвестиций, экспорта и импорта, цен, военных расходов и т.п. Система постоянно наращивается и корректируется. Ее математическая часть состоит из более чем 20.000 уравнений.
Группа экспертов ООН под руководством В. Леонтьева в конце 70-х годов разработала межрегиональную модель межотраслевого баланса мировой экономики. Подобные модели наиболее приспособлены для описания одноцільових мероприятий по охране воздуха и водных бассейнов от загрязнения. В 80-х годах в институте экономики модель этого типа была построена для 18- продуктовой схемы межотраслевого баланса нашей страны. Модель учитывала 6 отраслей промышленности, 5
загрязнителей, 3 категории сточных вод.
В конце 70-х годов под руководством Н. Н. Моисеева была разработана математическая модель атмосферы "Гея". Она состояла из двух взаимосвязанных систем. Первая описывала процессы,
которые проходили в атмосфере и океане. Вторая - круговорот веществ в природе ( прежде всего,
карбона). В основу математической модели положены такие локальные модели как испарение с поверхности океана воды и ее конденсация в атмосфере, поглощения СО2 морской водой, перенос
энергии атмосферой, реакция фотосинтеза, отмирания растений, распределение биомассы по поверхности Земли и т.д. На базе модели "Гея" ученые выполнили расчеты различных сценариев изменения
климата на планете под воздействием ядерного взрыва, пожара, извержение вулкана, создание местного Пека, изменения горного ландшафта. Поверхность Земли в расчетах модели была разбита на
сетку с участками В первой половине 80-х годов ученые разных стран создали глобальные математические модели, чтобы прогнозировать последствия ядерной войны. Наиболее распространенными
стали модель К. Сагана и модель "Гея".значною мере именно исследования ученых стимулировали
государства относительно решений по сокращению ядерного вооружения и сформировали представление о последствиях ядерной войны для Земли.
В наше время необходимы глобальные математические модели, в которые бы входили подсистемы взаимодействий между атмосферой и водой, атмосферой и поверхностью почвы, процессы в
каждом из элементов окружающей среды, взаимодействия верхнего слоя атмосферы с Космосом, механические саморегуляции в природе, влияние разумной деятельности человека на окружающую
среду. Такая модель должна быть достаточно подробной для регионов Земли. На ней можно будет
оценивать инженерные проекты, деятельность городов, варианты гидросистем, размещения заводов.
33
Схема 2
Реакция гидробионтов на понижение значений рН в пресноводных водоемах
34
Лекция № 8. Загрязнение окружающей среды.
Цель: рассмотреть проблемы загрязнения окружающей среды.
План:
35
1.Природное и антропогенное загрязнение окружающей среды.
2.Проблема загрязнения окружающей среды в РК.
1 вопрос. Природное и антропогенное загрязнение окружающей среды.
Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких
и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.
Более развернутую характеристику этого понятия приводит известный французский ученый Ф.
Рамад (1981): «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или
частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение
приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия
существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества)». По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха,
загрязнение почв и т. д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением
околоземного космического пространства.
Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций любых организмов, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные,
строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство и
другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных
городов и промышленных агломераций.
Природными загрязнителями могут быть пыльные бури, вулканический пепел, селевые потоки и
др.
По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение (рис.
12.2; по Н. Ф. Реймерсу, 1990; с изменениями). По своим масштабам и распространению загрязнение
может быть локальным (местным), региональным и глобальным.
Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их по мере развития новых технологических процессов постоянно растет. В этом отношении «приоритет», как в локальном, так и в глобальном масштабе, ученые отдают следующим загрязняющим веществам:
— диоксиду серы (с учетом эффекта вымывания диоксида серы из атмосферы и попадания образующихся серной кислоты и сульфатов на растительность, почву и в водоемы);
— тяжелым металлам: в первую очередь свинцу, кадмию и особенно ртути (с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть);
— некоторым канцерогенным веществам, в частности бенз(а)пирену;
— нефти и нефтепродуктам в морях и океанах;
— хлорорганическим пестицидам (в сельских районах);
— оксиду углерода и оксидам азота (в городах).
Этот перечень, безусловно, должен быть дополнен радионуклидами и другими радиоактивными
веществами, пагубные последствия которых для человеческой популяции и экосистем в полной мере
проявились после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки (Япония) и аварии на Чернобыльской
АЭС. Следует упомянуть и диоксины — весьма опасное загрязняющее вещество из класса хлоруглеводородов.
36
23 мая 2001 г. в Стокгольме была принята Конвенция по стойким органическим загрязнениям
(СОЗ), которая обязывает правительства ликвидировать 12 стойких канцерогенных и токсичных загрязнений, а именно: алдрин, гептахлор, ДДТ, диэлдрин, эндрин, хлордан, мирекс, токсафен, гексахлорбензол, полихлорированные бифенелы, диоксины и фураны. Конвенцию подписали около 100 стран
мира.
Под видами загрязнений понимают также любые нежелательные для экосистем антропогенные
изменения (рис. 12.3; по Г. В. Стадницкому и А. И. Родионову, 1988):
 ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых
естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты,
продукты сгорания и т. д);
 параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей
среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное);
 биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых
организмов (перепромысел,, направленная интродукция и акклиматизация видов и т. д.);
 стациалъно-деструкционное загрязнение (стация — место обитания популяции, деструкция —
разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе
природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и
пр.).
Без всякого преувеличения можно отметить, что воздействие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компоненты (атмосферу, гидросферу, литосферу и биотические сообщества) достигло к
настоящему времени беспрецедентных размеров.
Современное состояние планеты Земля оценивается как глобальный экологический кризис. Особенно возросли темпы роста ингредиентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношении. Негативные тенденции этих воздействий на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер.
37
2 вопрос. Проблема загрязнения окружающей среды в РК.
Экологическая ситуация постепенно становится все более значимым фактором развития, влияющим на все сферы политического и экономического благополучия государства. В третьем тысячелетии
мир изменяется все более быстрыми темпами, причем совместные действия государств по защите
окружающей среды зачастую отстают от экономических и социальных изменений. Постепенно в экономику стран-членов СНГ проникают экологические стандарты развитых стран.
Использование богатых природных ресурсов Казахстана, быстрое развитие экономики страны в
последние годы вызывает необходимость подготовки специалистов, способных решать проблемы природной среды.
Современные экологические проблемы Республики Казахстан сложны, многообразны и территориально дифференцированы. По выбросам вредных веществ в атмосферу от стационарных источников
страна находится в лидирующей тройке, на которую приходится больше половины выбросов всех стран
СНГ, уступая России и Украине. По объемам загрязненных сточных вод Казахстан занимал также 3 место, но с 2005 г. он уступил это сомнительное преимущество Азербайджану.
Динамика экологического состояния стран СНГ стала результатом совместного воздействия
трансформационных и унаследованных факторов. Последние проявляются в зависимости экологического состояния от сложившейся структуры экономики, системы водопользования и освоения земельных
угодий, качества основных фондов, сложившейся структуры топливного баланса и пр. Унаследованные
факторы более инерционны, они проявлялись и в период плановой экономики, но при снижении регулирующей роли государства их значимость резко усилилась, что определило схожесть динамики на
всем постсоветском пространстве.
Как и в большинстве стран СНГ, в начале 90-х годов в Казахстане наблюдалось уменьшение антропогенного воздействия, с 2000 г. начался постепенный рост выбросов и небольшое сокращение с
2004-2005 гг. В целом для стран СНГ в период спада основное снижение нагрузок на окружающую среду было обусловлено сокращением промышленного производства. Экологические платежи не оказали
достаточного влияния на изменения в структуре промышленности, экологизацию деятельности. Максимальное сокращение объемов производства наблюдалось в высокотехнологичных секторах и отраслях
выпускавших товары народного потребления. Складывавшиеся в переходный период обстоятельства
38
максимально способствовали формированию наименее благоприятной, с точки зрения показателей экологичности, структуры промышленного производства. Следствием этого стало резкое увеличение доли
отраслей сырьевого комплекса в загрязнении окружающей среды.
Регионы Казахстана по-разному развивались и в период кризиса, и в годы экономического роста.
Унаследованное развитие обусловило очень высокий уровень территориальной локализации атмосферного загрязнения: около половины всех валовых выбросов республики поступают в атмосферу с территории только одного субъекта – Карагандинской обл. По объему выбросов (около 1,5 млн.тонн), область
сравнима лишь с такими мощными загрязнителями на территории России, как г. Норильск и нефтедобывающий Ханты-Мансийский округ. Еще около 20% обеспечивает второй по масштабам загрязнения
регион – Павлодарская область.
Высокая степень обеспеченности дешевым каменным и бурым высокозольным углем, рудами
черных и цветных металлов привели к тому, на протяжении десятилетий в Центральном и СевероВосточном Казахстане формировалась утяжеленная структура промышленности и самые высокие уровни антропогенного загрязнения. Здесь сосредоточены все крупнейшие центры загрязнения атмосферы
(73% выбросов в атмосферу от стационарных источников). Город Балхаш, где АО «Завод обработки
цветных металлов», производящий более 30 марок меди и ее сплавов, несмотря на внедрение системы
менеджмента охраны окружающей среды, сохраняет пока невысокую степень очистки, и, как следствие,
третью часть всего загрязнения страны. Т.к. медные руды высокосернистые, в структуре выбросов доминирует диоксид серы (как и в другом крупном центе медной промышленности Жесказгане), основанное для его утилизации производство серной кислоты проблему не решает. Даже г. Темиртау, где размещен крупнейший металлургический комбинат АО «Миттал Стил Темиртау», имеет объем выбросов в
атмосферу вдвое меньше. На отходах коксования в городе производится сульфат аммония, что способствует решению ряда экологических проблем. В металлургии традиционно степень утилизации токсичных веществ на среднем уровне и, как следствие, регионы ее дислокации являются источником выбросов наиболее токсичных веществ.
В Павлодарской области крупнейшими загрязнителями являются центры НПЗ, ТЭЦ (Аксу и
Павлодар), а с 60-х годов здесь появилась и энергоемкая алюминиевая промышленность, что создало
очень токсичную среду в городе. На привозных кварцитах с Урала в Аксу и Экибастузе появилось энергоемкое ферросплавное производство. Однако, объем выбросов в регионе в 3 раза меньше, чем у «лидера» в том числе и потому, что здесь высокий уровень очистки выбросов в основном за счет утилизации
твердых соединений от сжигания высокозольных углей.
Мощное развитие теплоэнергетики обусловило и самые большие объемы водозабора и сточных
вод (свыше четверти сбросов сточных вод Казахстана). И, хотя значительная часть стоков ТЭЦ – охлаждающие условно чистые воды, при такой высокой концентрации предприятий угледобычи, металлургии, химии и тяжелого машиностроения, теплые воды, сбрасываемые ТЭЦ порождают проблему синергетического воздействия.
Следствием ускоренной индустриализации и по сей день остаются экологические проблемы на
востоке страны. Выплавка титана, магния, свинца и цинка является источником высокотоксичных выбросов (св. 70 тыс. т, что почти равно выбросам г. Москвы) в Усть-Каменогорске и старейшем на Алтае
центре свинцово-цинковой промышленности – г. Риддер, работающих на собственных концентратах.
Такая форма организации производства цветных металлов в виде крупных комбинатов полного цикла
связана с особенностью их руд – низким содержанием чистого металла (1-5%), а рассеянных даже менее
одного.
Всей Северо-Восточной зоне Казахстана в наследство от советских времен осталась проблема
Семипалатинского испытательного полигона. Сорокалетние испытания ядерного оружия на двух площадках «Балапан» и «Дегелен» причинили невосполнимый ущерб здоровью населения и окружающей
среде. По степени воздействия на объекты окружающей среды и здоровье населения Семипалатинский
регион, в свою очередь, разделен на зоны. К наиболее загрязненным объектам отнесятся озера Телкем 1 и Телкем -2, озеро Балапан (Атомное озеро), река Чаган и вода из штолен горного массива Дегелен.
Уровни концентраций различных радионуклидов по разным объектам заметно отличаются друг от друга, что вполне естественно, учитывая различный характер проводившихся на них ядерных испытаний.
Т.о. унаследованное развитие обусловило уровень территориальной концентрации наиболее
«грязных» отраслей, создание крупных производств без нужной степени очистки и пр. в регионах Центрального, Восточного и частично Северного Казахстана. Но их современный рост, обусловивший и
рост загрязнения с 1996 г. связан с востребованностью их продукции на мировом рынке. Казахстанские
39
металлы покупают более чем в 30 странах мира. Поэтому вторым фактором территориальной динамики
экологического состояния стало воздействие глобализации и включения регионов и городов Казахстана
в мировой рынок. Оно крайне неравномерно охватывает территорию страны, «выбирая» крупнейшие
города, регионы с добычей востребованных на мировом рынке ресурсов. Но, если для первых включение в глобальную экономику привело к снижению загрязнения, то для вторых изменения цен на металлы и сырьевые ресурсы на мировом рынке крайне негативно отразилось на экологической ситуации.
Ибо рост цен на энергоносители в стабильных экономиках стимулирует сокращение их потребления, а в
условиях трансформирующейся экономики, ориентация которой на экспорт энергоносителей и других
ресурсов только увеличивается, приводит к обратному результату – существенному возрастанию ресурсоемкости внутри страны и росту добычи.
Влияние этого фактора особенно сказывается на росте антропогенной нагрузки в регионах Западного Казахстана. Освоение Эмбинской и Мангистауской нефтегазоносных провинций и никелевых
руд в районе Актобе привели к тому, что этот именно в этот регион смещается антропогенное воздействие. Как и в России, только 2 нефтяных региона (Атырауская и Актюбинская обл.) по уровню атмосферного загрязнения в 2005 г. превысили уровень 1990 г. Предприятия нефтегазового комплекса являются ключевыми источниками загрязнения в Мангистауской, Западно-Казахстанской и Кызылординской областях.
Особенности загрязнения в регионах Западного Казахстана – низкая локализация антропогенного
воздействия, выход его за пределы городов в ареалы добычи углеводородов и самые низкие объемы
уловленных и обезвреженных вредных веществ из-за низкого уровня утилизации попутного нефтяного
газа (ПНГ). Уровень утилизации ПНГ определяется введением в эксплуатацию новых месторождений и
обеспечением соответствующей инфраструктуры по его переработке. На освоенных месторождениях,
где уже построены все необходимые сооружения, утилизация ПНГ достигает 80-98%, на новых месторождениях 30% и менее. Поэтому наиболее низкий удельный вес уловленных и обезвреженных веществ
наблюдался в Атырауской (0,1 %), Мангистауской (0,6%) областях. Основные вещества, загрязняющие
атмосферу, это углеводороды, которые испаряются из нефтяных амбаров, мест проливов нефти, из технологического оборудования. Оксиды азота, диоксид серы и сажа выбрасываются при сжигании ПНГ на
факелах, печах, котельных и турбокомпрессорах.
Одна из основных экономических причин низкой утилизации ПНГ кроется в том, что на первоначальном этапе освоения месторождений это невыгодно недропользователям, особенно мелким и
средним нефтегазодобывающим компаниям. Переработка ПНГ требует огромных капиталовложений в
приобретение и установку необходимого оборудования для приведения его к стандартам готового продукта, транспортных затрат. Технологические проблемы связаны с тем, что выделившийся из нефти и
отсепарированный газ содержит водяные пары, тяжёлые углеводороды, соединения серы, что является
причиной возникновения ряда проблем при транспортировке.
В Актюбинской обл. сжигание на факелах свыше 500 млн.м3 газа приводит, с одной стороны, к
выбросам в атмосферу около 100 тыс.т вредных веществ, с другой – к потере ценного сырья. Однако
развитие нефтегазового комплекса в регионе позволяет ТЭЦ работать на газообразном и жидком топливе и избавиться от выбросов твердых веществ. В этих условиях основным загрязнителем атмосферы
твердыми веществами (пыль неорганическая) продолжает оставаться Актюбинский завод ферросплавов
ТНК «Казхром». Основным источником одного из наиболее токсичных веществ, шестивалентного хрома, является АО «Актюбинский завод хромовых соединений».
Предстоящее массированное освоение углеводородного сырья является потенциальной угрозой усиления нагрузки на природные воды, особенно программы освоения шельфовых месторождений в казахстанском секторе Каспийского моря. В Государственной программе освоения Каспийского шельфа
предусматривается проведение специальных исследований по определению предельно возможного
уровня добычи углеводородов без нанесения ущерба морским и прибрежным экосистемам, осуществление геодинамического мониторинга, ликвидации бесхозных нефтяных скважин и других исторических загрязнений.
Предприятия нефтяной промышленности обеспечивают основную долю (80-85%) в загрязнении
воздушного бассейна Атырауской и Мангистауской областей, где количество сожженного газа на
нефтедобывающих предприятиях только за последний год увеличилось с 62 до 65 млн. м3.
Но самую серьезную экологической угрозу представляет проблема пересыхания после остановки производства хвостохранилища «Кошкар-Ата», накопившее за время работы около 350 млн. т отходов переработки урансодержащих и редкоземельных руд. Ветром разносится пыль обнажившихся дон40
ных отложений содержащих кобальт, никель, стронций, свинец. Остались нерешенными проблемы урановых карьеров, складов радиоактивного оборудования и редкоземельных концентратов принадлежащих АК «Каскор». В Западно-Казахстанской области важную роль в формировании экологической ситуации играют выбросы, связанные с освоением Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения.
В Южном Казахстане экологическая ситуация в значительной степени определяется нагрузкой
аграрного комплекса (особенно на водные источники), на которую повлияли и унаследованные и
трансформационные факторы. Причем унаследованные способствуют усилению нагрузки на ландшафты, а трансформационные – снижению. Например, за годы земельной реформы 62% земель сельскохозяйственного назначения были переведены в земли запаса и другие категории. В 8 раз уменьшилась
площадь земель промышленности, транспорта, в 3-4 раза возросли охраняемые территории, более чем в
2 раза – земли лесного фонда, в 4,4 раза – водного фонда. Произошло усиление традиционного землепользования, значительные площади переданы для выпаса скота населения. Площадь сельхозугодий сократилась за годы реформ в 2 раза в Алматинской и Жамбыльской областях, в 3 раза в ЮжноКазахстанской и в 5 раз в Кызылординской областях. В этих регионах велики площади эродированных
земель, высокая доля сильно эродированных пахотных земель, поэтому эти процессы сокращают один
из ключевых элементов антропогенного воздействия.
Унаследованной проблемой и для Запада, и для Юга остаются процессы опустынивания, которым подвержены более 60% территории Казахстана. Процесс деградации пастбищ имеет тенденцию к
возрастанию. Больше всего дефлированных земель находится: в Алматинской, Атырауской, ЮжноКазахстанской, Кызылординской и Жамбылской областях. Подвержены совместно водной и ветровой
эрозии земли Южно-Казахстанской, Мангистауской и Восточно-Казахстанской областей.
За последние годы, несмотря на сокращение объемов использования минеральных и органических удобрений более чем в 10 раз, обострилась проблема загрязнения земель токсичными и канцерогенными веществами от предприятий горнодобывающей, металлургической промышленности и энергетики. На юге Жамбылская область является уникальным регионом добычи фосфоритового и плавикошпатового сырья, что и определяет нагрузку на рельеф и почвы. На ее территории сосредоточены
71,9% балансовых запасов фосфоритов республики, 68% плавикового шпата, 8,8% золота, 3% меди,
0,7% урана.
В Южном Казахстане состояние воды – одна из ключевых проблем. Несмотря на сокращение
объема водопотребления во всех областях, кроме Кызылординской. Южные регионы потребляют 71%
водозабора страны, 84% от всех вод, потраченных на орошение, их вклад в объем потерь воды при
транспортировке составляет 87%. Большинство областных центров не имеет комплексов очистных сооружений, неочищенные стоки сбрасываются на поля фильтрации (г. Тараз) или в накопители (г. Кызылорда). В Талдыкоргане очистные сооружения испытывают перегрузки в 1,5-2 раза. Подземные воды
испытывают самую высокую нагрузку в южных регионах, где они используются на хозяйственнопитьевое водоснабжение (абсолютный лидер Алматинская область), на орошение сельскохозяйственных земель, на обеспечение промышленных отраслей экономики. Ситуацию спасает самый высокий
уровень эксплуатационных запасов подземных вод.
Южному Казахстану в наследство от нерационального природопользования предыдущего периода
осталась одна из всемирно значимых зон экологического бедствия – Казахстанская часть Приаралья
площадью 59,6 млн. га земель. Некогда четвертое по величине озеро в мире усыхает в течение четырех
десятилетий и уже потеряло четыре пятых своего объема, площадь поверхности сократилась более чем
на две трети, сформировав песчано-солончаковую пустошь, что привело к распространению и осаждению пыли в ареале площадью около 25 млн. га. Впервые за многие годы уровень Аральского моря приостановил свое падение, т.к. водность рек его бассейна в 2003 году была несколько выше нормы, чему
во многом способствовало снижение антропогенной нагрузки.
Как и в большинстве стран Содружества в Казахстане наследие ускоренной индустриализации и по сей
день является ключевым фактором экологической напряженности. Комплексная оценка всех видов антропогенного воздействия выявила двукратные территориальные различия экологической напряженности по регионам (11-22 баллов) [1].Критические и высокие уровни антропогенного воздействия сформировались в регионах Центрального, Восточного и Южного Казахстана, где в наследство от прошлого
осталась утяжеленная структура экономики с высокой концентрацией «грязных» отраслей, неэффективное развитие аграрного комплекса на основе орошения, полигон ядерных испытаний и пр. Постепенно новые факторы развития, большая ориентация на добычу углеводородов смещает нагрузку в зону
41
Прикаспия, а перенос столицы – на север. К новым, модернизационным факторам можно отнести большую ориентацию на экологический путь развития экономики, наличие программ экологизации отраслей
и регионов, активное привлечение иностранного крупного бизнеса, как носителя новых технологий, качества менеджмента и более жестких экологических стандартов, развитие экологического образования.
Уровни экологической напряженности выделены на основе комплексной оценки, позволяющей
получить целостную для региона картину. Техногенное воздействие представлено следующими блоками: 1) атмосферное загрязнение (плотность выбросов в ареале воздействия каждого источника, структурная сложность аэрозоля и его токсичность); 2) радиационное загрязнение (мощность дозы, мк ЗВ/ч,
плотность радиоактивных выпадений в приземной атмосфере, объем радиоактивных отходов); 3)
нагрузка на водные источники (объем и структура водопотребления, нагрузка на подземные воды, нормативно рассчитанный объем сточных вод); 4) нагрузка аграрного комплекса (площади эродированных
сельскохозяйственных угодий, расходы воды на орошение, внесение пестицидов), 5) нагрузка на рельеф
в результате развития горнодобывающих производств и вторичных процессов. Для расчета показателей
была использована первичная статистическая информация Агентства Республики Казахстан по статистике, региональных управлений статистики, Министерства охраны окружающей среды, Национального атласа Республики Казахстан. Интегральный показатель степени экологической напряженности был
получен в результате агрегирования усредненных в блоках частных индексов.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Природное загрязнение окружающей среды.
2.
Антропогенное загрязнение окружающей среды.
3.
Проблема загрязнения окружающей среды в РК.
Литература: 1, 2, 3.
Лекция № 9. Проблема отходов.
Цель: рассмотреть пути утилизации и переработки отходов, проблема ТБО в РК.
План:
1.
Виды отходов. Классификация отходов.
2.
Пути утилизации и переработки отходов.
3.
Проблема ТБО в РК.
1 вопрос. Виды отходов. Классификация отходов.
Отходы – отходы, образующиеся в сферах производства и потребления. Вид отходов - свокупность отходов, которые имеют общие признаки в соответствии с системой классификации отходов.
Отходы производства – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства; вновь образующиеся в процессе производства попутные вещества, не находящие
применения. В отходы производства включаются вмещающие и вскрышные породы, образующиеся при
добыче полезных ископаемых, побочные и попутные продукты, отходы сельского хозяйства.
Отходы потребления – изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа. К отходам потребления относятся и твёрдые бытовые отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности людей.
Отходы производства и потребления – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары
(продукция), утратившие свои потребительские свойства.
Опасные отходы – отходы, которые в силу их реакционной способности или токсичности
представляют непосредственную или потенциальную опасность для здоровья человека или состояния окружающей среды самостоятельно или при вступлении в контакт с другими отходами и окружающей средой.
Размещение отходов – любая операция по хранению и захоронению отходов.
Хранение ( складирование) отходов – изоляция с учётом временной нейтрализации отходов,
направленная на снижение опасности для окружающей среды. Для хранения устанавливается срок
их нахождения в местах складирования.
42
Захоронение отходов – изоляция отходов, направленная на исключение попадания загрязняющих веществ в окружающую среду и исключающая возможность дальнейшего использования этих
отходов.
Объект размещения отходов – полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных и
бытовых отходов, шламонакопители, хвостохранилища и другие сооружения, обустроенные и эксплуатируемые в соответствии с проектами; санкционированные свалки, т.е. разрешенные органами исполнительной власти территории (существующие площадки) для размещения промышленных и бытовых
отходов, но не обустроенные в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП). Являются временными, подлежат обустройству в соответствии с указанными требованиями или закрытию в
сроки, необходимые для проектирования и строительства полигонов,
отвечающих требованиям СНиП.
Обращение с отходами – деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов.
Лимит на размещение отходов – предельно допустимое количество отходов данного конкретного вида, которые разрешается размещать определенным способом на установленный срок в объектах размещения отходов с учетом экологической обстановки на данной территории.
Твёрдые промышленные отходы подлежат либо переработке с получением товарных продуктов, либо складированию, длительному хранению или захоронению.
Трансграничное перемещение отходов – перемещение отходов с территории, находящейся под
юрисдикцией одного государства, на территорию (через территорию), находящуюся под юрисдикцией другого государства, или в район, не находящийся под юрисдикцией какого-либо государства, при
условии, что такое перемещение отходов затрагивает интересы не менее чем
двух государств.
Причины образования отходов производства
Главные причины образования отходов представлены в табл. 1.1.
Классификация отходов осуществляется по следующим факторам:
1) по физическим свойствам;
2) по методам утилизации и ликвидации;
3) по методам обезвреживания и переработки;
4) по источнику образования.
Классификация отходов по методам утилизации или ликвидации.
43
Различают следующие методы:
- биологическая обработка;
- химическая обработка;
- извлечение компонентов;
- разделение фаз;
- ликвидация (удаление) отходов.
Классификация отходов по источнику образования.
Отходы производства образуются:
- при добыче и обогащении полезных ископаемых;
- при переработке:
а) механической;
б) физико-химической;
в) иных видах.
Отходы потребления:
а) производственного;
б) бытового.
44
2 вопрос. Пути утилизации и переработки отходов.
Методы, применяемые для защиты биосферы от загрязнений, несмотря на многообразие обезвреживаемых и перерабатываемых химических продуктов, ограниченны. В зависимости от вида соединения все методы могут быть разделены на две основные группы. В первую группу входят методы,
предназначенные для переработки или обезвреживания неорганических соединений, во вторую — органических. Классификация основных методов обеих групп представлена на рис. 5.1. Так как в промышленной практике в состав отходов чаще всего входят и органические и неорганические соединения, то,
очевидно, для их переработки и обезвреживания следует использовать методы из обеих групп. При переработке или обезвреживании отходов стремятся к получению вторичных продуктов, которые могут
быть использованы в народном хозяйстве. Для этого применяется, как правило, не один, а несколько
методов в последовательности, определяющей технологию обезвреживания или переработки. Число
технологических решений процесса обезвреживания очень велико. Для того, чтобы выбрать метод и
технологию, необходимо: 1) дать оценку их эффективности с учетом опасности выбрасываемых химических соединений; 2) определить области рационального применения каждого метода или группы методов; 3) дать экономическую оценку их эффективности.
45
Технологии обезвреживания и утилизации отходов Хранение предполагает содержание некоторых видов отходов в целях их последующего обезвреживания и утилизации как на самом отходообразующем предприятии, так и на специальных предприятиях.
В первом случае в основную технологическую схему производства целевого продукта (например, выплавки чугуна в доменной печи) включаются технологические схемы обезвреживания и переработки образующихся отходов (отходящий колошниковый газ доменной печи после газоочистки используют для отопления тепловых агрегатов; доменный шлак поступает на установку грануляции, откуда
отгружается на предприятия строительной индустрии).
Во втором случае образующиеся отходы передаются для использования другими потребителями.
Например, отходы черных и цветных металлов передаются на предприятия металлургии, где производятся сортировка, обезвреживание, операции подготовки к плавке (резка, брикетирование и др.), а также
последующая переработка вторичного сырья и полуфабрикатов в товарную продукцию (производство
сплавов и изделий из них).
В настоящее время известно более 20 методов обезвреживания и утилизации твердых отходов.
По своим целям они делятся на две группы: ликвидационные (решение санитарно-гигиенических задач
и обезвреживание) и утилизационные (обезвреживание отхода для последующего использования в качестве вторичного ресурса).
Ликвидационные методы включают биолого-механические (складирование на полигонах), термические (сжигание), биологические (компостирование).
Утилизационные методы осуществляются с применением соответствующих технологий переработки отходов в конечный полезный продукт.
Биолого-механическая обработка включает операции дробления, измельчения, укладки отходов
на карты полигона, покрытие слоем культурного фунта и последующее биологическое разрушение от
ходов в процессах анаэробной ферментации с получением биогаза.
Термические методы могут быть реализованы тремя способами:
• слоевым или камерным сжиганием неподготовленных отходов в топках котлов;
• слоевым или камерным сжиганием предварительно подготовленных отходов (освобожденных от балласта, металлических включений, дробленых или измельченных) в топках энергетических котлов или в
обжиговых печах для производства цемента;
• пиролизом отходов.
Первый и второй способы применяют для отходов, сжигание которых не дает экологически
опасных продуктов окислительно-восстановительных реакций. В частности, это относится к твердым
бытовым отходам коммунального хозяйства, которые сжигаются первым способом.
Биологическая обработка отходов может осуществляться либо на специальных промышленных
установках, либо методами полевого компостирования.
Примером промышленной переработки является схема аэробного окисления смеси подготовленного отхода с активным илом.
Полевое компостирование — как наиболее простой и надежный способ — чаще всего применяют к твердым бытовым отходам крупных муниципальных образований.
В качестве эффективных и дешевых известковых мелиорантов успешно используются кальций содержащие промышленные отходы:
• шлаки сталеплавильного и ферросплавного производств;
• золы печей и топок сжигания сланцев, торфа, каменного угля;
• отходы цементных заводов, мраморная крошка, крошка производства известнякового щебня;
• отходы свеклосахарного производства;
• отходы других отраслей.
Для солонцовых почв, имеющих высокую вязкость и слипаемость (высокое содержание обменного натрия), используют такие промышленные.отходы, как фосфогипс (80—90% CaSO4), металлургические шламы F0—80% CaSO4), отработанные сернокислотные травильные растворы, отходы промышленности, содержащие FeSO4. При взаимодействии с почвой происходит необратимое вытеснение
натрия кальцием, содержащимся в отходах.
Многие виды промышленных и коммунальных отходов используются в качестве эффективных
органических удобрений. К ним относятся твердые осадки систем очистки сточных вод, компосты, по46
лучаемые при биохимической переработке отходов, а также отходы деревообработки (кора, опил, щепа), гидролизных и целлюлозно-бумажных производств.
Наконец, следует отметить использование почвообразующих пород из отвалов горных разработок для восстановления сельскохозяйственных угодий, нарушенных оврагообразованием, оползнями и
др.
Вторым направлением использования отходов является применение промышленных (часто — многостадийных) специальных технологий переработки с целью либо получения исходного сырья и материалов для производства, либо для прямого получения твердой продукции. Одним из типичных примеров
такого подхода является производство алюминия на стадии электролиза.
Весьма значительная (зачастую большая) часть промышленных отходов накапливается и становится потенциальным вторичным ресурсом для будущих поколений. Задачей сегодняшнего дня является обеспечение безопасного хранения неперерабатываемых отходов без необратимых негативных изменений состояния окружающей природной среды и здоровья человека.
3 вопрос. Проблема ТБО в РК.
Бытовые отходы (бытовой мусор) - совокупность твердых отходов и отбросов разнообразного
происхождения, образующихся в бытовых условиях. Они могут включать бумагу, стекло, пластмассы,
металлы, кости, дерево, пищевые отбросы и т.д В Казахстане суммарные объемы твердых бытовых отходов (ТБО) ориентировочно оцениваются около 15 млн. м3 в год, т.е. 2 м3 на одного жителя. В развитых
странах
эта
цифра
составляет
0,33
0,6 м , или в 3-4 раза меньше.
Всего в Казахстане накоплено 3,2 млрд. т бытовых отходов.
Основная доля этих отходов приходится на крупные города, где их накопление составляет от 1,3 до
2,2 м3 на одного жителя.
Объемы накопления твердых бытовых отходов в некоторых городах Казахстана представлены в
таблице 7.8.
Таблица 7.8
Объемы накопления твердых бытовых отходов в некоторых городах Казахстана
Среднее
накопОбъем
Площадь
ление, м3
ПримечаГород
накоплеполигона,
в
ния
ния, тыс. м га
год/жите
ль
1
2
3
4
5
Павлодар
1,82
572,3
25,3
Полигон
расположен в 7 км
к востоку
от города
Кокшетау
1,36
159,8
14,0
Угроза загрязнения
озера Копа
1
2
3
4
5
Талдыкорган
1,61
146,4
14,0
Костанай
1,61
350
28,0
Полигон
расположен в низине
Астана
1,89
548
27,0
Полигон
расположен в черте
города, в
каменном
карьере
47
Уральск
1,22
270,7
12,8
Тараз
1,27
405,3
15,2
Жезказган
Капчагай
1,32
1,67
235
82,1
12,5
13,8
Шымкент
1,89
769,6
29,2
УстьКаменогорск
1,47
490
28,2
Текели
Караганда
2,14
1,48
68,2
890
4,7
35,8
Полигон
расположен на берегу
р.
Урал
Полигон
расположен в 15 км
к северозападу от
города
Полигон
расположен в естественном
понижении
местности
в 20 км от
города
Полигон
расположен в 5 км
от города,
близ дачного массива
Полигон
расположен в черте
города
Полигон
расположен в черте
города
Алматы
1,2
5500
29,2
Полигон
расположен в 25 км
от
западной
границы
города, на
трассе АлматыБишкек
Свыше 40 процентов бытовых отходов составляют пищевые отходы. К ним периодически добавляются изъятые из продажи продукты питания с просроченным сроком годности и отходы медицинских учреждений, подлежащие специальному уничтожению.
На санкционированных свалках и полигонах республики размещено твердых бытовых отходов 1
класса
опасности
–
26,7
т,
2 класса – 73,8 т, 3 класса – 4550,1 т; 4 класса – 3380,1 тыс. т.
Количество бытовых отходов в городах Казахстана достигает больших объемов. Так, например, в г.
Тараз на пригородном полигоне, существующем с 1965 года, на площади 30 га накоплено более
48
2 млн. т твердых бытовых отходов, которые являются источником распространения инфекционных заболеваний. Объемы твердых бытовых отходов в г. Тараз ежегодно возрастают до 1000 тыс. т, что приводит
к увеличению заболеваемости.
Требуют внимания органические отходы, которые являются одним из основных источников загрязнения почвы, источников воды и воздуха в сельской местности. Наиболее токсичны из них фекалии. Общий
годовой
выход
органических
отходов
составляет
около
40 млн. т, из них в животноводстве и птицеводстве – свыше 20 млн. т, в растениеводстве – более 17 млн. т.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Виды отходов. Классификация отходов.
2.
Пути утилизации и переработки отходов.
3.
Проблема ТБО в РК..
Литература: 1, 2, 3.
Лекция № 2. Важнейшие свойства почвы как среды обитания.
Цель: изучить важнейшие свойства почвы как среды обитания; пути попадания загрязнений в почву;
классификация почвенных загрязнений.
План:
1. Почва как природное образование со свойствами живой и неживой природы.
2. Пути попадания загрязнений в почву. Классификация почвенных загрязнений.
1 вопрос. Почва как природное образование со свойствами живой и неживой природы.
Под воздействием живых организмов, воды и воздуха на поверхностных слоях литосферы
постепенно образуется важнейшая экосистема, тонкая и хрупкая, - почва, которую называют
"кожей Земли". Это хранительница плодородия и жизни. Горсть хорошей почвы содержит миллионы
микроорганизмов, поддерживающих плодородие. Чтобы образовался слой почвы мощностью
(толщиной) в 1 сантиметр, требуется столетие. Он может быть потерян за один полевой сезон. По
оценкам геологов, до того как люди начали заниматься сельскохозяйственной деятельностью, пасти
скот и распахивать земли, реки ежегодно сносили в Мировой океан около 9 миллиардов тонн почвы.
Ныне это количество оценивают примерно в 25 миллиардов тонн.
Почвенный покров – важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.
Почва – особое природное образование, обладающие рядом свойств, присущих живой и неживой
природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы
под совместным взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых
организмов. Горные породы, на которых и за счет которых происходит процесс почвообразования и возникают почвы, называются почвообразующими породами.
Особое свойство почвенного покрова – его плодородие, под которым понимается совокупность
свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие
почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами.
Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их
фотосинтезирующей деятельности. Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в
ней солнечной энергии. Растительность аккумулирует ежегодно большое количество солнечной энергии в ходе фотосинтеза и создания биомассы, трансформируясь в n*1010 т органического вещества.
Большая часть синтезированного органического вещества вследствие его разложения возвращается в
почву и воду. Потребление фитомассы человеком оценивается величиной порядка 3,6*1018 т.
Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе, являющейся
важнейшей частью биосферы в целом. Живые организмы, растения и животные, населяющие Землю,
фиксируют солнечную энергию в форме фито- и зоомассы.
Продуктивность наземных экосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности,
которые определяют многообразие форм обмена энергией и веществом в пределах географической оболочки планеты.
Воздействие человека на почву – составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору и ее верхний слой, на природу в целом, особенно возросшее в век научно-технической рево49
люции. При этом не только усиливается взаимодействие человека с землей, но и меняются основные
черты взаимодействия. Проблема «почва – человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, их ресурсов для индустриального и жилищного строительства, ростом потребностей в
продуктах питания. По воле человека изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования
– рельеф, микроклимат, появляются новые реки и т.д. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений изменяются свойства почвы и почвообразовательные процессы, потенциальное
плодородие, снижается технологическая и питательная ценность сельскохозяйственной продукции и
т.д.
2 вопрос. Пути попадания загрязнений в почву. Классификация почвенных загрязнений.
Почвы загрязняются различными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий. Поступающие в почву
химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.
Наибольшей трансформацией подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы.
Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых
важнейшее значение имеет плодородная почва. При неправильной эксплуатации почвы безвозвратно
уничтожаются в результате эрозии, засоления, загрязнения промышленными и иными отходами. Под
влиянием деятельности людей возникает ускоренная эрозия, когда почвы разрушаются в 100 – 1000 раз
быстрее, чем в естественных условиях. В результате такой эрозии за последнее столетие утрачено 2
млрд. га плодородных земельных угодий, или 27% земель сельскохозяйственного использования.
Классификация почвенных загрязнений.
Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление даётся поразному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:
1) Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные по
характеру загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не
слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.
2) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность
для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное
топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый
металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As
(мышьяк), Mn (марганец).
3) Пестицидами. В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Мировое производство пестицидов постоянно растет.
В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие ученые приравнивают к
воздействию на человека радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов, наряду с некоторым увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей,
ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие и т. д.
По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пестицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей экосистемы,
действуя на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов организмов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других
биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К тому же человек старается использовать значительно больше пестицидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет проблему.
Среди пестицидов наибольшую опасность представляют стойкие хлорорганические соединения
(ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в
ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, а в более высоких
концентрациях обладают выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вызвать не только быстрый рост злокачественных новообразований, но
и поражать организм генетически, что может представлять серьезную опасность для здоровья будущих
50
поколений. Вот почему применение наиболее опасного из них — ДДТ в нашей стране и в ряде других
стран запрещено. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде!
Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что общий экологический вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и
флоры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только
в зонах его применения, но и в местах, достаточно удаленных от них, из-за переноса загрязняющих веществ ветром или поверхностным стоком воды.
Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему,
накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц (орнитофауны). Особенно страдают популяции певчих и перелетных дроздов, жаворонков и других воробьиных.
Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.
4) Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются
некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.
5) Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по
своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы,
встраиваясь в пищевые цепочки. Из
радиоактивных изотопов можно отметить в качестве
примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют
природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом
полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при
производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.
6) минеральные удобрения.
Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хранении. Из азотных, суперфосфатных и других
типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. При самых благоприятных условиях из всего количества азотных удобрений применяемых в
США, поглощается растениями 80%, а в среднем по стране лишь 50 %. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия этого нарушения в наибольшей степени проявляются в водной среде, в частности при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других
элементов.
В последнее время выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренного потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. Оказалось, что большое количество нитратов снижает
содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух “парниковых” газов — закиси азота и метана. Нитраты опасны и для человека. Так, при поступлении нитратов
в человеческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие, в частности возникновение метгемоглобинемии вследствие биологических превращений нитратов в нитриты и другие токсичные соединения азота. Неумеренное потребление минеральных удобрений вызывает в ряде районов и нежелательное подкисление почв.
7) Патогены.
Значительную угрозу для здоровья людей представляет загрязнение почв различными патогенами, которые могут проникать через цепь: человек — почва — человек. Патогенные организмы выделяются зараженным человеком и через почву передаются другому, либо через выращенные на зараженной
почве овощи и фрукты. Таким способом человек может заболеть холерой, бациллярной дизентерией,
51
брюшным тифом, паратифом и др. Аналогичным путем в организм человека могут попадать и червипаразиты;
Через цепь: животные — почва — человек. Существует ряд заболеваний животных, которые передаются человеку (лептосориаз, сибирская язва, туляремия, лихорадка Ку и др.) путем прямого контакта с
почвой, загрязненной выделениями инфицированных животных;
Через цепь: почва — человек, когда патогенные организмы попадают из нее в организм человека при
прямом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).
8) Нефть и нефтепродукты.
Пути попадания загрязнений в почву.
Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера,
можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву:
1) С атмосферными осадками. Многие химические соединения,
попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем
растворяются в капельках атмосферной влаги
и с осадками
выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и
др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие
кислотный характер. Таким
образом и образуются кислотные дожди.
2) Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые и жидкие
соединения при сухой
погоде обычно оседают непосредственно в
виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами
сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение
почвенных загрязнений.
3) При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений.
В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
4) С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии,
поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают,
все эти соединения поступают опять-таки в почву.
Главными источниками загрязнения являются:
1) Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор,
пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода; мусор общественный учреждений – больниц, столовых, гостиниц,
магазинов и др. Вместе с фекалиями в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.
В фекальных остатках могут содержаться такие представители патогенной микрофлоры, как возбудители тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита и др. Быстрота гибели в почве разных микроорганизмов неодинакова. Некоторые болезнетворные бактерии могут длительное время сохраняться и даже
размножаться в почве и грунте. К ним относятся возбудители столбняка (до 12! лет), газовой гангрены,
сибирской язвы, ботулизма и некоторые другие микробы. Почва является одним из важных факторов
передачи яиц гельминтов, определяя тем самым возможность распространения ряда гельминтозов. Некоторые гельминты – геогельминты (аскариды, власоглавы, анкилостомиды, сторонгилиды, трихостронгилиды и др.) проходят одну из стадий своего развития в почве и могут длительное время сохранять
жизнеспособность в ней. Так, например, яйца аскарид могут сохранять жизнеспособность в почве в
условиях средней полосы России – до 7-8 лет, Средней Азии – до 15 лет; яйца власоглавов – от 1 до 3
лет.
2) Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их
сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выводит в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. При производстве пластмасс и искусственных локон образуются
отходы бензола и фенола. Отходами целлюлозно-бумажной промышленности, как правило, являются
фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки.
3) Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в конце концов оказывающихся в почве.
52
4) Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате недозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны, спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и
болезней, уничтожают сорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых и
переносчиков опаснейших болезней (малярия, клещевой энцефалит и др.), с другой стороны – разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многих полезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладают рядом свойств, усиливающих их отрицательное
влияние на окружающую среду. Технология применения определяет прямое попадание на объекты
окружающей среды, где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде, попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человека или из воздуха и
почвы в растения, организм травоядных животных и человека.
Вместе с навозом в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие
вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.
5) Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота,
свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу в среднем в год 1 кг свинца в виде аэрозоля. Свинец
выбрасывается в выхлопными газами автомобилей, осаждается на растениях, проникает в почву, где он
может оставаться довольно долго, поскольку слабо растворяется. Наблюдается ярко выраженная тенденция к росту количества свинца в тканях растений. Это явление можно сопоставить со все увеличивающимся потреблением горючего, содержащего тетраэтил свинца. Люди, живущие в городе около магистралей с интенсивным движением, подвергаются риску аккумулировать в своем организме всего за
несколько лет такое количество свинца, которое намного превышает допустимые пределы. Свинец
включается в различные клеточные ферменты, и в результате эти ферменты уже не могут выполнять
предназначенные им в организме функции. В начале отравления отмечают повышенную активность и
бессонницу, позднее утомляемость, депрессии. Более поздними симптомами отравления являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. Автотранспорт в Москве выбрасывает ежегодно 130 кг загрязняющих веществ на человека.
Почву загрязняют нефтепродуктами при заправке машин на полях и в лесах, на лесосеках и т.д.
Самоочищение почв, как правило, - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что
способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической
среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы.
В почвах накапливаются соединения металлов, например, железа, ртути, свинца, меди и др.
Ртуть поступает в почву с пестицидами и промышленными отходами. Суммарные неконтролируемые
выбросы ртути составляют до 25 кг в год. О масштабах химического преобразования поверхности литосферы можно судить по следующим данным: за столетие (1870-1970) на земную поверхность осело
свыше 20 млрд. т шлаков, 3 млрд. т золы. Выбросы цинка, сурьмы составили по 600 тыс. т, мышьяка –
1,5 млн. т, кобальта – свыше 0,9 млн. т, никеля – более 1 млн. т.
Важность охраны почвенного покрова.
Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.
Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые
воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.
Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и
открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем
по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.
В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.
По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 - 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 - 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного
характера - около 1 млрд.т.
Вопросы для самоконтроля.
53
1.
2.
3.
Почва как природное образование со свойствами живой и неживой природы.
Пути попадания загрязнений в почву.
Классификация почвенных загрязнений.
Литература: 4, 6, 13, 19.
Лекция №3. Экологические функции литосферы. Антропогенное воздействие на литосферу. Опустынивание.
Цель: рассмотреть антропогенные воздействия на литосферу.
План:
1.
Экологические функции литосферы. Антропогенные воздействия на литосферу. Характеристика
использования земельных ресурсов.
2.
Опустынивание - как глобальная экологическая проблема.
3.
Деградация и использование земель в различных странах.
1 вопрос. Антропогенные воздействия на литосферу. Характеристика использования земельных
ресурсов.
Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. В эпоху
бурного экономического развития, когда в процесс производства вовлечена практически вся биосфера
планеты, человек, стал “крупнейшей геологической силой”, под действием которой меняется лик Земли.
Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является “базовой подсистемой
биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору.
Например, техногенное разрушение минимального слоя горных пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз.
Уже сегодня воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых
может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхностной части земной коры. В процессе
преобразования литосферы человек (по данным на начало 90-х гг.) извлек 125 млрд. т. угля, 32 млрд. т.
нефти, более 100 млрд. т. других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. Эрозией за последние сто лет уничтожено 2 млн. га, площадь оврагов превысила 25 млн. га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов — 150 м, глубина шахт, пройденных для добычи золота, превышает 4 км. (Южная Африка), нефтяных скважин — 6 км.
Воздействия на горные породы и их массивы
В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия. Изменений, происходящие в породах при различных воздействиях, детально изучают. Это необходимо для прогноза возможного развития опасных геологических процессов, негативно влияющих на экологическую обстановку.
К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся: статические и динамические
нагрузки, тепловое воздействие, электрические воздействия и др.
Статические нагрузки. Это наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений, достигающих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения горных пород, достигающая глубин 70—100 м. При этом
наибольшие изменения наблюдаются:
1) в вечномерзлых льдистых породах, на участках залегания которых часто наблюдаются оттаивание,
пучение и другие процессы;
2) в сильносжимаемых породах, например, заторфованных, илистых и др.
Динамические нагрузки. Вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки типичны при
работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов и т. д.
Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, водонасыщенные лессы, торф и др). Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются (равномерно или неравномерно), структурные связи нарушаются, возможно внезапное разжижение и образование оползней, отвалов, плывущих выбросов и других неблагоприятных процессов.
Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими воздействиями. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве автомобиль54
ных и железных дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых и т. д. Очень часто
взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия — возникают оползни, обвалы, и т. п.
Так, в результате взрыва многотонного заряда в одном из районов Кыргызстана при строительстве каменно-набросной плотины, на склонах образовалась зона нарушенных пород с трещинами от 0,2 до 1 м.
в ширину и до 200 м. в длину. По ним произошли смещения горных пород объемом до 30 тыс. м3.
Тепловое воздействие. Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. В ряде случаев температура пород
повышается до 40—50 °С, а иногда и до 100 °Си более (в основании доменных печей). В зоне подземной газификации углей при температуре 1000—1600 °С породы спекаются, “каменеют”, теряют свои
первоначальные свойства.
Как и другие виды воздействия, тепловой антропогенный поток влияет не только на состояние
горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной среды. Изменяются почвы, подземные воды, растительность.
Электрическое воздействие. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле
(электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.) порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно
они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические
свойства пород.
Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создают физическое загрязнение окружающей природной среды.
Массивы горных пород
Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженернохозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию. При этом развиваются
такие опасные ущербообразующие процессы, как оползни, карст, подтопление, просадочные процессы
и др. Особенно легко подвержены опасным процессам массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к тепловому антропогенному воздействию.
Оползни. Оползни представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Для оползней
характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Оползни — явление частое на
склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок. Большой ущерб природной среде
ежегодно при носят оползневые процессы на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра, Дона и многих других рек и горных районов.
Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т. д.). Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера, приводящих
к значительным человеческим жертвам.
Карст. Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита,
гипса, каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн и др.) и сопровождаемое провалом земной поверхности, получило название карста. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными.. Карст широко распространен в мире, в том числе и в
России, в частности, в Башкирии, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на Северном
Кавказе и во многих других местах, где имеются растворимые горные породы.
Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки,
колодцы и др. В США только в штате Алабама произошло более 4000 искусственно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, связанных с активизацией карста. Отдельные воронки достигли
50—60 м в диаметре и до 30 м глубиной. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод. Активизация карста отмечается и во многих районах России, в том числе и на
территории Москвы и Московской области. Ранее Москва считалась городом, где карстовые процессы
затухли и не проявляли себя на поверхности земли. Однако интенсивный отбор подземных вод, а также
динамические вибрационные воздействия транспорта и строительства, статические нагрузки и некоторые другие факторы (возможно, загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы. Одним из
важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер — уникальных памятников природы. При массовых туристских посещениях в них нарушается тепловой и
55
водный режим, наблюдается “таяние” сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.
Подтопление. Процесс подтопления - яркий пример ответной реакции природной среды на действие
антропогенных факторов. Впервые он привлёк внимание при создании водохранилищ, когда уровень
грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься. В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного-двух метров от поверхности земли).
Подтопление территорий весьма негативно влияет на природную среду. Массивы горных пород
переувлажняются и заболачиваются. Активизируются оползни, карст и другие неблагоприятные процессы. В лессовых глинистых грунтах возникают просадки, в глинах — набухание. Просадка в лессовых грунтах приводит к резкой неравномерной осадке, а набухание в глинах — к неравномерному
подъему зданий и сооружений. В результате сооружения испытывают деформации, вплоть до полной
непригодности к эксплуатации. Это ухудшает экологическую обстановку в жилых и производственных
помещениях, что снижает производительность труда и даже может вызвать травмы и болезни у людей.
На подтопленной территории возрастает сейсмическая балльность. Кроме того, в результате вторичного засоления почв угнетается растительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение
грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.
Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека.
Это — утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен — оврагов,
асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив улиц, садов, скверов, барраж подземных вод (т. е. задержка их движения глубокими фундаментами), фильтрация из водохранилищ, прудовохладителей АЭС и др. Сейчас в нашей стране подтопление территорий, особенно городских, приняло
массовый характер. В России подтоплено свыше 700 городов и поселков городского типа, в том числе
такие города, как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Волгоград, Новосибирск, Саратов и многие другие.
Вечная мерзлота. В ряде районов земного шара (север Европы и Америки,север и восток Азии) толщи
верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже О
°С. Такие породы называют вечномерзлыми (или многолетнемерзлыми), а территорию - областью вечной мерзлоты. На территории нашей страны они занимают более 50% площади. Происхождение вечной
мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода.
В последние десятилетия в сферу строительного освоения в районах вечной мерзлоты вовлекаются все новые и новые территории: север Западной Сибири, шельф арктических морей, земли Нерюнгринского месторождения и многие другие.
Вторжение человека не проходит бесследно для “хрупких” природных экосистем Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникнет болота,
нарушаются взаимосвязи и взаимодействия экосистем.
Проведенные исследования позволили выделить ряд основных особенностей, обусловливающих
хрупкость экосистем в области вечной мерзлоты. В первую очередь это очень небольшое видовое разнообразие организмов, поскольку лишь немногочисленная группа отдельных видов способна приспособиться к существованию в условиях “вечного холода”. Движение машин, тракторов и другого вида
транспорта, особенно гусеничного, разрушает покров изо мха, лишайников и др., что также приводит к
резкому снижению устойчивости экосистем и к их угнетению. Массовую гибель лишайников вызывает
и малейшее загрязнение воздуха диоксидом серы.
Воздействия на недра
Основное природное богатство недр — минерально-сырьевые ресурсы, т. е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки — главная цель пользования недрами.
Недра — источник не только минеральных ресурсов, но и огромных энергетических запасов. По
подсчетам ученых, в среднем из недр к поверхности поступает 32,3 трлн. Вт геотермальной энергии. В
нашей стране сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и геотермального
тепла. Ее потребности в минеральных и других природных ресурсах могут быть полностью обеспечены
за счет собственных национальных ресурсов.
Тем не менее непрерывный рост потребления минерального сырья повышает значение научно
обоснованного, эффективного использования полезных ископаемых, требует от всех организаций и
56
граждан бережного отношения к богатству недр. Иначе говоря, необходимы рациональное использование недр и их охрана.
Важно подчеркнуть также, что в наши дни недра должны рассматриваться не только в качестве
источника полезных ископаемых или резервуара для захоронения отходов, но и как часть среды обитания человека.
Экологическое состояние недр определяется прежде всего силой и характером воздействия на
них человеческой деятельности. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны. Только за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд. т. горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических
метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород, вынутых из пустых шахт — терриконов, достигающих высоты 50—80 м, а в
отдельных случаях и более 100 м, объемом 2—4 млн м2. В России действуют несколько тысяч карьеров
для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие — Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м. Приведенные данные показывают, что недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов полезных ископаемых, а также от загрязнения их вредными отходами, неочищенными сточными водами и т. д.
С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом. Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью по силе негативного воздействия на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные катастрофы, подобные
аварии на Чернобыльской АЭС.
2 вопрос. Опустынивание - как глобальная экологическая проблема.
Опустынивание представляет собой ярко выраженную глобальную экологическую и социальноэкономическую проблему. В XXI веке, на фоне нарастающей численности населения земли, практически полного освоения площадей продуктивных сельскохозяйственных земель и беспрецедентного повышения техногенной нагрузки на природную среду, опустынивание может стать для многих стран основной угрозой успешного социально-экономического развития.
Согласно определению Конвенции Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием, опустынивание – «деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека».
Опустынивание — это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения
биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.
Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га практически на всех континентах.
Причины и основные факторы опустынивания различны. Как правило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких факторов, совместное действие которых резко ухудшает экологическую ситуацию.
На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет
растительность, заселяются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться. “И если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание — это его смерть” (Доклад ФАО ООН). Процесс этот получил столь
широкое распространение, что явился предметом международной программы “Опустынивание”.
Опустынивание является одновременно социально-экономическим и природным процессом, оно
угрожает примерно 3,2 млрд. га земель, на которых проживают более 700 млн. человек. Особенно опасное положение сложилось в Африке в зоне Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина Фасо, Мали и др.) — переходной биоклиматической зоне (шириной до 400 км) между пустыней Сахара на севере и саванной на
юге.
Причина катастрофического положения в Сахеле обусловлена сочетанием двух факторов:
1) усилением воздействия человека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием
быстро растущего населения;
2) изменившимися метеорологическими условиями (длительными засухами). Интенсивный выпас скота
приводит к чрезмерной нагрузке на пастбища и уничтожению и без того разреженной растительности с
низкой естественной продуктивностью. Опустыниванию способствует также массовое выжигание прошлогодней сухой травы, особенно после периода дождей, интенсивная распашка, снижение уровня
грунтовых вод и др. Выбитая растительность и сильно разрыхленные почвы создают условия для ин57
тенсивного выдувания (дефляции) поверхностного слоя земли. Изменение природных комплексов и их
деградация особенно заметны в период засух.
Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить “опустынивание”. На территории СНГ опустыниванию подвержено
Приаралье, Прибалхашье, Черные земли в Калмыкии и Астраханской области и некоторые другие районы. Все они относятся к зонам экологического бедствия и их состояние продолжает ухудшаться.
В результате непродуманной хозяйственной деятельности на этих территориях произошли глубокие необратимые деградационные изменения природной среды и в первую очередь ее эдафической
части. Это повлекло за собой резкое снижение биоразнообразия фито- и зооценозов и разрушение природных экосистем. Специалисты отмечают, что там, где по условиям рельефа, качества почвы, мощности первостоя можно было выпасать только одну овцу, выпасалось в десятки раз больше. В результате
травянистые пастбища превратились в эродированные земли. Так, например, только за последние пять
лет площадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась более чем на 50 тыс. га.
3 вопрос. Деградация и использование земель в различных странах.
Деградация земель в странах Центральной Азии.
Приведем основные характеристики деградации земель в странах Центральной Азии.
Информация заимствована из отдельных страновых отчетов на тему Вопросы и Подходы к Борьбе с
Опустыниванием, подготовленных для Субрегионального Форума Развития Партнерства стран Центральной Азии: Противостояние Деградации Земель путем Расширенной Реализации Конвенции по
Борьбе с Опустыниванием, проведенного в Ташкенте в 2003.
Республика Кыргызстан
Основные процессы деградации земель в Республике Кыргызстан включают эрозию почвы, засоление и заболачивание, химические загрязнения и разрушительные изменения растительного покрова.
Согласно системе классификации Республики Кыргызстан, существуют три экологические зоны - низкогорье (пустынные и полупустынные степи), среднегорье (леса) и высокогорье (предгорье
Альп/Альпы).
Интенсивность эрозии зависит в основном от воздушных потоков, литологии почвы и вредных
сельскохозяйственных работ на землях с крутым наклоном данной гористой страны. Более 51% (10.6
миллионов га) пахотных земель поражены эрозией. Около 90% пропашных культур растут на орошаемых местностях со значительным наклоном, и как таковые подвержены смыву с почвы; в результате
этого смыва насчитываются потери размером в 15-20 тонн с одного гектара. Природные условия Республики Кыргызстан практически не позволяют развивать сельское хозяйство без орошения. Однако в
некоторых региональных и территориальных зонах Республики возможно развитие сельского хозяйства
путем орошения дождевой водой, когда весенних запасов воды в земле хватает для выращивания зерна.
Будучи высокорасположенной страной, Республика Кыргызстан сталкивается с некоторыми специфическими трудностями в контексте управления водными ресурсами. В настоящее время страна покрывает большую часть расходов, связанных с работой водохранилищ и основных водопроводящих систем бассейна реки Сырдарья, которая также (или в основном) снабжает водой нижерасположенные
страны. Республика Кыргызстан получает лимитированную и нестабильную компенсацию за содержание систем водоснабжения от нижерасположенных стран, и не получает никакой помощи в содержании
верхнего бассейна реки.
Таджикистан
На текущий момент 97,7% сельскохозяйственных угодий в стране страдают от эрозии, по сравнению. Эрозийные процессы стали особенно активизироваться в предгорных районах. Двумя основными факторами, лежащими в основе процесса деградации земель в Таджикистане являются водная эрозия
и эрозия водостоков.
Экономическая деятельность людей играет значительную роль в усугублении эрозийных процессов посредством интенсивного развития сельского хозяйства на наклонных землях. Почвенный покров
смывается, и рост оврагов сокращает площади пахотных земель.
Даже на равнинах Ферганы, Гиссары, Вахаши и Кабодины, большие площади сельскохозяйственных земель разбросаны по холмам, небольшим оврагам и долинам.
Например, холмистые районы хлопковых полей страдают от недостаточного полива, притом, что
в районах низин зерновые посевы страдают от перенасыщения водой.
58
В сельском хозяйстве, применяющем дождевую воду для орошения, широко используются
наклоны в более чем 250, игнорируя организационные и агротехнические противоэрозийные меры. Все
пастбищные земли Таджикистана страдают от сильнейшей эрозии— 89% летних пастбищ и 97% зимних пастбищ страдают от средней и тяжелой эрозии.
Последним из наиболее мощных антропогенных факторов, влияющим на опустынивание, является падение горных лесных массивов, кустов и кустарников, которые зачастую являются уникальными
видами и обеспечивают важную защиту водораздела. Незаконная и незапланированная вырубка леса
под топливо приобретает широкие масштабы, особенно в колхозных и совхозных лесах, причем лесонасаждение, пересадка и другие мелиорационные меры или незначительны, или совсем отсутствуют.
Туркменистан
Пустыня Каракум занимает около 80% всей территории Туркменистана. Высокая засушливость
климата, подвижность почвенной подложки и разбросанность естественной растительности, с высокой
чувствительностью к даже небольшим изменениям скорости ветра, способствуют процессам выветривания, которые характеризуются песчаными поземками и песчаными бурями.
Процессы опустынивания классифицируются как (i) деградация растительного покрова; (ii) выветривание песчаных пустынь; (iii) эрозия воды холмов; (iv) засоление орошаемых земель; (v) засоление
почвы по причине высыхания Аральского моря; (vi) техногенное опустынивание; и (vii) заболачивание
пастбищ в зонах слива дренажных вод и коллекторов.
Процессы затопления и засоления новых территорий, наряду с загрязнением от нефтегазовой
промышленной деятельности, стали причиной сильнейшей экологической деградации на протяжении
всего прикаспийского региона страны.
Узбекистан
Более 85% всей территории Узбекистана занимают пустыни и полупустыни. Примерно 47 процентов территории занимают луга и пастбища; еще 10% занимают пахотные земли, и 1% долговременные зерновые поля. Одна треть земель «не используется», и этот баланс утилизируются под несельскохозяйственные нужды. Вода является основой интенсивно орошаемого сельского хозяйства, оплотом
экономики Узбекистана, также как и других Республиках Центральной Азии. Две главные реки региона,
Амударья и Сырдарья протекают по территории страны и вливаются в Аральское море.
Причиной деградация земель являются геологические, геоморфологические и антропогенные
факторы. Земли регионов Бухары, Навои, Кашкадарьи и Ферганы страдают от деградации почвы. Эрозия воды сильно влияет на сельскохозяйственные поля в регионах Сурхандарьи, Ташкента, Намангана и
Андижана. Пастбища для овец в основном базируются на летних горных пастбищах, и стравливание
пастбищ усугубляет проблему деградации земель. За последние 15-20 лет, произошла сильнейшая деградация пастбищ по причине неустойчивого землепользования в животноводстве, недостаточно адекватного содержания пастбищ и другой антропогенной активности.
До 46% орошаемых земель Узбекистана в разной степени подвержены засолению. Неправильное
орошение намного превосходит естественные причины засоления земель. Также, причинами деградации растительного покрова являются стравливание пастбищ скотом, вырубка деревьев и кустов под
дрова, сток дренажных вод в низины и чрезмерный полив.
Высыхание Аральского моря и обнажение токсичных материалов, захороненных на дне моря,
также является серьезной проблемой для страны. Сельскохозяйственные поля, орошаемые дождевой
водой, занимают площадь примерно в 4,5 млн. га, из которых пахотные земли составляют только
753тыс. га, или только 20 % орошаемых земель. Деградация земель стала критическим фактором в снижении жизненного уровня вследствие снижения плодородности земель и потерь урожаев зерна.
Согласно докладу ФАО, обнародованному 2 июля, деградация земель на нашей планете не прекращается и затрагивает в той или иной степени четверть населения Земли. Среди лидеров по деградации - Россия. Таковы результаты за 20 лет наблюдений.
По - научному, деградация земель - это долгосрочное нарушение функционирования экосистем и утрата продуктивности почв. Степень деградации и масштабы этого явления растут в самых
разных частях света. В настоящее время процесс деградации охватывает 20% всех возделываемых земель, 30% площади лесов и 10% площади лугов.
Согласно имеющимся оценкам, 1,5 млрд человек, - а это четвертая часть населения Земли - самым непосредственным образом зависят от земель, которые постоянно деградируют.
59
Последствия деградации земель - это снижение продуктивности почв, миграция, нехватка продовольствия, утрата базисных ресурсов и экосистем, потеря биологического разнообразия в результате
изменений условий обитания живых видов, в том числе на генетическом уровне.
Полученные данные относительно деградации земель в глобальном масштабе - это часть совместного исследования ФАО, Экологической программы ООН и Всемирного центра информации о состоянии почв, получившего наименование «Оценка деградации земель в засушливых районах».
Данные свидетельствуют, что, несмотря на решимость 193 стран, которые ратифицировали итоговые документы Конференции ООН 1994 года о борьбе с наступлением пустынь, процесс деградация
земель скорее обостряется, чем замедляется.
Около 22% деградирующих земель приходится на очень засушливые и полузасушливые зоны,
78% - на влажные. Проведенное исследование выявило - деградация в основном вызывается плохим
управлением земельными ресурсами.
При сравнении нынешнего исследования с предыдущими выяснилось, что, начиная с 1991 года,
процесс деградации земель затронул новые территории, а те, которые таковыми были исторически, сейчас используются с низким уровнем продуктивности или неизменно вообще становятся заброшенными.
Но не все так плохо. В исследовании приводятся и положительные моменты, например, когда
земля используется устойчивым образом (19% площадей под основными культурами), или когда улучшается ее качество и растет продуктивность (10% лесов и 19% лугов).
Обычно улучшение качества земель ассоциируется с ирригационными сооружениями, однако
есть примеры улучшения пахотных земель и пастбищ в прериях Северной Америки и долинах Западной
Индии, где орошение происходит посредством дождей. Иногда улучшения наступают по мере роста
численности деревьев, или в результате создания новых лесонасаждений, особенно в Европе и Северной Америке, или в результате реализации крупных проектов по восстановлению земель, например, на
севере Китая. Однако иногда позитивные тенденции представляют собой вторжение подлеска и кустарников в район хозяйственной деятельности человека (сельскохозяйственные угодья) - и это обычно не
считается улучшением качества земель.
Исследование еще раз свидетельствует, что деградация земель - это проблема, требующая постоянного внимания всех - каждого отдельного человека, сообществ людей, а также правительств.
Теперь перейдем к деталям. Вот как выглядят самые неблагополучные районы мира.
Африка к югу от экватора (13% всех деградированных земель мира и 18% всей совокупной утраты продуктивности - СУП).
Индокитай - Бирма - Малайзия - Индонезия (6% деградированных земель и 14% утраченной продуктивности).
Юг Китая (5% деградированных земель и 5% утраченной продуктивности).
Север - Центр Австралии и часть западных склонов Великой разделительной горной гряды (5% деградированных земель и 4% утраченной продуктивности).
Пампасы (3,5% деградированных земель и 3% утраченной продуктивности).
Часть высокоширотного лесного пояса Северной Америки и Сибири.
При словосочетании «деградация земель» обычно первым делом начинают думать о Средиземноморье,
странах Ближнего Востока, Южной и Средней Азии. Выяснилось, однако, что относительно небольшие
деградированные участки в этой группе стран отмечены только на юге Испании, в государствах Магриба, в дельте Нила, болотах Ирака и в Тургайской степи.
Как отмечает ФАО, разница по сравнению с предыдущими оценками возникает из-за того, что в данном
случае сравнивали текущее состояние деградации с, так сказать, наследием прошлых веков. Это совершенно разные вещи, и обе чрезвычайно важны. Вместе с тем, большая часть исторически деградированных земель превратилась в стабильные ландшафты при неизменном сохранении низкого уровня
продуктивности. В данном случае оценка касается периода с 1981 по 2003 гг. Сравнительные данные за
предыдущие периоды отсутствуют.
А вот как выглядит список стран в мировом рейтинге по серьезности деградации земель пропорционально общей площади таких территорий в мире.
1. Россия (16,5% мировых деградированных площадей).
2. Канада (11,6%)
3. США (7,9%)
4. Китай (7,6%)
5. Австралия (6,2%)
60
Рейтинг по утрате продуктивности почв (в млн тонн эквивалента)
1. Канада (94)
2. Индонезия (68)
3. Бразилия (63
4. Китай (59)
5. Австралия (50)
Доля общей территории страны, охваченной процессом деградации почв.
1. Свазиленд (95%)
2. Ангола (66%)
3. Габон (64%)
4. Таиланд (60%)
5. Замбия (60%).
Численность сельского населения, проживающего на деградированных землях.
1. Китай (457 млн)
2. Индия (177 млн)
3. Индонезия (86 млн)
4. Бангладеш (72 млн)
5. Бразилия (46 млн)
Почвенная эрозия – сугубо местное явление – ныне приобрела всеобщий характер. В США, например, около 44 % обрабатываемых земель подвержено эрозии. В России исчезли уникальные богатые
черноземы с содержанием гумуса (органического вещества, определяющего плодородие почвы) в
14 –16 %, которые называли цитаделью русского земледелия. В России площади самых плодородных земель с содержанием гумуса 10 – 13 % сократились почти в 5 раз.
Особенно тяжелая ситуация возникает, когда сносится не только почвенный слой, но и материнская
порода, на которой он развивается. Тогда наступает порог необратимого разрушения, возникает антропогенная (то есть созданная человеком) пустыня.
Один из самых грозных, глобальных и быстротечных процессов современности – расширение опустынивания, падение и, в самых крайних случаях, полное уничтожение биологического потенциала Земли, что приводит к условиям, аналогичным условиям естественной пустыни.
Естественные пустыни и полупустыни занимают более 1/3 земной поверхности. На этих землях
проживает около 15 % населения мира. Пустыни – естественные образования, играющие определенную роль в общей экологической сбалансированности ландшафтов планеты.
В результате деятельности человека к последней четверти ХХ века появилось еще свыше 9 миллионов квадратных километров пустынь, и всего они охватили уже 43 % общей площади суши.
В
90-х годах опустынивание стало угрожать 3,6 миллионам гектаров засушливых земель. Это составляет 70 % потенциально продуктивных засушливых земель, или ј общей площади поверхности суши,
причем эти данные не включают площадь естественных пустынь. Около 1/6 населения мира страдает
от этого процесса.
Как считают эксперты ООН, современные потери продуктивных земель приведут к тому, что к
концу столетия мир может лишиться почти 1/3 своих пахотных земель1. Такая потеря в период беспрецедентного роста населения и увеличения потребности в продовольствии может стать поистине гибельной.
Причины деградации земель в различных регионах мира.
Обезле
Сверх
Пересение
эксплуатация
выпас
Весь мир
Европа
Африка
Азия
Океания
Сев.Америка
Южн.Америка
Центр.Америка
30
38
14
40
0
0
41
22
7
11
13
6
12
4
5
18
35
23
49
26
80
30
28
15
С/х деяИндутельность
стриа
лизация
28
1
29
9
24
0
27
1
8
0
66
0
26
0
45
0
61
Если составить список 20 стран совокупно по степени деградации земель в %, утраты продуктивности и количеству сельского населения, проживающего на таких землях, то в нем окажутся Китай,
Аргентина и ЮАР.
Вторичное засоление и заболачивание почв
В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв.
Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.
Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подверженно около 30% орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ.
Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.).
Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.
Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне
России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, появлением признаков оглеения и накоплением на
поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и
снижает производительность лесов.
Отчуждение земель
Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для
прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов., линий связи), при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конечно, эти потери
в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.
Заключение.
Наряду с этим необходимо отметить, что вследствие роста населения, развития индустрии, урбанизации, преобразующей природу деятельности человека и, в частности, повышения продуктивности
сельскохозяйственного производства наблюдается непрерывное сокращение сельскохозяйственных
площадей на поверхности земли. Сокращение фонда продуктивных земель планеты происходит также в
процессе опустынивания – развития пустынных зон вследствие естественных процессов, в которых в
значительной степени повинен человек.
Пустыни и полупустынные районы занимают примерно одну треть площади суши. Природа этих
районов легко нарушима и быстро реагирует на вмешательство человека – чрезмерное использование
под пастбища, вырубка древесных растений на топливо и бесконтрольное использование огня в сочетании с неустойчивостью осадков приводит к дезертификации земель: почва, лишившись растительного
покрова, подвергается интенсивной эрозии. Химизация сельскохозяйственного производства в целом
способствует огромному росту его продуктивности, но в ряде случаев внесение в поля ради получения
высоких урожаев чрезмерного количества минеральных удобрений ухудшает качество почв.
Вопросы для самоконтроля:
1.
Экологические функции литосферы.
2.
Антропогенные воздействия на литосферу.
3.
Характеристика использования земельных ресурсов.
4.
Опустынивание - как глобальная экологическая проблема.
5.
Деградация и использование земель в различных странах.
Литература: 1, 2, 19, 45, 46.
Лекция №4. Экологические проблемы опустынивания в Казахстане.
Цель: рассмотреть экологические проблемы опустынивания в Казахстане.
План:
62
1.
2.
3.
Земельный фонд РК. Почвенно-экологическое состояние территории.
Проблемы опустынивания и деградации почв в РК.
Проблемы Приаралья.
1 вопрос. Земельный фонд РК. Почвенно-экологическое состояние территории.
Республика Казахстан занимает девятое место в мире по размерам территории (272,5 млн.га) включающим лесостепные, степные, полупустынные и пустынные зоны. Разнообразие почв Казахстана обусловлено широтной зональностью, усилением аридности климата с запада на восток, геологогеоморфологическими
особенностями
разных
частей
территории.
Природные черноземные земли расположены узкой полосой в северной и северо-западной части
республики, где температурные условия и атмосферные осадки позволяют выращивать стабильные
урожаи.
Восточная и центральная части из-за часто повторяющихся засушливых лет считается зоной рискованного земледелия.
Южная часть республики расположена в полупустынной и пустынной зонах и земледелие здесь возможно только орошаемое.
В настоящее время в Казахстане преобладают почвы с низким содержанием гумуса.
Пустыни и полупустыни занимают 64% территории республики. Лесостепная и степная зона составляет
27,3 млн.га, сухостепная и полупустынная зона - 99,6 млн.га и пустынная зона – 112,1 млн.га.
Несмотря на значительное сокращение площади земель сельскохозяйственного назначения, в их составе
остается основная часть наиболее ценных сельскохозяйственных угодий республики: 93,6% пашни, в
том числе 89,4% орошаемой, 74,4% многолетних насаждений, 62,1% сенокосов.
Земли населенных
пунктов (городов, поселков и сельских населенных пунктов) занимают 19,9 млн.га или 7,4% земельного
фонда республики. В землях населенных пунктов преобладают сельскохозяйственные угодья (89,8%),
на долю застроенных территорий и земель общего пользования в городах приходится 10,6% всей площади земель, в сельских населенных пунктах этот показатель составляет 3,2%.
Земли промышленности, транспорта, связи, обороны и иного несельскохозяйственного назначения
составляют 11,8 млн.га или 4,4% земельного фонда республики. В структуре земель данной категории
свыше 90,0% (10,7 млн.га) занимают земли обороны и иного несельскохозяйственного назначения.
Земли лесного фонда составляют 20 млн.га или 7,4%, водного фонда – 3,1 млн.га или 1,2%, природоохранного, оздоровительного, рекреационного и историко-культурного назначения – 1,2 млн.га или
0,4%.
В последние годы прекратился прирост пашни, удобные и пригодные земли освоены, остались неудобные солонцы, солончаки и пески. Несмотря на это, продолжается отвод сельскохозяйственных угодий на несельскохозяйственные нужды: под строительство дорог, промышленных предприятий, жилья
и
других
объектов.
По данным Государственного земельного кадастра на 01.11.1998г. площадь земельного фонда сельскохозяйственного назначения в Казахстане составляет 130,1 млн.га (48,2%). С 1990 года общее уменьшение площади данной категории земель составило 90,7 млн.га, что связано с передачей земель в ведение местных исполнительных органов и перевода неиспользуемых земель в земельный запас, а также в
связи с отказами от использования части пастбищ, прежде всего в зонах пустыни и полупустыни.
Наличие больших площадей земель песчано-механического состава (81,6 млн.га), бессистемное использование пастбищ предопределили развитие ветровой эрозии, особенно на массивах песков и на
почвах пустынных зон. Помимо ветровой, в республике получила развитие и водная эрозия почв, которой
охвачено
4,3
млн.га
земель.
Процесс опустынивания, включающий деградацию почвенного и растительного покрова, проявляется практически на всей территории республики и имеет тенденцию к ускорению.
Опустынивание является следствием сложного взаимодействия физических, биологических, политических, социальных и экономических факторов. В последние десятилетия роль деятельности человека в
усилении опустынивания заметно преобладала над влиянием колебаний климата. Основные результаты
антропогенного воздействия связаны с ухудшением состояния почв и растениеводства.
Уровень применения органических удобрений в Казахстане очень низкий. В Северном Казахстане
более 70% пашни сосредоточено под посевами зерновых, с преобладанием монокультуры яровой пшеницы.
Вынос
питательных
веществ
велик,
наблюдаются
большие
потери
гумуса.
За 30 лет почти во всех подтипах почв Северного Казахстана уменьшилось содержание гумуса на 5-20%
63
и более, что связанно многолетней распашкой земель без достаточного внесения органических удобрений, развитием процессов водной и ветровой эрозии и другими факторами. За 35 лет эксплуатации целинных земель из 4,3 млрд.т. запасов гумуса пахотного слоя 0-25 см безвозвратно утрачено за счет минерализации органического вещества, выноса с урожаем, при водной и ветровой эрозии 1,2 млрд. т. или
28,3%.
Учет и оценка состояния земельных ресурсов имеет огромное значение, так как земля является основой
сельскохозяйственного
производства.
Почвенные ресурсы характеризуются прежде всего структурой посевных площадей. Для ее оценки
могут применяться различные показатели. Среди них выделяются:

структура использования ( в процентах) показывает, какая доля занята пашней, сенокосами,
пастбищами и т.п.;

доля земель ( в процентах), занятая болотами, лесами, каменистая, эрозированная и т.п.;

агрозащитная лесистость, в процентах;

доля мелиорированных земель в пашне, в процентах;

валовая продукция на 1 га угодий.
Общее распределение земельных ресурсов Республики Казахстан и их качественное состояние отражены в таблице 2.1. и 2.2.
Таблица 1. Распределение земельного фонда Республики Казахстан по категориям земель.
Площадь
(тыс.га)
130062,7
19890,8
Категории землепользователей
Земли сельскохозяйственного назначения
Земли населенных пунктов
Земли промышленности, транспорта, связи, обороны и иного несельскохо11843,4
зяйственного назначения
Земли особо охраняемых природных территорий
1087,3
Земли лесного фонда
20046,7
Земли водного фонда
3146,3
Земли запаса
83893,0
Итого земель
269970,2
Земли, используемые за пределами республики
110,5
Земли, используемые другими государствами
2630,5
Территория республики
272490,2
В%
48,2
7,4
4,4
0,4
7,4
1,2
31,0
100,0
1
Таблица 2. Качественное состояние земель Республики Казахстан.
% земель Содержание гумуса, %
4,7
Выше 6
23,9
От 4 до 6
46,5
От 2 до 4
24,9
Менее 2
Земельные ресурсы, которыми располагает Республика Казахстан, при их рациональном использовании и улучшении, способны обеспечить производство разнообразной сельскохозяйственной продукции в объемах, удовлетворяющих внутренние и экспортные потребности. Но наличие в их составе сельскохозяйственных угодий, склонных к дефляции почв, требует бережного отношения к использованию
таких земель, постоянной заботы об охране и повышении их продуктивности.
Экологическое состояние земельных ресурсов Казахстана.
Природная среда Казахстана, включающая, в основном, степи, полупустыни и пустыни, а также,
помимо прочего, уникальные внутриконтинентальные моря и озера, такие, как Каспий, Арал, Балхаш,
Зайсан, Алаколь весьма уязвима от антропогенных воздействий.. В результате такого рода нагрузок
практически на всей территории Казахстана нарушена естественная способность природной среды
обеспечивать будущее экономическое и социальное развитие страны.
64
Экстенсивное развитие сельскохозяйственного производства оставило след в виде деградации земель и оскудения ландшафтов, более 60% территории страны подвержено жесточайшему опустыниванию, что приводит к уменьшению плодородия почв и, как следствие, к сокращению продуктивности
животноводства и растениеводства. За 40 лет эксплуатации целинных и залежных земель в результате
ветровой и водной эрозии утрачено 1,2 млрд. тонн гумуса. Наибольшее распространение получила деградация почв в виде плоскостной, овражной эрозий; засоления; потери органических веществ и гумуса;
истощения питательных элементов, накопления токсических веществ. Крупномасштабное использование удобрений, гербицидов и пестицидов привело к загрязнению поверхностных вод и изменению экосистемы водоемов. В результате эрозионных процессов, возрастания засоленных земель, повышения
площади зарастания лесом и кустарником сокращаются площади сельскохозяйственных угодий.
Нефтяная и газовая промышленность занимает первое место среди отраслей промышленности по
объемам инвестиций. Несмотря на это, в основных районах нефтегазодобычи и нефтепереработки Атырауской и Мангистауской областях - работы проводятся с применением отсталых технологий, устаревшего оборудования, что приводит к авариям и утечкам нефти. В результате общая площадь нефтяного загрязнения в Западном Казахстане составляет 194 тыс. га, а объем разлитой нефти - более 5 млн. т.
Практика сжигания попутного газа в факелах также наносит значительный экологический и экономический ущерб. Повышенный тепловой фон и подкисление компонентов окружающей среды вокруг месторождений при сгорании газа оказывают негативное влияние на почву, растительность, животный мир
прилегающих к нефтяным комплексам районов.
Огромные территории Казахстана пострадали от деятельности военных полигонов и запусков космической техники. За период между 1949 и 1991 годами на Семипалатинском испытательном ядерном полигоне было проведено 470 ядерных взрывов. Невозможно точно подсчитать число погибших; количество
облученных достигло полумиллиона человек. На территории бывшего Семипалатинского ядерного полигона около 2 млн. га сельскохозяйственных угодий подвержено радиоактивному заражению. Особую
тревогу вызывает состояние лесных угодий, которые, занимая всего около 4% от территории страны,
являются местом обитания наиболее ценных и редких видов животных, 90% видов высших растений,
известных в республике.
2 вопрос. Проблемы опустынивания и деградации почв в РК.
Общая площадь деградированных земель в Республике достигает примерно 66% всей территории. Основные зоны экологического кризиса и деградации земель - Аральский и Каспийский регионы и заброшенные незначительные зерновые площади на севере страны. Аральское море было когда-то четвертым
по величине в мире внутренним водоемом, но за последние десятилетия сократилось на одну треть своего бывшего размера. Поднимающийся уровень Каспийского моря становиться причиной наводнения
прибрежных районов, включая активные зоны добычи нефти, населенные пункты, сельскохозяйственные поля и пастбища Западного Казахстана. Радиоактивные загрязнения почвы бывшего ядерного испытательного полигона в Семипалатинске представляют особую опасность.
Причиной опустынивание являются в основном антропогенные факторы, такие как активное развитие
сетей орошения, чрезмерное использование воды при производстве хлопка, обветшавшая дренажная
система, и деградация экосистемы.
Опустынивание больших территорий сопровождается загрязнением почвенных, наземных и подземных
вод, а также снижением общего регионального биологического потенциала. Дефицит воды является одной из главных причин критической экологической ситуации и социального напряжения в Казахстане.
И, наконец, засуха стала появляться чаще, чем в прежние времена, достигая от 30 до 50% в году в южных степных регионах.
Основные проблемы контроля опустынивания, нуждающиеся в решении это: предотвращение распространения засоления почвы и эрозия воды бассейна Аральского моря; управление земельными ресурсами, нацеленное на заброшенные незначительные зерновые площади на севере страны; и контроль
наводнений и загрязнений бассейна Каспийского моря.
Основными экономическими последствиями опустынивания и деградации земель являются сокращение
урожаев и посевов, уменьшение поголовья скота и верблюдов, а также сокращение прироста скота, сокращение экспортного потенциала сельского хозяйства, застой продуктовой и легкой промышленности
и резкое снижение доходов от налогообложения сельского хозяйства и перерабатывающий отрасли.
Общие ежегодные экономические потери вследствие опустынивания оцениваются в 93 миллиарда тенге
($6.2 миллиардов). Бедные слои населения в первую очередь страдают от проблемы деградации земель.
65
Причинами опустынивания в Казахстане являются как природные, так и антропогенные факторы.
Основным природным фактором, способствующим развитию процессов опустынивания в Казахстане,
является внутриконтинентальное положение страны, определяющее континентальность и засушливость
климата, скудность и неравномерность распределения водных ресурсов, обуславливающих широкое
распространение песков (до 30 млн. га) и засоленных земель (127 млн. га). Условия для развития процессов деградации земель создаются и при нарушении сезонных особенностей почвообразования при
воздействии засух. Предпосылкой опустынивания является также слабая сформированность почвеннорастительного покрова и его динамичность. Эти природные особенности Казахстана обуславливают
слабую устойчивость природной среды к антропогенным воздействиям (по имеющимся оценкам, около
75 % территории страны подвержены повышенному риску экологической дестабилизации).
Антропогенные факторы, приводящие к возникновению и развитию процессов опустынивания в Казахстане, связаны, главным образом, с такими видами хозяйственной деятельности, как: выпас скота; земледелие; разработка недр; строительство и эксплуатация промышленных, военных и гражданских объектов, ирригационных и линейных сооружений. Опустынивание является также результатом незаконной рубки леса, выкорчевки кустарников и полукустарников на корм скоту и топливо, лесных и степных пожаров, бессистемной рекреации, организации свалок вокруг населенных пунктов, загрязнения
почв и подземных вод токсичными веществами, воздействия транспорта.
Основными типами опустынивания в Казахстане, определенными в соответствии с критериями,
принятыми в Конвенции по борьбе с опустыниванием, являются:
- деградация растительности;
- водная и ветровая эрозии почв;
- засоление и дегумификация почв;
- химическое загрязнение почв, грунтовых и поверхностных вод;
- техногенное нарушение земель и гидрологического режима.
Деградация растительного покрова – это один из самых распространенных и визуально определяемых процессов опустынивания, проявляемых в виде деградации лесов, пастбищных угодий и сенокосов.
Учетная лесистость республики при включении в покрытие лесом земли саксауловых лесопастбищ и зарослей кустарников составляет 4,6 %, реальная лесистость при включении в состав лесов только древостоев составляет 2,3 %.
На деградацию лесопастбищ указывает снижение их полноты, которая за последние десятилетия
уменьшилась с 0,52 до 0,47, т.е. на 10 %. Снижение лесистости и сокращение объемов искусственного
лесоразведения, угрожают катастрофическим разведением дефляции и деградации пастбищ на преобладающей части пустынь Кызылкум, Мойынкум, Сарыесик – Атырау, других массивов.
Деградация древостоев наиболее заметна в лесах Рудного и южного Алтая, где за последние 40
лет производительность хвойных лесов уменьшилась на 7 %, площадь древостоев пихты – уменьшилась
на 13 %. Площадь лесов яблони, произрастающей в Джунгарском и Заилийском Алатау, сократилась на
24 %.
Очень сильно деградируют леса в поймах пустынных рек. Из-за уменьшения влажности почв в
результате зарегулирования стока рек в этих лесах происходит нежелательная смена пород. Например, в
Чардаринском районе Южно-Казахстанской области около трети древостоев туранги в пойме реки
Сырдарьи сменились на малоценные заросли чингила.
Деградация пастбищных угодий и сенокосов. Наиболее негативное и комплексное воздействие
на степные экосистемы Казахстана оказала массовая распашка целинных земель.
Пастбищная нагрузка на оставшихся в целинном состоянии землях нарастала, как по мере распашки
пастбищ, вытеснившей скот на низкопродуктивные неудоби, так и вследствие одновременного наращивания поголовья скота. Распашка преобладающей части плодородных земель вытеснила и сконцентрировала скот на менее продуктивных недренированных засоленных территориях, включая влажные солончаковые луга приозерных понижений и котловин.
Наибольшей деградации подверглись пастбища, прилегающие к сельским населенным пунктам, отгонам, доильным установкам и колодцам.
По данным Агентства Республики Казахстан по управлению земельными ресурсами по состоянию на 1 ноября 2004 года из 188,9 млн. га пастбищ крайней степени деградации достигли 26,6 млн. га,
что выражается в сильном и очень сильном опустынивании. В лесостепной и степной зонах республики
66
пастбища занимали 34,8 млн. га, из них 5,6 млн. га сильно деградированы. Процесс деградации пастбищ
имеет тенденцию к возрастанию.
Ветровая и водная эрозии почв. Опустынивание, вызванное ветровой эрозией почв в Казахстане, охватило степные, сухостепные, полупустынные и пустынные ландшафты. Под воздействием ветровой эрозии происходит выдувание тонких почвенных частиц и опесчанивание почв.
В настоящее время можно прогнозировать ослабление вредоносности дефляции на пахотных землях
Казахстана, из-за их сокращения. Однако, в аридных зонах республики, особенно на сильно деградированных пастбищах, опасность усиления ветровой эрозии остается.
Одним из наиболее трагичных событий нынешнего века является экологический кризис в Приаралье.
Располагаясь в центре пустыни, море оказывало благоприятное влияние на природно-климатические и
экологические условия окружающих регионов и было регулятором влажности на обширной территории
Приаралья, оградителем суховеев, поступающих из южных пустынь.
Дегумификация и засоление почв. Процесс дегумификации зафиксирован на всех пахотных и
пастбищных землях. Снижение гумусированности связано с невосполнимым выносом питательных веществ путем отчуждения с урожаем.
Из общей площади неполивной пашни опустынено за счет дегумификации в слабой степени – 4,5, умеренной – 5,2 и в сильной степени – 1,5 млн. га. На орошаемых землях на долю дегумифицированных
приходится 0,7 млн. га.
Загрязнение почв и грунтовых вод. В последние два десятилетия резко возросла опасность химического загрязнения почв специфическими веществами от химической обработки сельскохозяйственных полей, размещения промышленных отходов, сброса сточных вод, атмосферных выбросов в городах
и промышленных центрах. Загрязняют почву и стоки животноводческих комплексов.
Загрязнение подземных вод весьма широко распространено в Казахстане и рассматривается как
фактор, следствием воздействия которого может быть опустынивание земель, вторичное засоление
почв, растительности, ухудшение условий питьевого водоснабжения. Наибольшую степень загрязнения
создают предприятия добычи и переработки полезных ископаемых, химические и другие производства,
имеющие токсичные отходы, массивы орошения, животноводческие комплексы, городские агломерации и т.д.
Техногенное опустынивание. Развитие индустриального производства в Казахстане и разработка месторождений полезных ископаемых, сопровождались строительством транспортной и инженерной
инфраструктуры, интенсивным изъятием и загрязнением водных и земельных ресурсов, прямым и косвенным отрицательным воздействием на экосистемы. Наряду с этими видами воздействия, на процессы
техногенного опустынивания существенное влияние оказывали выбросы токсичных веществ в воздушный бассейн, отмечались даже случаи прямого воздействия токсичных промышленных выбросов на
растительность.
Современная социальная обстановка в Казахстане характеризуется тем, что из областей, находящихся в пустынной зоне, ежегодный отток населения достигает уровня сотен тысяч человек. Низкий
уровень жизни населения, неполноценное питание, недостаточное медицинское обслуживание, непригодная для употребления питьевая вода, пыльные и солевые бури, явившиеся следствием нарушения
экологического равновесия и деградации среды обитания, привели к резкому ухудшению состояния
здоровья населения, сокращению продолжительности жизни, снижению прироста населения, что является предвестником демографического неблагополучия.
В регионах, подверженных опустыниванию, наиболее высокая детская смертность. Эколого-санитарное
давление является причиной общего отставания в развитии детей, анемии, врожденных аномалий, психических расстройств, сердечно-сосудистой недостаточности.
Рост численности населения земного шара придаст проблеме «человек – земля» все большее значение и требует соответствующего увеличение производства продуктов питания, основным поставщиком которых являются сельскохозяйственные угодья, в первую очередь обрабатываемые пахотные земли. Возможности увеличения производства пищевых продуктов за счет расширения площадей сельскохозяйственных угодий на «прочих землях» ограниченны. Поэтому увеличение производства продуктов
питания обеспечивается в результате частичного перевода необрабатываемых сельскохозяйственных
земель в пашню и главным образом интенсификации сельскохозяйственного производства.
3 вопрос. Проблемы Приаралья.
67
Экологический кризис бассейна Аральского моря — глобальная экологическая катастрофа ХХ
века, масштабы возможных последствий которой сегодня ещё до конца не осознаны. Экстремальная
экологическая ситуация в Аральском регионе оказывает негативное воздействие на природную среду
обитания и условия жизни миллионов жителей не только в этом, но и в других регионах нашей планеты.
В этой связи огромное значение приобретает объективная оценка развития ситуации и реализация природоохранных проектов. В этом плане интересен совместный проект правительства Узбекистана и
ПРООН о совершенствовании базы данных экологических индикаторов для мониторинга окружающей
Среды нашей республики.
З
а последние 35—40 лет уровень Аральского моря понизился на 29 м, площадь его акватории
уменьшилась более чем в 5,8 раза, объем воды уменьшился с 1064 до 80 кубических километров.
Аральское море, практически, превратилось в безжизненный водоем. Площадь его осушенного дна составляет сейчас более 4,0 миллионов гектар.
В связи с этим интенсивность и частота распространения пыльных бурь с каждым годом увеличивается. На орошаемые земли низовьев рек Амударьи и Сырдарьи ежегодно выпадает более 80—100
миллионов тонн соли, песка. В результате прогрессирует процесс опустынивания, сокращается состав
животного и растительного мира, ухудшается санитарная обстановка в Приаралье, выводятся из севооборота орошаемые земли, снижается урожайность сельскохозяйственных культур.
При анализе состояния окружающей среды в настоящее время используется широкий перечень
экологических индикаторов — параметров, описывающих состояние окружающей среды и ее воздействие на человека и экосистемы, нагрузки на природу. Национальный перечень, разработанный для Узбекистана, включает 91 экологический индикатор, 68 из которых являются общепринятыми международными показателями, а 23 — отражают особенности экологического состояния страны. На их основе
был проведен анализ современного состояния окружающей среды Приаралья.
Зона Приаралья с экологически неблагоприятной обстановкой охватывает Республику Каракалпакстан и Хорезмскую область. Регион характеризуется разнообразием ландшафтно-климатических зон,
включающих плато Устюрт, Аральское море, современную и древние дельты Амударьи, пустыню Кызылкум. Встречаются также отдельные горные местности.
Данные мониторинга климата по территории Узбекистана показывают устойчивую тенденцию к
потеплению, темпы которого превышают 0,2 градуса за десятилетие, что выше средних темпов потепления по северному полушарию более, чем на 40 процентов.
Вследствие потепления, а точнее изменения климата в регионе происходит сокращение площади
снежно-ледовых ресурсов, питающих реки бассейна Аральского моря. К настоящему времени горное
оледенение Средней Азии уже сократилось более чем на треть.
Потепление климата в глобальном масштабе ведет к увеличению испарения, выпадению большего количества осадков. В настоящее время в Узбекистане прослеживается увеличение осадков и их изменчивость, что ведет к усилению сезонных засух. Отрицательно влияет процесс высыхания Арала на
изменение климатических условий Приаралья. Ранее Арал выступал в роли своеобразного регулятора,
смягчая холодные ветры, приходившие зимой из Сибири и, уменьшая, словно огромный кондиционер,
силу жары в летние месяцы. С изменением климата лето в регионе стало более сухим и коротким, зимы
- длинными и холодными.
Согласно оценкам климатической ситуации на 2035—2050 годы температура воздуха в регионе
может возрасти на 1,5-3 градуса. Причем, наибольшее повышение температуры воздуха ожидается на
севере республики — в Приаралье.
Важно, что в этом регионе находятся как пустыни Каракумы и Кызылкум с их частыми пыльными бурями, а также усохшая часть Аральского моря (Аралкум). В его бассейне идет процесс двойного
опустынивания. С одной стороны это высыхание Арала, с другой — искусственное заболачивание. В
результате в центре пояса великих пустынь образовалась еще одна - рукотворная пустыня Аралкум. Ее
опасность заключается в том, что это сплошной солончак, состоящий из мелких морских отложений и
минеральных оостатков, вымытых с орошаемых полей. Морское дно, бывшее в естественном состоянии
своеобразным опреснителем, теперь действует как искусственный вулкан, выбрасывая в атмосферу
огромные массы солей и пыли.
Ветровой перенос песка и соли с высохшей части Аральского моря стал значительным негативным фактором воздействия на природную среду региона. Анализ индикаторов состояния загрязнения
атмосферного воздуха показывает, что в Приаралье состояние атмосферы определяется как выбросами
68
загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников, так и поступлением аэрозолей с
осушенного дна моря
Водные ресурсы Приаралья являются важнейшим фактором, определяющим устойчивость экосистем в регионе. Большинство экологических индикаторов, характеризующих состояние водных ресурсов, показывают снижение его качества.
Развитие орошаемого земледелия в бассейне Амударьи привело к снижению поступления воды в
4 раза по сравнению с естественным режимом. И эта река уже не доходит до Аральского моря. Сильно
возросла минерализация воды, ухудшилось ее качество. Часть эксплуатируемых подземных вод перестали удовлетворять необходимым требованиям. А ведь улучшение санитарно-экологического состояния низовья Приаралья находится в прямой зависимости от количества и качества поступающей воды
из Амударьи. А она из-за загрязнения пестицидами и минеральными удобрениями стала практически
непригодной для питьевого водоснабжения. Таким образом, Каракалпакстан и Хорезмская область
практически полностью лишились местных источников питьевой воды. Особо неблагоприятные условия складываются в маловодные годы, когда пересыхает большинство мелководных озер.
Крупные запасы пресных подземных вод в Каракалпакстане отсутствуют. Имеющиеся немногочисленные источники с водой приемлемого качества связаны с деятельностью ирригационных каналов, и они
не могут быть устойчивыми источниками водоснабжения. Подземные воды глубокого залегания засолены и могут использоваться только при условии их опреснения.
Главными особенностями почв в зоне возделывания сельскохозяйственных культур является небольшая мощность плодородного слоя (0,15—0,35 м), низкое содержание гумуса (0,5…0,8%), наличие в
них водорастворимых солей.
В Каракалпакстане в общем фонде орошаемых земель, в основном, преобладают засоленные почвы, в
них снизилось содержание гумуса — главного показателя плодородия земель.
На орошаемых землях значительные площади земель, вовлеченных в сельскохозяйственный оборот, характеризуются низким бонитетом. Средние по районам значения варьируют от 52 до 41, что значительно ниже других областей Узбекистана. Бонитет почв продолжает снижаться.
Использование пастбищ под нерегулируемый выпас скота без учета их кормовой емкости приводит к дегрессии (потери кормовой емкости). Так, за период 1994—2004 годы по пастбищам Республики Каракалпакстан дигрессии были подвержены 1 566,3 тыс.га. Анализ изменения экологических индикаторов по территории Узбекистана выявил продолжающуюся дегрессию пустынных пастбищ. Бессистемное увеличение необорудованных грунтовых дорог на плато Устюрт способствует механическому разрушению и деградации поверхностного слоя почв.
Объем воды Аральского моря — один из ключевых индикаторов его состояния —указывает на
продолжающиеся сокращение запасов воды в море. В последние годы темпы снижения объемов воды в
остаточных водоемах Аральского моря замедлились. Усыхание Аральского моря отрицательно влияет
на состояние растений в освоенной и пустынной зоне Приаралья и окружающих его территорий Кызылкумов Бухарской и Навоийской областей. Имеющиеся здесь саксаульники и другие растения постепенно деградируют, усиливается опустынивание территории, общая площадь подвижных песков республики достигла более 1 млн. га.
Одним из эффективных методов борьбы с опустыниванием и движущимися песками является создание
и защитных лесных насаждений на осушенном дне Аральского моря. Это подтверждено совместным
проектом Всемирного Банка, Международного Фонда Спасения Арала (МФСА) и Агентства
ГЭФ/МФСА на озере Судочье. Лесопосадки на осушенном дне Аральского моря к 4-х летнему возрасту
полностью останавливают выдувание песка, подъем вредных мельчайших частиц с поверхности земли,
что способствует появлению естественного травянистого покрова, и создаются условия для образования
пустынных пастбищ с организацией в перспективе животноводческих хозяйств. Площади лесопосадок
характеризует индикатор ответных мер по стабилизации ситуации в Приаралье.
Сокращение Аральского моря и рост солености воды в нем стали причинами крупнейших экологических изменений. Из 20 видов рыб, представленных в бассейне в середине ХХ века, к концу 80-х годов в море сохранился один — аральская колюшка. А в настоящее время Аральское море практически
потеряло свое рыбохозяйственное значение. С ростом солености стал активно размножаться рачок ар69
темии. Он питается одноклеточными водорослями и выдерживает засоленность этого водоема. В дальнейшем, Арал может быть использован как крупнейший поставщик артемии.
Проблемы окружающей среды в регионе, связанные с Аральским кризисом, сложны и многообразны.
Опыт реализуемых там работ по стабилизации экологической ситуации уникален и может быть полезен
для других регионов мира. В то же время работы по локализации и снижению негативных последствий
Аральского кризиса на региональные и глобальные экологические процессы можно успешно реализовать только всем вместе с учетом мирового опыта. Именно по этому необходимо объединить усилия
учёных, политиков, общественных деятелей как субрегиональных так и международных, для того чтобы обобщить уже имеющийся положительный опыт и продолжать научно-практическую деятельность
по его дальнейшему развитию и совершенствованию.
Сотрудничество между странами бассейна Аральского моря и их партнерами по развитию в области
управления совместно используемыми
Вопросы для самоконтроля.
1.
Земельный фонд РК. Почвенно-экологическое состояние территории.
2.
Проблемы опустынивания и деградации почв в РК.
3.
Проблемы Приаралья
Литература: 1, 2, 19.
Лекция № 5. Глобальные экологические проблемы Мирового океана.
Цель: рассмотреть глобальные экологические проблемы Мирового океана.
План:
1.
Общая характеристика водных ресурсов. Мировое водопотребление.
2.
Загрязнение гидросферы. Экологические последствия загрязнения гидросферы. Истощение
подземных и поверхностных вод.
3.
Источники загрязнения Мирового океана. Экологические последствия загрязнения Мирового
океана.
1 вопрос. Общая характеристика водных ресурсов. Мировое водопотребление.
Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды, заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Пары атмосферы, океанические и морские соленые воды в хозяйстве пока не используются и поэтому составляют потенциальные водные ресурсы.
Большая часть воды на земном шаре (96 - 98% по объему) - это воды Мирового океана. На подземные воды приходится около 2 %, на ледники - тоже около 2 % и только 0,02 % приходится на поверхностные воды материков: реки, озера, болота. Запасы же пресных вод составляют 0,6 % от всего
объема вод.
Главный источник водоснабжения во всем мире – реки, озера и подземные воды, которые не иссякают благодаря круговороту воды в природе. Главный энергетический двигатель круговорота воды –
Солнце. В нем участвуют поверхность земного шара, недра, толща воды и атмосферы (рис. 5–3).
Таблица 1 Распределение водных масс в гидросфере Земли М.И.Львович, 1986)
Часть гидросферы
Объем воды, 103км3
% от общего объема
Мировой океан
1370000
1454000
Подземные воды, в т.ч. зоны активно- 60000
94,0
го водообмена
Ледники
4000
4,0
Озера
24000
0,3
Почвенная влага
280
1,7 0,02
Пары атмосферы
80
0,01
Реки
14
0,001
Вся гидросфера
1,2
0,0001
18
Общая масса воды оценивается величиной 2*10 т.
70
Гидросфера находится в состоянии непрерывного движения, развития, обновления. Ежегодно с поверхности Земли испаряется 0,5 млн. км3 воды, что составляет половину объема всех водоемов суши. Водяные пары атмосферы, а их 13 тыс. км3, обновляются в течение десяти суток. Вода рек в результате стока
сменяется каждые 12 суток. Вода озер обновляется каждые 10 лет. Воды Мирового океана полностью
сменяются каждые 3 тыс. лет, а в самой малоподвижной форме воды - в ледниках - полный водообмен
происходит за 8,5 тыс. лет.
Мировое водопотребление.
В деятельности человека вода находит самое широкое применение. Вода используется в промышленности, выступает в роли теплоносителей, используется в строительстве и. Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного количества воды. Реки, каналы, озера — важные пути
сообщения.
В середине XX века у человечества появились новые возможности в устойчивом обеспечении водными
ресурсами: стали строиться водохранилища и каналы, бурились артезианские скважины. Параллельно с
увеличением возможностей и появлением все больших потребностей в пресной воде — росла и способность тратить воду впустую, без оглядки. При пересчете на каждого жителя планеты величина водозабора увеличилась с 140 до 780 литров в сутки. И во всех расчетах водопотребления, учитывающих сельское хозяйство, промышленность и бытовые нужды, никогда не учитывался другой важный потребитель воды — окружающая среда.
В результате неразумного потребления расходование воды стало превышать темпы ее возобновления.
Реки, больше не достигающие морей, высыхающие озера, истощающиеся водоносные слои, деградирующие экосистемы — все связано с перерасходом воды и недооценкой стоимости этого ресурса в условиях непродуманной политики потребления.
Вот уже век, как потребление воды растет быстрее, чем население планеты. За последнее 100 лет ее
население увеличилось в 4 раза, а потребление воды возросло в 7 раз. Наиболее высокий расход пресной воды проявляется в регионах орошаемого земледелия, а также в городских агломерациях и промышленных центрах.
Сейчас в мире на сельскохозяйственное, промышленное и бытовое водоснабжение расходуется более 4х тысяч кубических километров в год, что составляет около 4,5% пресной воды, сконцентрированной в
озерах, водохранилищах и реках. За один день тратится около 10 миллиард тонн воды, что сопоставимо
с годовой добычей всех видов полезных ископаемых.
71
Наибольшая величина расхода пресной воды приходится на Азию (60% общемирового расхода), где
располагаются основные орошаемые площади планеты, около 15% — на Северную Америку, в пределах 13% — на Европу, оставшиеся 12% распределяются примерно поровну между Южной Америкой и
Африкой.
И, несмотря на долю воды, используемой в промышленном производстве и для муниципальных нужд,
львиная доля потребления воды как в начале XX века, так и сейчас приходится на сельское хозяйство, в
развивающихся странах на него приходится до 80% совокупного водопотребления.
Основные потери воды связаны с небольшими фермерскими хозяйствами в развивающихся странах, использующими устаревшие методы орошения. Многие исследования в области селекции сейчас направлены на выведение новых засухоустойчивых культур растений и разработку капельной системы орошения, позволяющей сэкономить до 70% пресной воды.
Ежегодно в мире на бытовое, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение расходуется примерно 4000 км 3/год, т. е. около 4,5% пресной воды, сконцентрированной в озерах, водохранилищах и реках, – главных источниках водоснабжения во всем мире, причем с каждым годом водопотребление растет на 10–70 км 3. Для удовлетворения физиологических потребностей человека достаточно около 2.5 л в день, однако и этого небольшого количества воды не везде хватает. При современном уровне развития производительных сил пресная вода – наиболее интенсивно расходуемое природное богатство. За одни сутки ее мировое потребление достигает около 10 млрд. тонн, что равно годовой
добыче всех видов полезных ископаемых. Общее потребление пресной воды в мире в 1000 раз больше,
чем всех вместе взятых видов промышленного сырья. Недостаток воды порождает целый комплекс экономических, социальных и политических проблем, способных подорвать стабильность в мире и привести к глобальным потрясениям.
Пресная вода используется в промышленности и сельском хозяйстве. Наибольшее количество
воды потребляется в сельском хозяйстве в основном на орошение земель, выращивание урожая, водоснабжение животноводческих ферм. Например, для орошения 1 га рисовых чеков нужно 15-20 тыс. м3
воды в год; на производство 1 кг пшеничного зерна требуется 0.75 м3 воды; на 1 корову нужно до 200 л
в сутки.
Огромное количество воды потребляется в промышленности. Без воды нельзя получить металл,
ткани, бумагу, многие строительные материалы, известь, продукты пищевой промышленности, многое
другое. Так, для производства 1 тонны стали необходимо 20 м3 воды, 1 тонны бумаги - до 200 м3 воды,
1 тонны никеля - 4000 м3 воды. Чтобы добыть 1 тонну нефти нужно не менее 50 м3 воды. Одна из самых водоемких отраслей промышленности - текстильная. Для производства 1 тонны хлопчатобумажной
ткани нужно в среднем 20 м3 воды, а для получения такого же количества синтетического волокна - уже
2500-5000 м3 воды.
Крупным потребителем воды является тепловая энергетика. Тепловая электростанция мощностью 1 млн. кВт затрачивает 1.2-1.6 км3 воды в год. При производстве электроэнергии на атомных
станциях требуется воды в 1.5-2 раза больше.
Большие объемы воды требуются на хозяйственно-питьевое водоснабжение городов и поселков. В крупных городах на одного жителя приходится 300-600 л воды в сутки. Город с населением в 1
млн. человек потребляет в сутки до 1 млн. м3 воды, т.е. целую реку.
2 вопрос. Загрязнение гидросферы. Экологические последствия загрязнения гидросферы.
Истощение подземных и поверхностных вод.
Гидросфера — важнейший элемент биосферы, объединяет все воды земного шара, включая океаны, моря и поверхностные воды суши. К гидросфере относят так же подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктиды, атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Водные массы на
поверхности земли образуют тонкую оболочку, которая занимает большую часть поверхности планеты
и образует Мировой океан. Водная поверхность планеты составляет 71%, а с учетом ледников и снежного покрова — 86% ее общей поверхности. Согласно современным оценкам, объем воды на планете
составляет около 1390 миллионов кубических метров. Но 96,4% всей воды гидросферы приходится на
минерализованные воды морей и океанов, а пресная вода составляет только 2,65% — хотя и эта цифра
не отображает реальное количество доступной для потребления пресной воды. Если принять всю пресную воду за 100%, то становится очевидным, что большая ее часть — 70,2% «заперта» в виде льда и постоянного снежного покрова, главным образом в ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии. Другая
72
значительная часть — 28,7% находится в литосфере. И только 0,27% общего количества пресной воды,
легкодоступной для использования, течет по поверхности планеты в виде рек, скапливается в озерах и
водохранилищах. Но и этих небольших процентов пресной воды хватило бы, если бы она была равномерно распределена по планете и, ее расходование предполагалось исключительно в бытовых целях. В
отличие от минеральных ресурсов, вода является возобновляемым природным ресурсом. Находясь в
природном круговороте, вода выпадает на землю в виде дождей, твердых осадков, с речными потоками
возвращается в моря, затем с поверхности морской глади испаряется в атмосферу и вновь превращается
в облака, чтобы затем опять выпасть на землю живительной влагой.
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, и
в частности для человека. Пресноводные экосистемы. Установлено, что под влиянием загрязняющих
веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их
плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.
Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Этот естественный процесс, характерный
для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в
последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко
увеличилась. Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в
водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде
удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных
условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки — несколько
десятилетий и менее.
Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению сине-зеленых водорослей, вызывающих «цветение»
воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не
только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению
способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции (Яблоков, 1983).
Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира — Великие
Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы синезеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же синезеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека. Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные
экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы
(свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений
(нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и
др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительной части популяции байкальской нерпы и др.
Так медленно, шаг за шагом, мир расточает один из важных природных ресурсов, наращивая
экологический долг, который достанется в наследство будущим поколениям.
Истощение вод следует понимать как недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает
сложившиеся экологические связи в системе «человек- биосфера».
Практически во всех крупных промышленных городах мира, в том числе в Москве, СанктПетербурге, Киеве, Харькове, Донецке и других городах, где подземные воды длительное время эксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионные воронки (понижения)
с радиусами до 20 км и более. Все это в конечном счете приводит к значительному истощению подземных вод.
Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт,
карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значительному ущер73
бу речному стоку, к прекращению деятельности тысяч родников, многих десятков ручьев и небольших
рек.
Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод наблюдаются и другие
негативные изменения экологической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбивая растительность — гигрофиты и др. Так, например, на Айдосском водозаборе в Центральном Казахстане происходило понижение подземных вод, которое вызвало высыхание и отмирание растительности, а также резкое сокращение транспирационного расхода. Довольно быстро отмерли гигрофиты (ива, тростник, рогоз), частично погибли даже растения с глубоко проникающей корневой системой (полынь, шиповник, жимолость татарская и др.); выросли тугайные заросли.
Искусственное понижение уровня подземных вод, вызванное интенсивной откачкой, отразилось
и на экологическом состоянии прилегающих к водозабору участках долины рек. Этот же антропогенный фактор приводит к ускорению времени смены сукцессионного ряда, а также к выпадению отдельных его стадий.
Длительная интенсификация подземных водозаборов в
определенных геологогидрогеологических условиях может вызвать медленное оседание и деформации земной поверхности.
Последнее негативно сказывается на состоянии экосистем, особенно прибрежных районов, где затапливаются пониженные участки и нарушается нормальное функционирование естественных сообществ
организмов и всей среды обитания человека.
Истощению подземных вод способствует также длительный неконтролируемый самоизлив артезианских вод из скважин.
Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирующем снижении их минимально допустимого стока. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение.
В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно в европейской части России, в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых
рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностью
прекратили свое существование.
К очень серьезным негативным экологическим последствиям приводит и изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень некогда многоводного
Аральского моря начиная с 60-х гг. катастрофически понижается в связи с недопустимо высоким перезабором, воды из Амударьи и Сырдарьи. Приведенные данные свидетельствуют о нарушении закона
целостности биосферы , когда изменение одного звена влечет за собой сопряженное изменение всех
остальных. В результате объем Аральского моря сократился более чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация) увеличилась в 2,5 раза. Академик Б. Н. Ласкарин по
поводу трагедии Аральского моря высказался следующим образом: «Мы остановились у самого края
пропасти... Арал губили, можно сказать, целенаправленно. Существовала даже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы. Якобы он мешал осваивать водные ресурсы
Сырдарьи и Амударьи (говорили, что забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух).
Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования
поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям (рис. 14.5) в окружающей среде.
Необходимо учитывать, что создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков
плотинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за
того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или
прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.
74
3 вопрос. Источники загрязнения Мирового океана. Экологические последствия загрязнения
Мирового океана.
Основным загрязнителем морей, значение которого быстро возрастает, является нефть. Этот вид загрязнителя попадает в море разными путями: при спуске воды после промывки цистерн из - под нефти,
при аварии судов, в особенности нефтевозов, при бурении морского дна и авариях на морских нефтепромыслах и т.д.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наиболее угрожают чистоте водоемов нефтяные масла. Эти очень стойкие загрязняющие
вещества могут распространяться на расстояние более 300 км от источника. Легкие фракции нефти,
плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна
капля нефтяного масла образует, растекаясь по поверхности, пятно диаметром 30-150 см, а 1т -около 12
км? нефтяной пленки.
К началу 80 - х годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. В период за 1962-79 гг. в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн.т
нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из
них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных
утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2 млн.т в год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала
растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее
толщину:
75
Вместе с нефтепродуктами в океан буквально вываливаются сотни и тысячи тонн ртути, меди,
свинца, соединений, входящих в состав применяемых в сельскохозяйственной практике химических
веществ и просто бытовых отходов. В некоторых странах под давлением общественности приняты законы, запрещающие выброс неочищенных стоков во внутренние водоемы - реки, озера и т.д. Чтобы не
нести "лишних расходов" расходов на устройство необходимых сооружений, монополии нашли удобный для себя выход. Они сооружают отводные каналы, несущие сточные воды прямо... к морю, не щадят при этом и курортов: в Ницце был прорыт канал длиной 450 м, в Каннах - 1200. И закон не нарушен,
и затраты - сущая безделица...В результате, например, воды у побережья Бретани, полуострова на северо-западе Франции, омываемого волнами Ла-Манша и Атлантического океана превратились в кладбище
для живых организмов.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк), относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых
металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Наибольшую опасность для водной среды из металлов представляет
ртуть и ее соединения, особенно метилртутные. Средняя концентрация ртути в океанической воде составляет 0,15 мг/м?, а всего в Мировом океане содержится 210 млн. т ртути (Dyrssen, 1972). При ежегодном производстве ртути около 9 водных объектов, особенно внутренних водоемов и прибрежных
участков морей.
Попадая в водоем, ртуть поглощается гидробионтами, аккумулируется в донных отложениях в
концентрациях, значительно превышающих исходную. Так, если содержание ртути в стоках итальянского завода ANIC (Равенна) составляло всего 0,0001, то в рыбах акватории сброса - 0,45-5,69 (Ui Jun,
1971). Как правило, воды суши загрязнены ртутью в большей степени по сравнению с морскими, и концентрации ее в пресноводных гидробионтах . Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через
атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс. тонн ртути. (Walker, 1971) на 1-3 порядка выше, чем в флоре и фауне морей и океанов. Накапливаясь в различных видах гидробионтов, ртуть может вредить живым организмам.
Случаи отравления препаратами ртути, введенными с пищей, встречаются во многих западных
странах. Но, пожалуй, наиболее известна болезнь "Минимата", названная так по имени города в Японии, где она была зарегистрирована в 1953 году. Симптомы этой неизлечимой болезни - расстройство
речи, зрения, паралич. Вспышка ее отмечалась в середине 60-х годов совсем в другом районе Страны
восходящего солнца. Причина одна и та же: химические компании сбрасывали содержащие ртуть соединения в прибрежные воды, там они поражали животных, употребляемых местным населением в пищу. Достигнув определенного уровня концентрации в организме человека, эти вещества и вызывали заболевание. Итог - несколько сот прикованных к больничной койке людей и почти 70 погибших.
Значительный вред водам и гидробионтам причиняет загрязнение свинцом и его соединениями.
Наибольшая концентрация свинца в поверхностном слое океанических вод (до 0,07 мг/м?) характерна
для северного полушария, так как здесь используется почти 90% мирового производства свинца.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обусловливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30
кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и
донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ро76
стом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.
Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.
Опасность, непосредственно угрожающая здоровью человека, связана также со способностью некоторых ядовитых веществ в течение длительного времени сохранять активность. Ряд из них, как ДДТ,
ртуть, не говоря уж о радиоактивных веществах, могут накапливаться в морских организмах и по питательной цепочке передаваться на большие расстояния. ДДТ и его производные, полихлорбифенилы и
другие устойчивые соединения этого класса сейчас обнаруживаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику. Они легко растворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб,
млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, т.е. веществами полностью искусственного
происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих "потребителей" и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем, они остротоксичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на
наследственность. Известно, что заметные дозы концентрации ДДТ были обнаружены сравнительно недавно в организмах пингвинов. Пингвины, к счастью не входят в пищевой рацион человека, но накопившийся в рыбе, съедобных моллюсках и в водорослях тот же ДДТ или свинец, попадая в человеческий организм, может привести к очень серьезным, порой трагическим, последствиям.
Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями
сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан.
С окончанием первой мировой войны перед соответствующими органами государств Атланты
возник вопрос, что делать с запасами трофейного германского химического оружия. Было решено утопить его в море. В конце второй мировой войны, видимо, вспомнив об этом. Ряд капиталистических
стран выбросили у побережья Германии и Дании более 20 тыс. т отравляющих веществ.
Большую опасность представляет загрязнение Мирового океана радиоактивными веществами.
Опыт показал, что в результате произведенного США в Тихом океане взрыва водородной бомбы (1954)
район в 25600 км? обладал смертоносным излучением. За полгода площадь заражения достигла 2, 5
млн. км2, этому способствовало течение.
Заражению радиоактивными веществами подвержены растения и животные. В их организмах
происходит биологическая концентрация этих веществ, передаваемых друг другу через цепи питания.
Зараженные мелкие организмы поедаются более крупными, в результате чего у последних образуются
опасные концентрации. Радиоактивность некоторых планктонных организмов может в 1000 раз превышать радиоактивность воды, а некоторых рыб, представляющих собой одно из высших звеньев в цепи
питания, даже в 50 тысяч раз.
В 1963 году Московский договор о запрещении испытания ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой прекратил прогрессировавшее радиоактивное массовое загрязнение Мирового океана. Однако источники этого загрязнения сохранились в виде заводов по очистке урановой
руды и переработке ядерного горючего, атомных электростанций, реакторов.
Куда опасней предпринимавшиеся некоторыми государствами попытки аналогичного "решения"
проблемы удаления радиоактивных отходов.
В отличие от сравнительно малостойких отравляющих веществ периода двух мировых войн,
радиоактивность, например, стронция-89 и стронция-90 сохраняется в любой среде десятки лет. Какими
бы прочными ни были емкости, в которых захоронены отходы, всегда существует опасность их разгерметизации в результате активного воздействия внешних химических агентов, громадного давления в
морских глубинах, ударов о твердые предметы в шторм - да мало ли какие причины возможны? Не так
давно во время шторма у берегов Венесуэлы, были найдены контейнеры с радиоактивными изотопами.
В этом же районе одновременно появилось много мертвого тунца. Расследование показало. Что именно
данный район был избран американскими кораблями для сброса радиоактивных веществ. Подобное
имело место с захоронениями в Ирландском море, где радиоактивными изотопами были заражены,
планктон, рыбы, водоросли, а также пляжи. С целью предупреждения опасности как радиоактивного,
так и иных видов загрязнения океана в Лондонской конвенции 1972 года, Международной конвенции
1973 года и других международно-правовых актах предусмотрены определенные санкции за ущерб от
загрязнения. Но это - в случае обнаружения и загрязнения, и виновника. А пока, с точки зрения предпринимателя, океан - самое надежное и самое дешевое место для свалки. Необходимы дополнительные
научные исследования и разработка способов нейтрализации радиоактивных загрязнений в водоемах.
77
Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и
наземных животных — морских птиц, например.
Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец,
кадмий и др.).
По Ю. А. Израэлю (1985), экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях (рис. 14.4):
— нарушении устойчивости экосистем;
— прогрессирующей эвтрофикации;
— появлении «красных приливов»;
— накоплении химических токсикантов в биоте;
— снижении биологической продуктивности;
— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.
До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных
пестицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в
значительном количестве.)
Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя — бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных
отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, кото78
рые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.
В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого
антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.
На здоровье человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а
также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) сказываются либо непосредственно при
питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода — планктон — рыбы — человек или вода — почва — растения — животные — человек, и др.
При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Общая характеристика водных ресурсов.
2.
Мировое водопотребление.
3.
Загрязнение гидросферы.
4.
Экологические последствия загрязнения гидросферы.
5.
Истощение подземных и поверхностных вод.
6.
Источники загрязнения Мирового океана.
7.
Экологические последствия загрязнения Мирового океана.
Литература: 5, 10, 11, 12, 16, 21, 30, 35, 38, 41.
Лекция № 6. Актуальные водные проблемы РК.
Цель: изучить актуальные водные проблемы РК.
79
План:
1.
2.
3.
4.
Проблемы водообеспечения в РК.
Трансграничные проблемы водообеспечения.
Водно-экологические проблемы Арала, Каспия, Балхаша.
Факторы, препятствующие экологически безопасному водопользованию.
1 вопрос. Проблемы водообеспечения в РК.
На всей территории страны сложилась напряженная водохозяйственная обстановка, вызванная
недостатком водных ресурсов и загрязнением водных источников, которые достигли наибольших значений в период экстенсивного развития промышленности. Рост антропогенной нагрузки, превышающий
способность водных экосистем к самовосстановлению, привел к экологическому неблагополучию всех
основных речных бассейнов страны.
Арало-Сырдарьинский бассейн характеризуется сложной водохозяйственной ситуацией, особеннов низовьях р. Сырдарья, что вызвано увеличением безвозвратного забора воды в среднем течении
реки в связи с расширением площадей орошаемых земель. Сокращение естественного стока реки и
увеличение загрязнения речной воды привели к резкому ухудшению качества природной среды и условий жизни населения Приаралья. Дельта реки утратила свою водорегулирующую способность как для
самого природного комплекса низовья, так и для Аральского моря в целом. Процесс опустынивания
охватил территорию в 2 млн. га. Сброс в Сырдарью коллекторно-дренажных вод, сточных вод населенных пунктов, промышленности и сельского хозяйства ведет к химическому и бактериальному загрязнению воды и росту заболеваемости населения. Сложность решения водной проблемы в регионе заключается в том, что ресурсы поверхностных вод в целом по бассейну практически полностью вовлечены в
хозяйственную деятельность.
Существующий дефицит водных ресурсов невозможно сократить одними только
водосберегающими мероприятиями на уровне существующих хозяйствующих структур. Для этого
требуются принципиальные преобразования в базовых отраслях экономики, главным образом, в
орошаемом земледелии, и усиление межгосударственной кооперации.
Урало-Каспийский бассейн относится к числу островододефицитных. Размещение и развитие
здесь хозяйственных отраслей осуществлялось исходя из имеющихся сырьевых ресурсов и потребностей экономики региона и страны в целом, но без должного учета водного фактора. В результате в этом
регионе сложилась такая ситуация, когда потребности в воде значительно превышают фактические возможности их удовлетворения, особенно в маловодные годы. Дефицит пресной воды усугубляется постоянно растущими ее потребностями для бурно развивающейся здесь отрасли нефтедобычи, а также в
связи с интенсивным загрязнением вод бассейна Урала. Для обеспечения дальнейшего развития региона
необходимо разрешение проблемы вододефицита. Одним из путей его преодоления может стать рассмотрение совместно с Российской Федерацией возможности переброски части стока р. Волга в р.
Урал.
Ишимский, Нура-Сарысуский и Тобол-Тургайский бассейны отличаются относительно небольшим объемом стока и его неравномерностью в течении года: 90 % стока проходит в течение 1-2 весенних месяцев. Острый недостаток водных ресурсов является препятствием для развития добывающей
промышленности, которая имеет исключительно важное значение для страны. Здесь производится 76%
электроэнергии, добывается 98% угля, 99% железной руды, значительная доля меди. Регион, кроме угля, железа и меди, имеет большие запасы марганцевых и свинцово-цинковых руд, вольфрама, молибдена, бокситов, асбеста, сырья для развития химической промышленности и др.
Потенциальные возможности развития сырьевого сектора определяют необходимость привлечения сюда водных ресурсов из сопредельных речных бассейнов. Таким источником для этого региона
является река Иртыш. Для подачи из него воды в Центральный Казахстан построен канал «Иртыш – Караганда» (ныне канал имени Сатпаева), однако его пропускная способность в последние годы из-за плохого технического состояния, неурегулированности экономических отношений с водопользователями и
энергосектором снизилась до 30%. В перспективе обеспечение водой этого региона возможно за счет
увеличения пропускной способности канала этого канала.
Бассейн реки Иртыш, несмотря на его высокую водность, также испытывает недостаток воды и
его водохозяйственный баланс очень напряженный. Кроме того, бассейн реки подвержен сильному
промышленному загрязнению. Бассейн реки Иртыш включает территории Китайской Народной Республики, Республики Казахстан и Российской Федерации, каждое из которых в части использования
80
вод этого бассейна имеет свои интересы. При рассмотрении путей решения водных проблем Республики Казахстан в бассейне р. Иртыш необходимо иметь в виду важность заключения двух, а затем и трехсторонних долгосрочных межгосударственных соглашений с указанными выше сопредельными государствами по совместному использованию трансграничных вод. В них должны быть отражены вопросы
предотвращения загрязнения вод, меры по сохранению качества передаваемого стока реки на границе
государств, определены предельные объемы изъятия стока без нанесения взаимного ущерба.
Балхаш-Алакольский бассейн. Бассейн озера Балхаш площадью 500 тыс. км2 в ближайшее время может стать еще одним районом экологического бедствия. Это связано, в основном, с обмелением
озера, что приводит к отрицательным изменениям окружающей среды и ухудшением условий жизни
населения региона. Причиной указанных изменений является сокращение притока воды в озеро, вызванное возведением плотины Капшагайской ГЭС на реке Или, бесконтрольного использования водных
ресурсов впадающих в него рек Каратал, Аксу, Лепсы и других. К примеру, река Аягуз, до середины 50х годов дававшая воду озеру, теперь практически не доходит до него.
В результате дельтовая часть речных экосистем теряет природноресурсный потенциал, резко сократилась численность обитающей в ней фауны. Нанесен урон и животноводству: в результате наступления песков в низовьях р. Или были утеряны продуктивные пастбища и сенокосные угодья. Загрязнение вод промышленными выбросами, непродуманная политика акклиматизации в 50-е годы чуждых
видов рыб и неконтролируемый лов привели к оскудению рыбных запасов озера.
Предусматриваемые мероприятия по снижению негативных последствий (строительство в нижнем течении гидроузла для регулирования попуска воды в Балхаш, рыбоприемника) на протяжении ряда лет так и не были выполнены. Решение проблемы сохранения оз. Балхаш и экосистемы всего бассейна зависит также от осуществления мер по экономии воды, прекращения сброса неочищенных сточных
вод промышленности и сельского хозяйства в реку. Водный баланс в бассейне во многом будет определяться урегулированием водных отношений по реке Или с Китайской стороной.
2 вопрос. Трансграничные проблемы водообеспечения.
За последние несколько десятилетий наряду с ростом актуальности проблемы распределения на
межгосударственном уровне энергетических ресурсов все чаще различными международными организациями, включая ЮНЕСКО и ООН поднимается вопрос урегулирования возможных разногласий, связанных с совместным использованием граничащими между собой государствами водных ресурсов.
Данная проблема является комплексной, так как содержит в себе целый ряд аспектов, включая экологический, энергетический, социо-политический и т.д.
До настоящего времени наиболее часто упоминаемым межгосударственным нормативным актом
остается вопрос распределения квот выбросов в атмосферу углекислого газа – т.н. «Киотский протокол», в то время как вопрос равномерного наделения отдельных государств достаточным количеством
воды, пригодной для питья и использования в сельскохозяйственном процессе разрабатывается достаточно слабо и предпринимаемые политические меры оказываются недостаточными, либо недейственными. Рамочная Конвенция ООН по водным ресурсам до настоящего времени не выработана, хотя по
климату, например, она имеется, в результате чего проблема глобального изменения климата разработана международным сообществом глубоко и всесторонне.
После распада Советского Союза особенно остро встал вопрос распределения водных ресурсов в центральноазиатских республиках бывшего СССР. Существовавшая ранее система сбалансированного водопользования, предполагавшая компенсацию в виде энергоносителей государствам, находящимся выше по течению основных рек региона со стороны «нижних» соседей и центральных республик Советского Союза в обмен на бесперебойные поставки воды для ирригации объектов сельского хозяйства и
электроэнергии прекратила свое существование с обретением центральноазиатскими республиками независимости.
Сейчас каждое из государств располагает объектами гидротехнической и гидроэнергетической
инфраструктуры, построенными в советское время, однако часть межгосударственных связей, необходимых для взаимовыгодного функционирования экономик стран Центральной Азии все еще не восстановлены. Без комплексного урегулирования вопросов совместного водопользования ситуация будет
ухудшаться и, с ростом населения республик, нерегулируемого увеличения посевных площадей, усиления интенсивности энергопотребления может привести к все большему дисбалансу, когда одни государства будут недополучать водные ресурсы, необходимые для нормального функционирования сельскохозяйственной отрасли, а другие, в свою очередь будут испытывать все усиливающуюся потребность в сезонных поставках энергоносителей рано или поздно приведет к росту социального и полити81
ческого напряжения, которое рано или поздно может вылиться в открытое военное противостояние
между государствами.
«Главная опасность жажды в Центральной Азии в первую очередь заключается в возможном социальном взрыве и развязывании межнациональных конфликтов в этом регионе, причем с участием исламского фундаментализма»
Редукция водно-ресурсного потенциала речных бассейнов РК
На всей территории страны сложилась напряженная водохозяйственная обстановка, вызванная недостатком водных ресурсов и загрязнением водных источников, которые достигли наибольших значений в
период экстенсивного развития промышленности. Рост антропогенной нагрузки, превышающий способность водных экосистем к самовосстановлению, привел к экологическому неблагополучию всех основных речных бассейнов страны /54, 60, 63, 75/.
Арало-Сырдарьинский бассейн характеризуется сложной водохозяйственной ситуацией, особенно
в низовьях р. Сырдарья, что вызвано увеличением безвозвратного забора воды в среднем течении реки в
связи с расширением площадей орошаемых земель. Сокращение естественного стока реки и увеличение
загрязнения речной воды привели к резкому ухудшению качества природной среды и условий жизни
населения Приаралья. Дельта реки утратила свою водорегулирующую способность как для самого природного комплекса низовья, так и для Аральского моря в целом. Процесс опустынивания охватил территорию в 2 млн. га. Сброс в Сырдарью коллекторно-дренажных вод, сточных вод населенных пунктов,
промышленности и сельского хозяйства ведет к химическому и бактериальному загрязнению воды и
росту заболеваемости населения. Сложность решения водной проблемы в регионе заключается в том,
что ресурсы поверхностных вод в целом по бассейну практически полностью вовлечены в хозяйственную деятельность.
Существующий дефицит водных ресурсов невозможно сократить одними только водосберегающими
мероприятиями на уровне существующих хозяйствующих структур. Для этого требуются принципиальные преобразования в базовых отраслях экономики, главным образом, в орошаемом земледелии, и усиление межгосударственной кооперации.
Урало-Каспийский бассейн относится к числу островододефицитных. Размещение и развитие здесь хозяйственных отраслей осуществлялось исходя из имеющихся сырьевых ресурсов и потребностей экономики региона и страны в целом, но без должного учета водного фактора. В результате в этом регионе
сложилась такая ситуация, когда потребности в воде значительно превышают фактические возможности их удовлетворения, особенно в маловодные годы. Дефицит пресной воды усугубляется постоянно
растущими ее потребностями для бурно развивающейся здесь отрасли нефтедобычи, а также в связи с
интенсивным загрязнением вод бассейна Урала. Для обеспечения дальнейшего развития региона необходимо разрешение проблемы вододефицита. Одним из путей его преодоления может стать рассмотрение совместно с Российской Федерацией возможности переброски части стока р. Волга в р. Урал.
Ишимский, Нура-Сарысуский и Тобол-Тургайский бассейны отличаются относительно небольшим объемом стока и его неравномерностью в течении года: 90 % стока проходит в течение 1-2 весенних месяцев.
Острый недостаток водных ресурсов является препятствием для развития добывающей промышленности, которая имеет исключительно важное значение для страны. Здесь производится 76%
электроэнергии, добывается 98% угля, 99% железной руды, значительная доля меди. Регион, кроме угля, железа и меди, имеет большие запасы марганцевых и свинцово-цинковых руд, вольфрама, молибдена, бокситов, асбеста, сырья для развития химической промышленности и др.
Потенциальные возможности развития сырьевого сектора определяют необходимость привлечения
сюда водных ресурсов из сопредельных речных бассейнов. Таким источником для этого региона является река Иртыш. Для подачи из него воды в Центральный Казахстан построен канал Иртыш Караганда
(ныне канал имени Сатпаева), однако его пропускная способность в последние годы из-за плохого технического состояния, неурегулированности экономических отношений с водопользователями и энергосектором снизилась до 30%. В перспективе обеспечение водой этого региона возможно за счет увеличения пропускной способности канала этого канала.
Бассейн реки Иртыш, несмотря на его высокую водность, также испытывает недостаток воды и его водохозяйственный баланс очень напряженный. Кроме того, бассейн реки подвержен сильному промышленному загрязнению.
82
Бассейн реки Иртыш включает территории Китайской Народной Республики, Республики Казахстан и
Российской Федерации, каждое из которых в части использования вод этого бассейна имеет свои интересы.
Мониторинг подземных вод в Республике Казахстан осуществляет Комитет геологии и охраны недр
Министерства энергетики и минеральных ресурсов. Изучаются, в основном, грунтовые и слабонапорные подземные воды в зоне активного водообмена и воды перспективных для народного
хозяйства водоносных горизонтов.
На территории Республики находятся 6838 наблюдательных пункта Государственного мониторинга
подземных вод, из них 3152 наблюдательных пункта относятся к региональной сети, 3621 - к локальной,
65 скважин относятся к частной сети. Имеющиеся пункты наблюдения, их размещение и оснащенность
не в полной мере учитывают сложившуюся в республике геоэкологическую обстановку и масштабы
техногенной нагрузки. Наблюдательная сеть расположена неравномерно и в большинстве случаев
сосредоточена в районах освоенных территорий, тогда как крупные регионы нефтегазовых провинций и
районы экологического бедствия остаются недостаточно изученными. Отличительной особенностью
естественного режима подземных вод является понижение среднемноголетней величины предвесенних
минимальных и весенних максимальных уровней. На большинстве месторождений подземных вод после стабилизации уровней в связи с уменьшением водоотбора наблюдается понижение уровней подземных вод, вызванное маловодными годами. Изменений минерализации и химического состава подземных вод не отмечается.
С целью развития природоохранного сотрудничества в регионе Каспийского моря в 1997 году был
разработан проект концепции международной Каспийской экологической программы (КЭП), а в 1998
году - проект ГЭФ Определение трансграничных экологических проблем в Каспийской экологической
программе . Этот проект был одобрен правительствами прикаспийских стран, которые приняли на себя
конкретные обязательства по его реализации.
В соответствии с проектом ГЭФ созданы организационные структуры для развития координационного
механизма управления природной средой Каспийского региона. Реализация КЭП осуществляется на региональном и национальных уровнях. По ротационному принципу Председателем Регионального
Комитета КЭП (РК КЭП) ежегодно избирается один из Национальных Координаторов КЭП Министр
охраны окружающей среды прикаспийских стран. В Республике Казахстан созданы два Каспийских
региональных тематических центра (КРТЦ): по колебанию уровня моря в г. Алматы и по сохранению
биоразнообразия в г. Атырау.
В результате работ по реализации первой фазы КЭП, проведенных при финансовой поддержке международных партнеров, осуществлен сбор информационных материалов, проведены морские научноисследовательские экспедиции для определения фонового загрязнения моря и донных отложений, по
исследованию состояния биоресурсов моря, а также подготовлены ряд важных проектов, среди которых: Проект Рамочной конвенции по защите морской окружающей среды Каспийского моря; Национальный план по предупреждению нефтяных разливов и реагированию на них на море и внутренних
водоемах Республики Казахстан (утвержден Постановлением Правительства РК 676 от 06.05.00); Проект регионального Трансграничного диагностического анализа существующих
и новых экологических проблем; Проект регионального Стратегического плана действий (СПД);
Проект Национального Каспийского Плана Действий (НКПД).
В настоящее время начата реализация второй фазы КЭП, которая предусматривает осуществление
приоритетных действий регионального СПД и НКПД прикаспийских стран.
Серьезным препятствием для эффективного использования природных ресурсов Каспия и предотвращения деградации его экосистемы является отсутствие межгосударственного соглашения всех пяти
прикаспийских стран о статусе и разделении акватории и дна моря. Переговорный процесс по этим вопросам идет и уже достигнуты определенные положительные результаты. 12-14 мая 2003 года в
г.Алматы прошло заседание специальных рабочих групп по выработке Конвенции по статусу Каспия.
Значительным событием стало подписание трехстороннего соглашения между Россией, Азербайджаном
и Казахстаном о точке стыка линий разграничения сопредельных участков дна Каспийского моря .
Подписание Конвенции по защите морской среды Каспийского моря состоялось 4 ноября 2003
года в Тегеране на встрече министров Азербайджана, Ирана, Казахстана и России. Спустя четыре дня
под документом подписался и представитель Туркменистана. Согласно конвенции, страны-участницы
обязуются совместно принимать все необходимые меры для предотвращения загрязнения Каспийского
моря, снижения его нынешнего уровня и дальнейшего контроля за состоянием.
83
Аральское море Экологический кризис в бассейне Аральского моря по своим последствиям характеризуется как крупнейшая катастрофа, охватившая территорию пяти государств Центральной Азии с населением почти 40 млн. человек.
Интенсивное изьятие воды из Амударьи и Сырдарьи на орошение за последние 40 лет вызвал падение
уровня моря на 17 19 метров и сокращение объема его водных ресурсов на 75%. Минерализация оды в
море при этом увеличилась с 10% до 60%. К концу 80-х годов море в прежних границах практически
перестало существовать, что привело к таким негативными последствиями, как опустынивание дельт,
развитие эрозионных процессов на обсохших участках дна, локальные изменения климата, резкое
ухудшение здоровья людей в связи со снижением качества морской воды и солепылепереносом и т.д.
Не менее опасны и другие последствия этой деградации: ухудшение качества воды в реках и подземных
водах; засоление и заболачивание почв; пустынивание территорий и периферии орошаемых земель;
При рассмотрении путей решения водных проблем Республики Казахстан в бассейне р. Иртыш еобходимо иметь в виду важность заключения двух, а затем и трехсторонних долгосрочных межгосударственных соглашений с указанными выше сопредельными государствами по совместному
использованию трансграничных вод. В них должны быть отражены вопросы предотвращения загрязнения вод, меры по сохранению качества передаваемого стока реки на границе государств, определены
предельные объемы изъятия стока без нанесения взаимного ущерба.
Балхаш-Алакольский бассейн. Бассейн озера Балхаш площадью 500 тыс. км 2 в ближайшее время
может стать еще одним районом экологического бедствия. Это связано, в основном, с обмелением озера, что приводит к отрицательным изменениям окружающей среды и ухудшением условий жизни населения региона. Причиной указанных изменений является сокращение притока воды в озеро, вызванное
возведением плотины Капшагайской ГЭС на реке Или, бесконтрольного использования водных ресурсов впадающих в него рек Каратал, Аксу, Лепсы и других. К примеру, река Аягуз, до середины 50-х годов дававшая воду озеру, теперь практически не доходит до него.
В результате дельтовая часть речных экосистем теряет природноресурсный потенциал, резко сократилась численность обитающей в ней фауны. Нанесен урон и животноводству: в результате наступления
песков в низовьях р. Или были утеряны продуктивные пастбища и сенокосные угодья. Загрязнение вод
промышленными выбросами, непродуманная политика акклиматизации в 50-е годы чуждых видов рыб
и неконтролируемый лов привели к оскудению рыбных запасов озера.
Предусматриваемые мероприятия по снижению негативных последствий (строительство в нижнем
течении гидроузла для регулирования попуска воды в Балхаш, рыбоприемника) на протяжении ряда лет
так и не были выполнены /82,83/.
Решение проблемы сохранения оз. Балхаш и экосистемы всего бассейна зависит также от осуществления мер по экономии воды, прекращения сброса неочищенных сточных вод промышленности и сельского хозяйства в реку. Водный баланс в бассейне во многом будет определяться урегулированием одных отношений по реке Или с Китайской стороной.
3 вопрос. Водно-экологические проблемы Арала, Каспия, Балхаша.
Каспийское море
Каспийское море - самый крупный в мире внутренний водоем, не имеющий аналогов по
биологическому многообразию флоры и фауны, переживает ответственный период в своей истории.
Неоценима роль Каспийского моря в развитии экономики Республики Казахстан в связи с ростом потребностей мирового сообщества в природных ресурсах. Прикаспийский регион для Казахстана имеет
исключительно важное стратегическое значение как в настоящее время, так и в ближайшей перспективе. Вместе с тем, активизация в этом регионе хозяйственной деятельности, разведка и освоение месторождений нефтегазового сырья сопровождаются в настоящее время ростом загрязнения вод рек, впадающих в море, и самого Каспия, сокращением биоресурсов, деградацией природных экосистем. Неблагополучная экологическая ситуация усугубляется затоплением ряда прибрежных территорий, вызванное подъемом уровня моря.
Длившийся с начала 1900-х годов до 1978 года период понижения уровня моря неожиданно сменился его резким подъемом, который только за последующие 7 лет составил 2,5 м. По прогнозам подъем
уровня Каспия будет продолжаться, хотя в последние годы отмечается относительная его стабилизация.
По мнению большинства ученых и специалистов, такой подъем связывается, главным образом, с глобальными климатическими изменениями. Вследствие подъема уровня моря усиливаются нагонные яв84
ления (волны высотой до 3 м и более, распространяющиеся вглубь побережья на расстояние до 20 км и
более), разрушаются берега со скоростью до 10 м/год,
затапливаются прибрежные земли со скоростью 1-2 км/год.
Совокупный ущерб для экономики государств Каспийского региона от подъема уровня моря составил уже около 15 млрд. долл. США. По некоторым оценкам, к 2007 году этот ущерб для всех прикаспийских государств может возрасти до 200 млрд. долл. США. В связи с повышением уровня Каспийского моря под угрозой затопления оказались прибрежные территории, сильно загрязненные нефтепродуктами.
Загрязнение территории нефтью является не только приоритетной национальной экологической
проблемой Казахстана, но и наиболее крупной международной проблемой всего Каспийского региона.
Последствия от загрязнения вод Каспия приводят к колоссальным экономическим и экологическим потерям.
С целью развития природоохранного сотрудничества в регионе Каспийского моря в 1997 году был
разработан проект концепции международной Каспийской экологической программы (КЭП), а в 1998
году - проект ГЭФ «Определение трансграничных экологических проблем в Каспийской экологической
программе». Этот проект был одобрен правительствами прикаспийских стран, которые приняли на себя конкретные обязательства по его реализации. В соответствии с проектом ГЭФ созданы организационные структуры для развития координационного механизма управления природной средой Каспийского региона. Реализация КЭП осуществляется на региональном и национальных уровнях. По ротационному принципу Председателем Регионального Комитета КЭП (РК КЭП) ежегодно избирается один из
Национальных Координаторов КЭП – Министр охраны окружающей среды прикаспийских стран. В
Республике Казахстан созданы два Каспийских региональных тематических центра (КРТЦ): по колебанию уровня моря в г. Алматы и по сохранению биоразнообразия в г. Атырау. В результате работ по реализации первой фазы КЭП, проведенных при финансовой поддержке международных партнеров, осуществлен сбор информационных материалов, проведены морские научно-исследовательские экспедиции для определения фонового загрязнения моря и донных отложений, по исследованию состояния
биоресурсов моря, а также подготовлены ряд важных проектов, среди которых:
 Проект Рамочной конвенции по защите морской окружающей среды Каспийского моря;
 Национальный план по предупреждению нефтяных разливов и реагированию на них на море и
внутренних водоемах Республики Казахстан (утвержден Постановлением Правительства РК №
676 от 06.05.00);
 Проект регионального Трансграничного диагностического анализа существующих и новых экологических проблем;
 Проект регионального Стратегического плана действий (СПД);
 Проект Национального Каспийского Плана Действий (НКПД).
В настоящее время начата реализация второй фазы КЭП, которая предусматривает осуществление
приоритетных действий регионального СПД и НКПД прикаспийских стран. Серьезным препятствием
для эффективного использования природных ресурсов Каспия и предотвращения деградации его экосистемы является отсутствие межгосударственного соглашения всех пяти прикаспийских стран о статусе
и разделении акватории и дна моря. Переговорный процесс по этим вопросам идет и уже достигнуты
определенные положительные результаты. Значительным событием стало подписание трехстороннего
соглашения между Россией, Азербайджаном и Казахстаном о точке стыка линий разграничения сопредельных участков дна Каспийского моря .
Подписание «Конвенции по защите морской среды Каспийского моря» состоялось 4 ноября 2003
года в Тегеране на встрече министров Азербайджана, Ирана, Казахстана и России. Спустя четыре дня
под документом подписался и представитель Туркменистана. Согласно конвенции, страны-участницы
обязуются «совместно принимать все необходимые меры для предотвращения загрязнения Каспийского
моря, снижения его нынешнего уровня и дальнейшего контроля за состоянием».
Аральское море
Экологический кризис в бассейне Аральского моря по своим последствиям характеризуется как
крупнейшая катастрофа, охватившая территорию пяти государств Центральной Азии с населением почти 40 млн. человек. Интенсивное изьятие воды из Амударьи и Сырдарьи на орошение за последние 40
лет вызвал падение уровня моря на 17–19 метров и сокращение объема его водных ресурсов на 75%.
Минерализация воды в море при этом увеличилась с 10% до 60%. К концу 80-х годов море в прежних
границах практически перестало существовать, что привело к таким негативными последствиями, как
85
опустынивание дельт, развитие эрозионных процессов на обсохших участках дна, локальные изменения
климата, резкое ухудшение здоровья людей в связи со снижением качества морской воды и солепылепереносом и т.д. Не менее опасны и другие последствия этой деградации:
- ухудшение качества воды в реках и подземных водах;
- засоление и заболачивание почв;
- опустынивание территорий и периферии орошаемых земель;
- нестабильность водного и солевого режима водоемов, вызванная большей частью из-за возвратного
стока воды;
- уменьшение биопродуктивности и биоразнообразия ландшафтов и водоемов различного типа.
О масштабах проблем свидетельствует следующий факт. Только из-за засоления в регионе ежегодно
теряется примерно 2 млрд. долл. США (около 5% ВНП государств Центральной Азии) и эти потери будут расти, если не остановить засоление. Анализ причин Аральского экологического кризиса свидетельствует, что наряду с объективными причинами, обусловившими интенсивное развитие орошения в бассейне Аральского моря, имело место непонимание и ошибочное представление о характере воздействия
ирригационных факторов на окружающую среду или точнее, экологические и социальные аспекты
крупномасштабного освоения водоземельных ресурсов в этом бассейне были проигнорированы.
Совокупность воздействия этих и других негативных факторов непродуманной ирригации повлекла
за собой тяжелейшие социально-экологические последствия в регионе и резко обострила водохозяйственный баланс таких крупных районов, как Каракалпакстан, Кызылординская область Казахстана, а
также примыкающие к нижнему течению Амударьи области Туркменистана, которые не имеют доступа
к качественной речной воде. В настоящее время главами центральноазиатских государств, заинтересованных в решении Аральской проблемы, утверждена Программа по Бассейну Аральского Моря
(ПБАМ).
Истощение водных ресурсов в Аральском регионе является прямым результатом чрезмерной их эксплуатации, в основном, на нужды ирригации. Поэтому вполне естественно, что любая форма экологической реабилитации будет решающим образом зависеть от увеличения объемов и улучшения качества
вод, ежегодно поступающих в дельты Амударьи и Сырдарьи. Необходимыми средствами являются согласованные и достоверные модели управления водными ресурсами, основанные на правилах баланса
масс и работающие в реальном масштабе времени, а также утвержденные базы данных; открытый обмен существующими и новыми данными по рекам, озерам, водохранилищам и групповым водоводам
бассейна; упорядочение существующих норм водопотребления для целей ирригации, гидроэнергетики,
а также улучшение учета потерь воды; меры по обеспечению эффективной утилизации дефицитных
водных ресурсов.
В настоящее время управление водными ресурсами трансграничных рек бассейна Аральского
моря осуществляется следующими межгосударственными организациями: Международный Фонд Спасения Арала (МФСА); Межгосударственная Координационная Водохозяйственная Комиссия (МКВК);
Научно-Информационный Центр МКВК (НИЦ МКВК); Бассейновые Водохозяйственные Объединения
«Амударья» и «Сырдарья» (БВО «Амударья» и БВО «Сырдарья»). Международный Фонд Спасения
Арала (МФСА) выполняет функции международного координатора по финансированию межрегиональных программ Аральского Моря, управлению инвестициями стран-доноров, Всемирного Банка,
ПРООН и других международных организаций.
Межгосударственная Координационная Водохозяйственная Комиссия (МКВК) является основной
организацией по управлению межгосударственными (трансграничными) водными ресурсами бассейна
Аральского моря, определяет единую водохозяйственную политику, утверждает лимиты водозаборов и
режимы работы каскада водохранилищ на реках Амударья и Сырдарья, осуществляет экологические
программы и координирует крупные водохозяйственные работы. В состав МКВК входят министры пяти
центрально-азиатских государств или лиц, уполномоченных Правительствами этих стран.
Региональные мероприятия представляют собой меры по координации, стимулированию и
поддержке национальных действий. Каждое государство имеет свою экологическую стратегию и
собственные организации. Все национальные стратегии отдают приоритет охране водных ресурсов и
обеспечению населения чистой питьевой водой. Однако существуют также крупные разногласия между
государствами по поводу продвижения и выбора приоритетов. Можно констатировать, что пока государствами не оценен полностью экономический и экологический потенциал совместных действий в области водосбережений в регионе.
Озеро Балхаш
86
Балхаш – одно из крупнейших внутренних бессточных озер Средней Азии (площадь более 18 тыс.
км2). Приход воды в него складывается из притока речных вод р.р. Или, Каратал, Аксу, Лепсы, где основное значение принадлежит р. Или (бассейн которой занимает 80% площади водосбора озера), стоку
поверхностных и подземных вод с прибрежной полосы и атмосферным осадкам, выпадающим на его
поверхность. Уникальной особенностью озера является то, что узким проливом Узун-Арал озеро Балхаш делится на две обособленные части: западную – большую по площади (более 10 тыс. км2), но более
мелководную (до 11 м); и восточную – площадью более 7 тыс. км2 и глубиной до 26 м. Вторая особенность озера Балхаш заключается в том, что практически вся поступающая в озеро вода расходуется на
испарение, а в условиях затрудненного водообмена, между западной и восточной частями Балхаша через пролив Узун-Арал, в них создается различный солевой режим и разная степень минерализации воды. В восточной части озера минерализация воды превышает 4 г/л. Западная же часть под влиянием
обильного притока сравнительно слабо минерализованных вод Или сильно опреснена. Минерализация
воды здесь не превышала 0,5—1,5 г/л. Ежегодно через пролив Узун-Арал из Западного Балхаша в Восточный перетекает значительный объем воды. Это, конечно, не означает, что в проливе Узун-Арал существует постоянное течение с запада на восток. Однако баланс этих разнонаправленных течений таков, что перемещаемый при этом объем воды с запада на восток больше, чем с востока на запад. В
среднем за год разность этих потоков равна 1,15 км3 год. Интенсивность водообмена (объем перетока)
имеет динамичный характер в зависимости от приточности и влияет на состояние минерализации западной части озера. Водные ресурсы озера Балхаш имеют огромное хозяйственное значение для экономики Казахстана. Западная часть озера является жизненно важным источником водообеспечения населения и промышленных объектов Прибалхашья (цветная металлургия), а реки его бассейна - основным
источником орошаемого земледелия региона. Кроме того, озеро Балхаш является одним из важнейших
центров рыбохозяйственного промысла республики.
Проблема Или-Балхашского региона возникла несколько десятилетий назад, в связи со строительством на р. Или Капшагайского водохранилища. По данным Института географии, до 1970 года водный
баланс озера поддерживался стоком горных рек в объеме 23,8 км3/год, большую часть которого - 17,4
км3/год составлял сток р.Или и 6,4 км3/год приходилось на сток восточных рек (Каратал, Аксу, Лепсы и
Аягуз). Из этого объема только 14,9 км3/год достигало оз.Балхаш. Остальная часть притока в объеме 8,9
км3/год расходовалась в естественной гидрографической сети: на поддержание водно-болотных угодий
уникальной дельты р.Или, на поддержание приречных тугайных зарослей, заливных лугов, а также
площадей орошения в бассейне. С наполнением Капшагайского водохранилища и ростом безвозвратных потерь стока на орошение, поверхностный приток сократился до 12,2 км3/год. Сейчас в Балхаш поступает только 7 км3 в год!
Заполнение Капшагайского водохранилища, начатое в 1970 году, потребовало 39 км3 стока р.Или.
Уровень озера начал интенсивно понижаться со скоростью около 15,6 см/год, что значительно больше,
чем в предыдущей регрессивной фазе 1908-1946 гг. (9,2 см/год). В итоге, к ноябрю 1986 года уровень
озера достиг самой низкой отметки – 340, 46 м абс. высоты. В результате понижения уровня озера повысилась минерализация воды.
Сложность проблемы заключается в том, что минерализация вод Западного Балхаша и без того
находится на пределе, допустимом для использования воды в качестве источника водоснабжения. Поэтому было принято решение ограничить наполнение Капчагайского водохранилища и вместо его проектной емкости 28 км3 поддерживается объем 16 - 18 км3. В 1999 году в г. Приозерске Карагандинской
области проведен международный симпозиум «Проблемы экосистемы Балхаша и пути их решения», где
предложено принятие специального закона об охране озера Балхаш, а также государственной программы реабилитации региона Прибалхашья.
Резюмируя причины Или-Балхашской проблемы, можно сделать вывод, что уникальное озеро стало
жертвой противоречия между интересами более широкого использования водных ресурсов рек бассейна
для развития гидроэнергетики и орошаемого земледелия и необходимостью сохранения при этом режима и баланса водоема.
Также важное значение для поддержания устойчивого экологического состояния озера имеют меры
по предотвращению загрязнения его водосборного бассейна, а также обеспечение поступления достаточного объема воды со стороны Китая и прежде всего по реке Или.
4 вопрос. Факторы, препятствующие экологически безопасному водопользованию.
Охрана водных ресурсов - одна из наиболее сложных проблем водного хозяйства. Основной причиной
загрязнения поверхностных вод является сброс в реки и водоемы неочищенных промышленных и ком87
мунально-бытовых стоков. Для сохранения и восстановления чистоты водоемов представляется необходимым осуществление следующих мероприятий:

усовершенствование и изменение технологии промышленного и сельскохозяйственного производства, разработка и внедрение маловодной и безводной технологии в целях уменьшения объемов водоотведения;

обеспечение полной очистки коммунально-бытовых и промышленных стоков;

широкое внедрение оборотного водоснабжения, расширение повторного использования очищенных сточных сбросов в реки;

разработка и осуществление государственных планов водоохранных мероприятий в масштабах
бассейнов рек и водоемов с учетом современного и перспективного размещения производств и рассмотрения этих мероприятий как части плана конкретных действий по управлению водными ресурсами
этих бассейнов;

укрепление межгосударственного сотрудничества с целью эффективного управления трансграничными водами сопредельных речных бассейнов, а также сотрудничества с международными организациями в области продовольствия, ирригации, водных ресурсов (FАО, ICID и другими) с целью получения новых технологий, обмена опытом;

создание условий устойчивого функционирования водохозяйственных объектов;
разработка законодательной и нормативной базы рационального использования и
охраны водных ресурсов, осуществление государственного контроля за соблюдением
водного законодательства.
Масштабы мероприятий по охране водоемов от загрязнения свидетельствуют о необходимости проведения организационных мер по усилению водохозяйственных, в том числе и водоохранных органов.
Водоохранные органы - это бассейновые водохозяйственные управления, которые должны осуществлять планирование необходимых мероприятий, управление системами после их создания и контроль за
качеством вод. Важным экономическим рычагом управления водными ресурсами должно стать совершенствование экономического механизма водопользования. Для достижения этих стратегических задач,
определенных на национальном уровне, план конкретных действий опирается на общественный (муниципальный) и частный хозяйствующий уровни ведения водного хозяйства. В этот план входят следующие мероприятия:

прекращение сброса неочищенных хозяйственно-бытовых, производственных сточных вод промышленных предприятий, сельскохозяйственных объектов путем строительства новых и технического
перевооружения и реконструкции существующих очистных сооружений;

обеспечение снижения загрязнения водоемов в зависимости от назначения до уровня санитарногигиенических и рыбохозяйственных требований со строгой регламентацией водным кадастром водных
объектов, используемых для питьевого водоснабжения, воспроизводства, сохранения ценных пород рыб
и других целей;

защита населенных пунктов, территорий промышленных предприятий, сельскохозяйственных
угодий от подтопления;

обустройство водохранилищ, укрепление берегов, создание рекреационных зон, строительство
новых и реконструкция существующих систем защиты прилегающих к водохранилищу территорий от
подтопления и затопления.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. Ограниченность водных ресурсов создает серьезные проблемы для устойчивого развития страны и
охраны окружающей среды. Освоение располагаемых запасов нефти, газа, угля, цветных и черных металлов, земель для сельскохозяйственного производства требует более эффективных мер, чем существующие, по повышению водообеспечения регионов, имеющих слабый водоресурсный потенциал.
2. С распадом Советского Союза значительно изменилась геополитическая ситуация. Возросло
количество приграничных государств, с территорий которых поступает основной объем
поверхностных водных ресурсов. В некоторых из этих стран наблюдается быстрый рост населения,
промышленности с увеличением отъема воды из трансграничных водотоков и повышением их загрязнения. В условиях возрастающего дефицита воды в бассейнах трансграничных рек, ухудшения качества
их вод, необходимо выработать политические и правовые меры урегулирования водных отношений,
учитывающие интересы каждой стороны, и направленных на поддержание экологически безопасного
режима этих рек.
88
3. В экономике страны происходят структурные преобразования, меняется форма собственности на
землю и средства производства, во многих случаях приводящие к изменению баланса расходования воды и, соответственно, перераспределению инвестиций по отраслям экономики.
С учетом этих обстоятельств, стратегической целью национальной политики по водным ресурсам, является осуществление долгосрочных мер комплексного характера, направленных на устранение
негативных последствий ограниченности водных ресурсов и создание условий для экономического роста, решения социальных и экологических проблем, урегулирование межгосударственных водных отношений. При этом следует исходить из понимания того, что вода - это ресурс, имеющий экономическую ценность и определяющий устойчивость развития страны, и, что вопросы качества воды как на
внутренних, так и на трансграничных реках, нельзя рассматривать в отрыве от количества воды.
Таким образом, главными принципами водохозяйственной политики следует считать бассейновый подход к управлению водными ресурсами, сокращение сброса загрязняющих веществ и объемов
отбора воды из природных водоисточников, экономическое регулирование водопользования на основе
сбалансированной системы тарифов.
Сокращение отбора воды из природного водоисточника следует рассматривать важнейшим
аспектом сохранения и восстановления экологической безопасности рек. За счет этого достигается
огромный мультипликативный эффект во всех сферах экономики, связанный с использованием воды.
Меньший объем забора ведет к минимизации затрат на строительство и эксплуатацию водохозяйственных объектов, сокращению сброса сточных вод и нагрузки на окружающую среду. Важно, что водный
источник в этих условиях полностью сохраняет свое функциональное назначение, как главный компонент природной среды. Независимо от уровня и целей водохозяйственной политики, они должны приводить к экономному использованию воды в результате снижения ее потребления или предотвращения
отрицательных воздействий на окружающую среду.
Весьма важным представляется участие населения в процессе подготовки принятия решения по
водохозяйственным мероприятиям, связь водопользователей с администрацией, создание и усиление
роли ассоциаций водопользователей как инструмента реализации водохозяйственной политики на общественном и частном уровнях управления водными ресурсами.
Для удовлетворения потребностей в воде на перспективу необходимо, наряду с мерами по
рациональному и экономному использованию водных ресурсов, расширение сотрудничества между
странами, обладающими общими трансграничными водными ресурсами, и их присоединение к Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер, выработка национальных мер по соблюдению руководящих принципов Кодекса поведения при аварийном загрязнении
трансграничных внутренних вод и других международных документов, регулирующих правовой режим
трансграничных рек и защиту их от загрязнения.
Несомненно, важная роль должна отводиться сотрудничеству с международными природоохранными организациями.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Проблемы водообеспечения в РК.
2.
Трансграничные проблемы водообеспечения.
3.
Водно-экологические проблемы Арала, Каспия, Балхаша.
4.
Факторы, препятствующие экологически безопасному водопользованию.
Литература: 1, 2, 3.
Лекция № 7. Международное сотрудничество в области использования и охраны трансграничных
вод.
Цель: рассмотреть трансграничные вопросы охраны и рационального использования водных ресурсов
Центральной Азии..
План:
1.
Международные конвенции и соглашения по использованию и охране трансграничных рек.
2.
Региональное сотрудничество в области использования и охраны водных ресурсов Центральной
Азии. Межгосударственные соглашения и региональные организации в области управления водными
ресурсами Центральной Азии. Водное партнерство в Центральной Азии
1 вопрос. Международные конвенции и соглашения по использованию и охране трансграничных
рек.
89
Межгосударственное использование водных ресурсов должны основываться на общепринятых в
международной практике конвенциях или рамочных соглашениях, поскольку они, как правило, имеют
всеобъемлющий характер, фиксируя общие для всех государств-участников обязательства, но при этом
не ограничивают договаривающиеся стороны перечислением запрещенных действий. Именно на базе
таких конвенций, как «Конвенция по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер» (1992 год), «Конвенция о праве несудоходных видов использования международных водотоков» (1997 год), должен развиваться процесс регулирования межгосударственных отношений в области совместного использования водных ресурсов в регионе. Эти нормы межгосударственного права
устанавливают общие принципы поведения государства при совместном использовании трансграничных вод и имеют важное значение для обеспечения равных законных прав государствводопользователей.
Вместе с тем, в ходе проработки вопросов регионального сотрудничества следует иметь ввиду,
что практически все международные конвенции и соглашения по использованию водных ресурсов признают следующее:

водные ресурсы являются общим достоянием и основой будущего развития, их объемы

крайне ограничены;

водные ресурсы существуют независимо от государственных границ;

главная цель управления водными ресурсами – общее благо народов и государств;

приоритет общебассейновых интересов над частными, в том числе и отдельных государств, использующих водные ресурсы;

обязательное соблюдение принципа справедливого и разумного использования водных
ресурсов и правила по предотвращению ущерба. Это является базовым положением права
международных водотоков и государство должно использовать международный водоток таким
образом, который является справедливым и разумным по отношению к другим государствам,
участвующим в использовании водотока.
Конвенции ООН по своему замыслу являются превентивными и в них входит ряд механизмов по
предупреждению конфликтов: обязательства Сторон сотрудничать; механизмы консультаций; трансграничное уведомление; обмен информацией и технологией; информирование и участие
общественности; двухстороннее и многостороннее сотрудничество; взаимная помощь; совместная
оценка и мониторинг; двухсторонние и многосторонние соглашения. Все эти перечисленные положения
конвенций должны быть основой для урегулирования водных отношений и выработки правового механизма сотрудничества в этой сфере.
2 вопрос. Межгосударственные соглашения и региональные организации в области управления
водными ресурсами Центральной Азии
Прогресс внешней политики и международного сотрудничества
Разные уровни и темпы проведения экономических реформ, являются серьезным препятствием в
развитии субрегионального сотрудничества Республики Казахстан со странами региона. В целях сохранения мира и доверия, в 1994 году был заключен Договор о создании Единого Экономического пространства между Республикой Казахстан, Кыргызской Республикой, Республикой Таджикистан и Республикой Узбекистан - «Центрально-Азиатское Сообщество» (ЦАС). Принятые ЦАС Стратегия интеграционного развития до 2005 года и Программа первоочередных действий по формированию единого
экономического пространства будут способствовать выравниванию уровня экономического развития
стран. Для реализации этих целей создан Центрально-азиатский банк сотрудничества и развития, финансирующий сегодня 50 совместных проектов.
В продолжение интеграционных процессов СНГ в мае 2001 года в Минске лидеры пяти стран
ЦАР объявили о начале практической деятельности Евразийского экономического сообщества ЕврАзЭС. Следующим важным шагом на пути расширения международного сотрудничества стало
создание Шанхайской организации сотрудничества (ШОС), в которую вошли Республика Казахстан,
Кыргызская Республика, Республика Таджикистан, Республика Узбекистан, Российская Федерация и
Китайская Народная Республика. Организация ставит своей целью развитие системы коллективной безопасности и многостороннего сотрудничества в различных областях. Подписанные соглашения заложили меры по урегулированию приграничных вопросов.
По инициативе Глав государств ЦАР на основе интеграции программ ЭСКАТО и ЕЭК ООН создана
специальная экономическая комиссия для Центральной Азии (СПЕКА), а позже - ее региональный консультативный комитет с участием ПРООН, Комиссии Европейского Союза, Азиатского Банка Развития,
90
Исламского Банка Развития и других международных организаций. Цель СПЕКА - оказание содействия
государствам Центральной Азии в углублении их взаимного сотрудничества, стимулирование их экономического развития и интеграция в экономику стран Европы и Азии.
Важнейшие инициативы регионального сотрудничества в ЦА 1993 год:

Создание МФСА (Международный Фонд Спасения Арала);

Подписан Договор о коллективной безопасности (Республика Армения, Республика Беларусь,

Республика Казахстан, Кыргызская Республика, Российская Федерация, Республика
Таджикистан и Республика Узбекистан);

На встрече глав государств и правительств Средней Азии, Казахстана, Турции, Ирана
и Пакистана получила поддержку идея сотрудничества евразийских стран на базе возрождения Великого шелкового пути;

«Соглашение о совместных действиях по решению проблемы Аральского моря и Приаралья,
экологическому оздоровлению и обеспечению социально-экономического развития Аральского региона»;

Подписан договор о создании Центрально-азиатского регионального союза государств
Средней Азии и Казахстана (ЦАРС);

Еврокомиссия утвердила проект ТРАСЕКА.
1994 год:

Создание Центрально-азиатского Экономического Сообщества.
1995 год:

Нукусская и Иссык-Кульская декларации. Создание МКУР.
1996 год:

Создание «Шанхайской пятерки»;

Ташкентская декларация о специальной Программе ООН для экономики Центральной
Азии – СПЕКА.
1997 год:

Соглашение о сотрудничестве в области экологии и рационального использования природы.

Алматинская декларация.
1999 год:

Договор о Таможенном союзе и Едином экономическом пространстве (Республика Беларусь,
Республика Казахстан, Кыргызская Республика, Российская Федерация, Республика
Таджикистан).
2000 год:

Участие делегации ЦАР в Конференции министров ООС в Кита-Кюсю. Совещание
ЭСКАТО (Тегеран), решение о создании РПДООС;

Первый Евразийский Экономический Саммит «Евразия-2000» в Алматы, презентация
СПЕКА;

Соглашение о создании Евразийского Экономического Союза (ЕврАзЭС) и укреплении
Договора коллективной безопасности;

Ратификация Орхусской Конвенции Республикой Казахстан, Республикой Таджикистан,

Туркменистаном и Кыргызской Республикой.
2001 год:

Создание Шанхайской Организации Сотрудничества.
2002 год:

На ВСУР (Йоханнесбург, сентябрь 2002 года) страны Центральной Азии выдвинули субрегиональную Инициативу по устойчивому развитию, которая была поддержана итоговыми решениями глав
государств и правительств всей планеты;

В Бишкеке в октябре состоялся под эгидой ООН Глобальный Горный Саммит в рамках Международного года гор, который был инициирован Кыргызской Республикой.
2003 год:

По инициативе Республики Таджикистан Генеральной Ассамблеей ООН провозглашен Годом
пресной воды. В августе 2003 года был проведен Душанбинский Международный
Форум по пресной воде;
91

На 5-й Общеевропейской конференции министров в рамках процесса «Окружающая
среда для Европы» в Киеве (май 2003 года) страны Центральной Азии в развитие Инициативы по
устойчивому развитию получили политическую поддержку своей общей позиции от всего региона ЕЭК
ООН, в которой конкретизированы субрегиональные цели. Здесь же был подписан Меморандум по
укреплению и развитию партнерства как основа для новых форм сотрудничества без границ и барьеров между всеми заинтересованными в сохранении окружающей среды.
Перед правительствами Центральной Азии встала задача поиска интегрированных методов
управления, комплексно учитывающих экономические, социальные и экологические факторы. Это обусловлено, в первую очередь, региональным характером общих экосистем, необходимостью совместных
усилий для решения трансграничных и межсекторальных проблем.
Проблемы использования трансграничных водных ресурсов остаются на первом плане в решении региональных проблем между Республикой Казахстан и сопредельными государствами - КНР, Кыргызской
Республикой, Российской Федерацией и Республикой Узбекистан.
Сотрудничество в области трансграничных проблем с Российской Федерацией
Учитывая наличие значительного количества трансграничных водотоков, протекающих как по
территории Российской Федерации, так и по территории Республики Казахстан, 27 августа 1992 года в
г.Оренбурге было подписано межправительственное Соглашение между Казахстаном и Российской Федерацией о совместном использовании и охране трансграничных водных объектов.
С 1992 года действует Российско-Казахстанская межправительственная Комиссия по совместному использованию и охране трансграничных водных объектов. Очередное десятое заседание РоссийскоКазахстанской Комиссии было проведено с 9 по 11 октября 2001 года в г. Тюмени.
В г. Оренбурге (26 июня 1997 года) акимами Актюбинской, Западно-Казахстанской, Костанайской областей Республики Казахстан и губернатором Оренбургской области Российской Федерации подписан
Договор «О сотрудничестве в области охраны окружающей среды, использовании природных ресурсов
и обеспечении экологической безопасности на сопредельных территориях». В рамках договора в г.
Актобе (10 декабря 1998 года) было проведено совместное совещание представителей организаций по
охране окружающей среды Оренбургской и Актюбинской областей и ОАО «АЗХС» о выполнении мероприятий по локализации очага загрязнения р. Илек шестивалентным хромом от шламонакопителей
ОАО «АЗХС».
В настоящее время разделение местного стока происходит на основании Протокола о совместном использовании и охране трансграничных водных объектов в бассейне реки Урал.
Сотрудничество в области трансграничных водотоков с Китаем
Для решения проблем управления трансграничными реками с КНР прошли три раунда переговоров экспертов, в итоге которых утверждено положение о Совместной рабочей группе экспертов по
трансграничным рекам между Республикой Казахстан и Китайской Народной Республикой.
На прошедшем первом заседании Совместной рабочей группы экспертов по трансграничным рекам Республики Казахстан и КНР (г. Алматы, 6 ноября 2000 год) согласован предварительный список из
23 трансграничных рек и определен перечень работ по 3 этапам.
В сентябре 2001 года в Астане подписано Соглашение между Правительствами Республики
Казахстан и КНР о сотрудничестве в сфере использования и охраны трансграничных рек.
Водное партнерство в Центральной Азии
Выработка правового механизма с учетом международного опыта совместного управления
водными ресурсами бассейна Аральского моря является основой разрешения многочисленных
противоречий в использовании водных ресурсов Центральной Азии как на региональном, так и на
национальном уровнях. Устойчивое экономическое развитие региона зависит от эффективного
межгосударственного взаимодействия и сотрудничества, требуя для этого совершенствования правовой
базы в сфере водных отношений.
Республика Казахстан является единственной из стран Центральной Азии, присоединившейся к
Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков. Признание остальными государствами Центральной Азии этой конвенции следует рассматривать одним из важных этапов в системе
межгосударственных отношений, регулирующих совместное использование водных ресурсов. В дальнейшем это позволит выработать единый подход к субъектам международного права или участникам
договорного процесса стран Центральной Азии. Этот этап межгосударственных отношений в области
совместного использования водных ресурсов, к сожалению, еще не получил должного развития в региональном сотрудничестве.
92
То, что остальные государства Центральной Азии не примкнули к «Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер», никоим образом не должно отражаться на характере межгосударственных отношений в области водных ресурсов и на многосторонних (двусторонних) межправительственных соглашениях о совместном использовании водных ресурсов. Но было бы юридически обоснованным, если бы все стороны руководствовались общими нормами международного права в области совместного использования и охраны водных ресурсов.
В Нукусской декларации от 20 сентября 1995 года Главы государств Центральной Азии заявили
о поддержке Конвенции о трансграничных водах и отметили необходимость создания Международной
конвенции по устойчивому развитию бассейна Аральского моря. Имеется также ряд других заявлений,
деклараций глав государств Центральной Азии по вопросам совместного использования водных ресурсов и они должны рассматриваться в плане обоснования политических целей и установок в этой сфере
межгосударственного сотрудничества. В этой связи будет полезным отметить позитивную деятельность
Международного Фонда Спасения Арала и его структурных организаций, в частности Межгосударственной Координационной Водохозяйственной Комиссии, БВО «Сырдарья» и «Амударья». Актуальность такого подхода обуславливается не только возможностью решения на правовой основе статуса
трансграничных вод, унификации норм и терминологии, используемых в многосторонних договорах и
соглашениях, но и тем, что позволит создать юридическую базу для институционального обеспечения
по соблюдению и
выполнению достигнутых договоренностей. При этом межгосударственные институты должны быть
наделены определенными контрольными или консультативными функциями.
Руководствуясь принципами международных конвенций в области трансграничных вод, и учитывая специфические экономические и социальные особенности стран бассейна Аральского моря, региональные институты могли бы оказать поддержку правительствам в решении водохозяйственных и экологических проблем по вопросам совместного водопользования. К самым ближайшим целям должны
быть отнесены:

рациональное использование воды и улучшение ее качества,

совершенствование управления водными ресурсами и окружающей средой. Для их достижения
должны быть созданы соответствующие региональные и национальные программы.
К числу условий их выполнения относятся действия правительств в области законодательства,
научный прогресс, интеграция экономической и социальной политики, участие общественности и международное сотрудничество.
Принятая в 1994 году в Нукусе главами государств Центральной Азии Программа конкретных
действий в бассейне Аральского моря (ПБАМ) была рассчитана на 3-5 лет, то есть завершилась к 2000
году. Вторая фаза ПБАМ, в которой определены приоритеты развития региона на последующие пять
лет, была одобрена главами государств на Международном водном форуме, который прошел в г. Душанбе в августе 2003 года.
Вместе с тем, следует отметить необходимость проработки вопросов усиления потенциала взаимодействия. Решением глав государств от 24 июля 1997 года в г. Чолпон-Ате предусматривалось создание международных консорциумов по энергетике, водным ресурсам, продовольствию, коммуникациям,
добыче и переработке минерального сырья. Однако это Решение не выполняется. В то же время очевидным становится понимание того, что необходима адекватная правовая основа и эффективная административная система управления водными ресурсами, которые должны обеспечить требуемую степень
межгосударственной интеграции и регионального сотрудничества.
Экономические реформы, проводимые в странах Центральной Азии, имеют свои принципиальные различия и темпы. Так, например, в Республике Казахстан полностью завершено разгосударствление сельского хозяйства, переданы в долгосрочную аренду генерирующие источники электроэнергии, ведется
подготовка к приватизации распределительных электрических сетей, управление водным хозяйством и
водными ресурсами осуществляется на ведомственном уровне с более низким административным статусом, чем в других странах региона. Несомненно, что все эти факторы влияют на характер регионального сотрудничества и должны получить аналитическую оценку для определения стратегических
направлений укрепления правовых, административных и экономических основ управления водными
ресурсами и охраны окружающей среды на региональной основе.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Международные конвенции и соглашения по использованию и охране трансграничных рек.
93
2.
3.
4.
Региональное сотрудничество в области использования и охраны водных ресурсов Центральной
Азии.
Межгосударственные соглашения и региональные организации в области управления водными
ресурсами Центральной Азии.
Водное партнерство в Центральной Азии
Литература: 1,2, 3.
Лекция № 11. Глобальное изменение биологического разнообразия.
Цель: рассмотреть проблемы глобального изменения биоразнообразия.
План:
1.
Уровни биоразнообразия.
2.
Утрата видов. Меры по сохранению биоразнообразия.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Уровни биоразнообразия.
2.
Утрата видов.
3.
Меры по сохранению биоразнообразия.
Литература: 1, 2, 3, 7.
Лекция № 12. Проблема пищевых ресурсов на планете.
Цель: рассмотреть теоретические и практические пищевых ресурсов на планете.
План:
1.
Химические источники пищи. Синтетический белок.
2.
Альтернативные источники пищи.
Продовольственная проблема
Дефицит продуктов сопровождал человечество на всем протяжении его развития. В связи с развитием
мировой торговли и транспорта эта проблема несколько ослабла, но не исчезла. Причем современная
мировая продовольственная ситуация трагична из-за своей противоречивости. С одной стороны, голод
является причиной смерти миллионов людей. По различным оценкам, в мире голодает и недоедает около 1 млрд человек, подавляющее большинство которых проживает в развивающихся странах. С другой
стороны, масштабы мирового производства продуктов питания в целом соответствуют продовольственным потребностям населения мира. В то время как одни страны страдают от голода и недоедания, другие стремятся достичь гармоничного рациона питания; а некоторые вынуждены даже «бороться» либо с
излишками пищевых продуктов, либо с избыточным их потреблением.
Продовольственная проблема имеет глобальный характер и в силу своей гуманистической значимости,
и в силу своей тесной связи со сложной задачей преодоления социально-экономической отсталости
бывших колониальных и зависимых государств. Неудовлетворительное обеспечение продовольствием
значительной части населения развивающихся стран является не только тормозом прогресса, но и источником социальной и политической нестабильности в этих государствах и мире в целом.
В настоящее время продовольственной проблемой занялись многие межгосударственные официальные
и общественные организации и учреждения ООН, в том числе ФАО (Организация по продовольствию и
сельскому хозяйству), созданная уже в 1945 году в рамках ООН. К этому делу присоединились Международный банк реконструкции и развития (МБРР), региональные банки развития, специальный фонд
ОПЕК (Организация стран — экспортеров нефти), которые финансируют многочисленные проекты
подъема сельского хозяйства в развивающихся странах.
В целом, в мире ресурсы продовольствия достаточны для обеспечения удовлетворительного питания
всего человечества. Мировая экономика располагает сельскохозяйственными ресурсами и технологиями для того, чтобы прокормить в 2 раза больше людей, чем проживает на Земле. Однако производство
94
продовольствия не обеспечивается там, где в нем нуждаются. Голодание и недоедание почти 1/5 населения планеты является основным социальным содержанием продовольственного кризиса.
Глобальная продовольственная проблема
Понятие глобальных проблем как общепринятого термина возникло в 70-х годах XX столетия, после
появления первого доклада Римскому клубу (1972 год), озаглавленного "Пределы роста". Он был подготовлен группой ученых под руководством американского ученого Д.Л. Медоуза и использовал набор
идей, выдвинутых его учителем профессором кибернетики Д. Форрестером за год до этого в книге
"Мировая динамика". Последний предсказал на начало XXI века неизбежность всемирных катастроф,
связанных с истощением природных ресурсов, загрязнением окружающей среды, а также с демографическим взрывом в развивающихся странах. Для предотвращения этого профессор в соответствии с теорией Т.Р. Мальтуса советовал остановить рост численности населения Земли с тем, чтобы оно к концу
XX века не превышало 4,5 млрд. человек.
Благодаря докладу Римскому клубу эти идеи завоевали всеобщее признание, особенно в развитых странах, поскольку содержали призыв к мировому сообществу затормозить или даже остановить рост численности населения и технологическую экспансию человечества на том уровне, при котором сохранилось бы всестороннее экономическое превосходство западных держав. Ныне концепция глобальных
проблем человечества стала общепризнанной основой рассмотрения (и в определенной степени - решения) на международном уровне главных вопросов существования и развития современной технологической цивилизации.
В нашей стране распространению этой концепции способствовало руководство СССР во главе с М.
Горбачевым, которое рассчитывало использовать ее в качестве идеологической основы для сближения с
Западом. Сейчас учение о глобальных проблемах вошло в вузовские и школьные учебники географии и
сопредельных обществоведческих дисциплин. Его формулировку многие школьники и студенты знают
наизусть. Приведем ее по учебнику проф. В. Максаковского: "Глобальными называют проблемы, которые охватывают весь мир, все человечество, создают угрозу для его настоящего и будущего и требуют
для своего решения объединенных усилий, совместных действий всех государств и народов"2.
При всех достоинствах этой формулировки в ней не говорится о сути глобальных проблем, которая заключается в том, что производительные силы человечества достигли такого уровня развития, что Земля
им стала мала, и их дальнейшая экспансия может нанести непоправимый ущерб нашей планете и населяющему ее человечеству. Это трудно осознать и к этому трудно привыкнуть, особенно жителям развивающихся стран, которые еще далеки от уровня благосостояния, характерного для промышленно развитых государств. Используя известный образ, можно сказать, что земная цивилизация напоминает волшебника, вызвавшего к жизни столь могучие силы, что уже не может с ними совладать. Мировое сообщество пока не научилось в необходимой степени предвидеть и регулировать собственное технологическое развитие. Давление человечества на природную среду, в частности на ресурсы, достигло такого
предела, за которым природа уже не может (или почти не может) восстанавливать себя в прежнем объеме.
Ограниченность, конечность природных ресурсов планеты стала очевидной. Возникла необходимость
перехода от бесконечной экспансии производительных сил к концентрации на важнейших направлениях - от энерго- и материалоемких технологий к продуманному и рациональному использованию природных компонентов производства, к поиску новых возобновляемых или альтернативных источников
энергии, к развитию самых высоких технологий и, наконец, к ограничению, замедлению, а затем и к
остановке (или почти остановке) и стабилизации как производства материальных благ, средств к существованию в широком смысле, так и роста населения Земли. Именно для такой перестройки стратегии
развития земной цивилизации и необходимо объединение усилий всех государств и народов, о котором
говорится в учебниках.
Масштабы и глубина проблемы
95
Среди основных и взаимосвязанных глобальных проблем (экологическая, энергетическая и сырьевая,
проблема мирового океана, демографическая и др.) особое место занимает продовольственная. Ведь от
наличия и качества продуктов питания в первую очередь зависит само физическое существование и
здоровье миллиардов людей. Со времен Т.Р. Мальтуса, который утверждал, что рост численности населения Земли неизмеримо обгоняет увеличение производства продовольствия, в сознании ученого мира
демографическая и продовольственная проблемы тесно связаны между собой как две переменные одного уравнения.
В этом смысле рост населения Земли можно назвать проблемообразующим фактором. Это, видимо,
действительно так, но лишь в конечном счете. Иначе как объяснить тот факт, что в Африке, где производство продовольствия переживает стагнацию, население быстро возрастает и период удвоения его
численности составляет немногим более 20 лет. И, следовательно, к 2020 году можно ожидать нового
удвоения населения континента3. В соответствии с теорией Мальтуса в регионе должны активизироваться факторы, ограничивающие демографический рост. И это действительно происходит: нигде в мире нет такого количества межнациональных и гражданских войн и конфликтов, как в Африке, ВИЧинфекция и СПИД уносят миллионы жизней, охватывая самое работоспособное население.
Население нашей планеты увеличивается весьма быстро - хотя и не по экспоненте, как считал Мальтус,
но тем не менее возрастающими темпами. История свидетельствует, что 4 млн. лет ушли на то, чтобы
человечество достигло численности в 2 млрд., 46 лет - на прирост еще 2 млрд. и всего 22 года - на добавление следующих 2 млрд4. Однако до сих пор производство продовольствия на Земле росло быстрее
численности людей, что привело к увеличению количества продуктов питания на душу населения. При
этом технологические сдвиги в аграрной экономике (переход к механической обработке полей, введение системы машин, "зеленая революция", биотехнологическая революция) позволяли не только увеличивать производство, но и снижать его издержки, а это означало снижение цен на сельскохозяйственные товары.
Однако к началу XXI века наблюдатели с тревогой обнаружили две новые тенденции в продовольственной сфере. Во-первых, рост производства продуктов питания стал постепенно замедляться, затормозилось также снижение себестоимости, а следовательно, и цены единицы продукции. Во-вторых, хотя это и не сказалось немедленно на непосредственной стоимости продовольственных товаров, начала
возрастать та экологическая цена, которую человечество платит за рост сельскохозяйственного производства. Это нашло свое выражение в возрастании необратимости воздействия сельского хозяйства и
отраслей, с ним связанных, на окружающую среду и здоровье людей, и во все более заметном антропогенном подрыве всеобщих условий самого земледелия. Как отмечает известный неомальтузианец П.
Эрлих, "пытаясь прокормить растущее число себе подобных, мы подвергаем опасности самую способность земли вообще поддерживать какую-либо жизнь"5.
Если при рассмотрении социально-экономического аспекта продовольственной проблемы мы говорили
о дифференциации потребления продуктов питания, жертвах голода и страданиях людей, то подход к
продовольственной проблеме как к глобальной несколько изменяет плоскость анализа. Нехватка продовольствия для беднейших слоев общества, порождающая эти жертвы и страдания, представляется как
неизбежный атрибут современной цивилизации, вызванный к жизни быстрым ростом населения. Острый и хронический голод и порождаемые им болезни и преждевременные смерти становятся результатом абсолютной нехватки продовольствия на Земле. По оценке П. Эрлиха, "около 250 млн. человек
умерли от причин, связанных с голодом, за последние четверть столетия, - примерно 10 млн. в год6. Едва ли можно отвергнуть с порога эти цифры, даже если считать, что число болезней, связанных с голодом, исследователь трактует слишком расширительно. Человечество всегда платило чрезмерно высокую цену за слишком благодушный или слишком отстраненный взгляд на происходящее. Едва ли разумно отрицать серьезность глобальной продовольственной проблемы и необходимость объединения
усилий всего человечества для ее решения.
Одна из особенностей этой проблемы состоит в том, что, находя решение одной задачи, мы одновременно создаем новую задачу или грань проблемы, не достигая интегрального или долговременного решения. Наиболее рельефно это предстает в вопросе о выборе путей развития, поскольку интенсифика96
ция сельскохозяйственного производства по сравнению с его экстенсивным развитием после достижения (или преодоления) некоторого абсолютного предела, определяемого способностью природы к самовосстановлению, постепенно теряет свои преимущества.
В настоящее время практически используется вся или почти вся пригодная для обработки земля. Распахивание новых, менее удобных площадей может привести к удорожанию сельскохозяйственной продукции и (либо) к отрицательным последствиям для окружающей среды, как это уже произошло в зоне
нестабильного земледелия, например в ряде стран Африки. Хотя сельскохозяйственные площади все
еще увеличиваются, происходит это замедленными темпами, причем рост пахотных земель заметно отстает от расширения сельскохозяйственных угодий. Согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), доля сельскохозяйственных земель за последние 30 лет возросла
с 33,13 до 35,71% всей суши, а доля пашни - с 10,41 до 11,03%, то есть на доли процента7. Площадь обрабатываемых земель за 1961-1990 годы увеличилась с 1,3 млрд. га до 1,4 млрд. га8. Практически произошла стабилизация площади пахотных земель9.
В условиях стабилизации площади пахотных земель темпы роста населения в решающей степени определяют численность людей, живущих в странах, где на душу населения приходится меньше 0,07 га
пашни (минимальная обеспеченность обрабатываемыми землями). В 2050 году численность жителей
таких стран будет колебаться от 1,6 млрд. по минимальному варианту прогноза ООН до 5,5 млрд. по
максимальному10.
Известный американский ученый, директор Института наблюдения за миром Л. Браун отмечал в 1998
году, что "будущий рост зернового производства должен происходить почти полностью за счет роста
урожайности. К несчастью, это становится все более трудным". При этом он опирался на собственный
анализ тенденций сельскохозяйственного развития, свидетельствующий о замедлении роста производства зерновых, главной отрасли земледелия. Согласно исследованиям ученого, с 1950 по 1984 год рост
урожайности зерновых культур значительно превышал увеличение численности населения в мире. Это
подняло производство на душу населения с 247 до 342 кг зерна в год (рост на 38%). Однако в последующие 14 лет рост зернового производства отставал от увеличения населения, что привело к падению
этого показателя до 317 кг (снижение на 7%, или на 0.5% в год).
Подсчет Л. Брауна встретил резкое несогласие некоторых западных ученых, которые поспешили
назвать его неомальтузианцем на том основании, что его подсчеты более пессимистичны, чем данные
отдельных специализированных организаций ООН.
Застой в увеличении или стабилизация посевных площадей делают основным направлением роста сельскохозяйственного производства его интенсификацию на основе современных высокотехнологичных
систем земледелия. Но сама сила и мощь этих систем обязывают использовать их с осторожностью,
чтобы не перейти ту трудноуловимую границу, за которой начнется серьезное нарушение или даже
подрыв природных условий сельскохозяйственного производства. В ноябре 1992 года было опубликовано воззвание, которое подписали более 1500 известных ученых из разных стран мира. Оно прозвучало
как энергичное предупреждение человечеству о происходящем ухудшении окружающей среды, которое
подрывает самые основы существования земной цивилизации. Ниже будут приводиться некоторые положения этого воззвания.
Факторы падения плодородия почв
Использование интенсивных технологий в сельском хозяйстве обострило проблемы водной и ветровой
эрозии и привело к падению плодородия на обширных площадях земной поверхности. Во многих местах происходит уплотнение верхнего слоя почвы, вызванное использованием мощной техники и приводящее к падению урожайности. Согласно данным доклада американского Института мировых ресурсов, деградация почв и их обеспеченности водой охватывает уже 16% мировых сельскохозяйственных
площадей11. Увеличение производства в значительной степени достигается за счет причинения вреда
или даже разрушения сельскохозяйственных ресурсов. Это означает, что нынешнее население Земли в
экологическом смысле наращивает свое потребление продовольствия за счет будущих поколений.
97
В упомянутом воззвании ученых об ухудшении окружающей среды отмечалось, что снижение плодородия почв, которое приводит к их выпадению из обработки, является широко распространенным побочным продуктом существующих методов земледелия и животноводства. С 1945 года подверглись деградации 11% растительного покрова Земли (территория, превосходящая площадь Индии и Китая, вместе
взятых), в результате чего подушевое производство продовольствия в ряде районов мира сокращается.
В странах Юга широко распространено засоление почв, вызванное интенсивным испарением, особенно
в зонах орошаемого земледелия. С орошением связано и обострение проблемы воды в этих странах, где
80% всей потребляемой воды идет на нужды сельского хозяйства. По прогнозам, в 2015 году многие
развивающиеся страны будут не в состоянии поддерживать нынешний уровень орошения. Чрезмерное
выкачивание грунтовых вод во многих зернопроизводящих районах создает трудно- или вообще неразрешимую проблему. Считается, что для производства 1 т зерна требуется около 1 тысячи т воды. Уровень грунтовых вод в некоторых из основных зернопроизводящих зон Севера Китая падает со скоростью более полутора метров в год, а в Индии - в среднем от одного до более трех метров в год.
К 2015 году почти половина мирового населения будет жить в странах со стесненным водным балансом
(главным образом в Африке, Среднем Востоке, Южной Азии и Северном Китае), то есть будет располагать менее чем 1,7 тысячи куб. м воды на человека в год12. Из-за интенсивного использования воды рек
и внутренних водоемов для орошения мелеют даже крупные реки. Например, Хуанхе пересыхает на несколько месяцев в году. Происходит обмеление ряда крупных озер или даже внутренних морей, подобно Аральскому в Средней Азии или озеру Чапала в Мексике, что увеличивает засушливость климата. В
воззвании ученых Земли отмечается, что в 80 странах, где проживает 40% всего населения, существует
серьезная нехватка поверхностных вод. Загрязнение рек, озер и грунтовых вод значительно затрудняет
их использование13.
Обострение проблемы воды таит в себе и политическую угрозу, поскольку может привести к обострению конфликтов внутри стран и между государствами. Как известно, на половине земной поверхности
бассейны рек принадлежат более чем одной стране и свыше 30 стран получают треть наземных вод изза границы. Отсюда "речные" конфликты между Турцией, с одной стороны, Сирией и Ираком - с другой, за воды Тигра и Евфрата; между Египтом, Эфиопией и Суданом за воды Нила. Дефицит воды как
для непосредственного потребления людей, так и для использования в промышленности и сельском хозяйстве сам по себе становится проблемой, приближающейся по значению к глобальной.
Реки, озера, моря и океаны на протяжении тысячелетий служили людям не только в качестве транспортных артерий, но и как источник ценнейших видов продовольствия - рыбы и морепродуктов. Однако
и в этой сфере наблюдаются ярко выраженные регрессивные тенденции. Моря и океаны, занимающие
71% поверхности Земли, обладают, по некоторым подсчетам, достаточным количеством биоресурсов,
чтобы прокормить не менее 30 млрд. человек14. Уже сейчас Мировой океан ежегодно поставляет человечеству 20% белковой пищи, а также сырье для получения высокопитательной кормовой муки для животноводства. В последние годы в развитых странах значительно выросло потребление рыбы и других
морепродуктов в связи с низким содержанием в них холестерина и высоким содержанием микроэлементов. К сожалению, люди все еще нерационально используют дары моря, что привело к заметному
истощению морских биоресурсов и прекращению роста улова рыбы. Резко сократилась, например, добыча у берегов Перу анчоуса, использовавшегося для переработки в рыбную муку на корм скоту.
Обнадеживающей тенденцией последних десятилетий стало развитие марикультуры - разведение на рукотворных морских плантациях устриц, мидий, ламинарии. Видимо, именно марикультуре принадлежит будущее. Однако для массового, масштабного ее развития необходимы крупные капиталовложения, которые окупятся лишь со временем. В воззвании ученых мира говорится о росте деструктивного
воздействия на Мировой океан, особенно в прибрежных районах, где добывается основная масса рыбы.
Мировой морской улов находится на предельном уровне. Некоторые зоны рыболовства уже демонстрируют признаки коллапса. Реки выносят в моря не только тяжелую массу смываемой почвы, но также
промышленные, сельскохозяйственные и животноводческие отходы, часть которых обладает токсичностью15.
98
Важным фактором ухудшения природной среды стало массовое сведение лесов, особенно тропических.
Выжигание и вырубка значительных площадей лесов для добычи ценной древесины, отопления и приготовления пищи, использования в сельском хозяйстве в виде пашни или пастбищ (в том числе под
плантационные хозяйства) происходит в больших масштабах в Амазонии (Бразилия), в ряде стран Африки и в Юго-Восточной Азии. Отсюда большой ущерб природной среде во всем мире, поскольку зона
тропических лесов - это легкие планеты, очищающие атмосферный воздух.
Согласно данным Всемирного банка, ежегодные темпы сведения лесов с 1990 по 1995 год составляли
101,7 тыс. кв. км. Тот факт, что кое-где, например в США и некоторых странах ЕС, в эти годы площадь
лесов увеличилась, отнюдь не дает оснований для оптимизма, поскольку это означает, что реальные
темпы обезлесения в наиболее уязвимых зонах, прежде всего в тропиках, были еще более высокими,
чем показывают данные ВБ. В воззвании ученых мира отмечалось, что при сохранении этой тенденции
большинство влажных, тропических лесов исчезнет до конца XXI века, а вместе с ними прекратит существование большое число растений и животных.
Интенсификация сельскохозяйственного производства и выведение ряда высокоурожайных сортов
пшеницы, риса, кукурузы, сои и других культур, сборы которых в результате "зеленой революции" при
использовании всего технологического пакета (удобрений, пестицидов, современных систем обработки
и т.д.) увеличились в 2-3 раза, привели к замене ряда традиционных местных разновидностей высокоурожайными сортами. Это значительно уменьшило число разновидностей, используемых в земледелии
и, в конечном счете, привело к падению биоразнообразия в сельском хозяйстве. А наступление индустриальных городов, сведение лесов, расширение сельскохозяйственных угодий и особенно применение
высокотехнологичных систем земледелия, включая использование большого количества ядохимикатов
и генетически модифицированных сортов, имеет результатом общее падение биоразнообразия в природе. В воззвании ученых мира обращается внимание на необратимую потерю видов животных и растений, которая к 2100 году может составить третью часть от ныне существующих16. В итоге теряется биоразнообразие, необходимое для медицины и других нужд, пропадает вклад, который генетическое разнообразие жизненных форм вносит в стабильность мировых биологических систем и в цветущую красоту Земли.
Ухудшение природных условий, загрязнение вод и земли промышленными и сельскохозяйственными
предприятиями, широкое использование минеральных удобрений и ядохимикатов способствуют повышению содержания в продовольствии веществ, отрицательно сказывающихся на здоровье людей. По
некоторым оценкам, от 60 до 80% всех заболеваний раком - прямой результат наличия химикатов в воздухе, воде и продуктах питания. Целый ряд признаков нездоровья - быстрая утомляемость, замедленная
реакция, депрессия, головная боль, аллергии, хроническая заболеваемость различными инфекциями,
простудами, нервозность, вспышки гнева, чрезмерная чувствительность к запахам и ароматам, потеря
памяти и др., которые люди склонны объяснять самыми разными причинами, в действительности вызваны токсичностью окружающей среды, включая потребляемое продовольствие.
Во многом по этой причине в мире быстро растет число пищевых отравлений. Согласно утверждению
заместителя министра здравоохранения США Д. Сэтчера, ежегодно в мире, главным образом в развивающихся странах, отмечается около 1,5 млрд. случаев диареи, уносящей жизни 3 млн. детей в возрасте
до 5 лет. Всемирная организация здравоохранения считает, что 70% случаев диареи вызваны недоброкачественным продовольствием. Реальное же число подобных недугов значительно превышает официальные цифры, поскольку, по оценкам ВОЗ, в развитых странах люди сообщают менее чем о 10% таких
происшествий, в развивающихся странах - менее 1%17. Процесс глобализации, несмотря на совершенствование транспортной и морозильной техники, даже увеличил угрозу пищевых отравлений, поскольку теперь большое количество продовольствия из одного источника широко сбывается по всему миру.
Во многих развитых странах существует достаточно строгая система проверки содержания токсинов в
продуктах питания во всех звеньях агропромышленной цепи, чего нельзя сказать о большинстве развивающихся государств.
Экологические последствия "мясной революции"
99
Процесс индустриализации и урбанизации сам по себе ухудшает природную среду в результате выброса
в атмосферу большого количества вредных химических веществ и тяжелых металлов и наносит ущерб
сельскому хозяйству, изымая из оборота пахотные земли и культивируемые пастбища под городское и
промышленное строительство и прокладку транспортных систем. Он также вызывает сдвиги в рационе
миллионов людей, переселяющихся в города, то есть увеличивает потребление продукции животноводства. Этот сдвиг, получивший название "мясной революции", влечет за собой изменение производственной специализации всей аграрной сферы. Доминирующей отраслью сельского хозяйства становится животноводство. Возникает потребность в увеличении продуктивности и общего объема производства, поскольку возрастающая часть растениеводческой продукции идет не на питание людей, а на корм
скоту, что значительно снижает эффективность ее использования и, в конечном счете, приводит к
обострению глобальной продовольственной проблемы.
Согласно подсчетам ученых из Мировой программы по борьбе с голодом (Брауновский университет,
США) Р. Кейтса, Р. Чена и др., мирового урожая полеводческих продуктов в 80-90-х годах XX века при
равномерном распределении и без отвлечения их на корм скоту могло бы хватить на вегетарианский
рацион для 6 млрд. человек. При рационе, когда почти 15% калорий получены от животноводческих
продуктов (типичном для стран Южной Америки), питанием могли бы быть обеспечены 4 млрд. человек. При рационе, в котором на животноводческие продукты приходится около 30% потребляемых калорий (в основном развитые страны), продовольствием было бы обеспечено лишь 2,6 млрд. людей18. А
поскольку население Земли уже перевалило через 6-миллиардную отметку, очевидно, что для обеспечения всего ее населения, а не только жителей развитых стран рационом с высоким содержанием животных белков потребуется по меньшей мере удвоение, а может быть, и утроение продукции растениеводства.
Другое важное последствие "мясной революции" - значительное усиление отрицательного воздействия
сельского хозяйства в целом на окружающую среду: ведь животноводство влияет на нее неизмеримо
сильнее, чем полеводство. Согласно данным ФАО, в 2000 году общее поголовье всех домашних животных составляло 1331 млн. голов крупного рогатого скота, 1060 млн. овец, 905 млн. свиней, 235 млн. гусей. И все они нуждаются в пространстве для выпаса и кормах. Именно эта потребность в кормах и
пастбищах означала смертный приговор для значительной части тропических лесов. В Центральной
Америке, например, с 1950 года до наших дней были превращены в пастбища 6 млн. га лесов, а в районе Амазонии 50% пастбищ, отвоеванных у тропических лесов, были заброшены из-за полного истощения19. Слишком интенсивное использование пастбищ приводит к эрозии почв, снижению их природного плодородия и уплотнению. Такие последствия особенно характерны для многих стран Африки, где
растущее население не уделяет должного внимания восстановлению плодородия земель и животные содержатся на одних и тех же участках в течение длительного времени.
Весьма отрицательное воздействие на природную среду оказывает животноводство и в развитых странах, где животные сконцентрированы на ограниченном пространстве и откармливаются преимущественно комбикормами. Крупные скотоводческие фермы выбрасывают в окружающую среду огромное
количество продуктов жизнедеятельности животных, в которых наиболее важное место занимают метан
и аммиак: происходит загрязнение вод и почв навозом и жидкими стоками, а также патогенное загрязнение местности. Подсчитано, что ежегодный выброс аммиака домашними животными во всем мире
составляет 23 млн. т20. Вступая в контакт с водой, экскременты животных вызывают дополнительное
загрязнение, поскольку часто содержат токсичные составляющие, включая гормоны, тяжелые металлы
и т.п.
Отрицательный эффект животноводства для природной среды значительно усиливается из-за концентрации скотоводства (особенно молочного) вокруг крупных городов. Выброс во внешнюю среду большого количества метана способствует возникновению или усилению парникового эффекта. Этот газ
действует в 25 раз сильнее, чем углекислый, а выделяется он естественным образом при потреблении
кормов жвачными животными. По оценкам, скот и работы с навозом "обогащают" атмосферу 550 млн. т
метана ежегодно. Навоз в основном поставляет крупный рогатый скот - 55% его общего количества. По
некоторым подсчетам, например, в итальянском мясном скотоводстве приходится 42 кг навоза на каж100
дый 1 кг говядины. Согласно некоторым данным, в типичной сельскохозяйственной системе стран Запада 73% навоза производительно не используются и представляют собой лишь фактор загрязнения
окружающей среды21.
Поскольку рост потребления и производства продуктов животноводства, видимо, и впредь будет стремительно развиваться, перед человечеством встала реальная угроза утонуть в навозной жиже. Тот, кто
бывал на животноводческих фермах в России, знает, какие огромные залежи навоза окружают многие
из них и какой "аромат" извещает путника о приближении к скотному двору еще на расстоянии в добрый километр. Новейшие тенденции в сельскохозяйственном производстве и продовольственном потреблении, в первую очередь в виде "мясной революции", оказывают самое непосредственное воздействие на климат, хотя и в меньшей мере, чем развитие промышленности. Животноводство выступает
как один из факторов создания парникового эффекта и, следовательно, антропогенного потепления
климата.
Вопрос о потеплении - один из самых сложных и спорных во всем комплексе проблем, связанных с воздействием производственной деятельности человека на окружающую среду. Рост средней температуры
не менее, чем на полградуса по Цельсию, наблюдавшийся в XX столетии, привел многих ученых к мысли о том, что на планете происходит процесс глобального потепления климата в результате возникновения парникового эффекта. Он вызван увеличением содержания в воздухе углекислого газа, метана и некоторых других газов, выброс которых в атмосферу является побочным результатом деятельности человека в промышленном производстве, сельском хозяйстве и других сферах.
Парниковый эффект порождается тем, что солнечные лучи, попадающие на поверхность Земли, не полностью отражаются от нее в космос, часть их блокируется в атмосфере водяным паром, углекислым газом, окисью азота и др. Эти газы поглощают инфракрасное излучение с поверхности Земли и тем способствуют разогреву тропосферы. Это оказывает существенное воздействие на все стороны жизни и деятельности человечества, но в первую очередь на земледелие, сущностью производственного процесса в
котором является усвоение растениями солнечной энергии. Потепление, как ожидается, окажет значительное влияние на расположение и локализацию природно-климатических зон, в результате чего возможно продвижение земледелия на Север, увеличение влажности климата во многих зонах, связанное с
таянием ледников, повышением уровня океана и интенсификацией атмосферных процессов.
Многие считают глобальное потепление неизбежным, и целый ряд ученых и научных центров разрабатывают сценарии его возможного воздействия на сельское хозяйство различных районов Земного шара.
Но есть немало скептиков и противников этой концепции, которые ставят под вопрос сам факт глобального потепления и его антропогенный характер. Они напоминают о том, что теплые периоды чередовались с холодными или ледниковыми на протяжении всей истории нашей планеты. Так, последнее природное потепление климата наблюдалось между 900 и 1300 годами нашей эры, когда средняя температура повышалась на 4-7 градусов, за что этот период иногда называют малым климатическим оптимумом22. Кстати, это был период, весьма благоприятный для развития сельского хозяйства.
Практически все сценарии будущего потепления предсказывают улучшение условий для земледельческого производства на большей части территории России. Период оптимума температур закончился их
падением во всем мире, которое продолжалось вплоть до 1880-х годов, после чего началось их медленное повышение. Точные причины подобных климатических колебаний до сих пор неизвестны, и ученые
могут лишь строить на этот счет предположения. Ясно, однако, одно: все предшествующие потепления
и похолодания не были антропогенными.
Вопрос о глобальном потеплении во многом способствовал усилению тенденции к объединению человечества для совместного решения проблем окружающей среды. В 1997 году в Японии был принят известный Киотский протокол, который предусматривал регулирование выброса парниковых газов в соответствии с квотами, установленными для каждой страны.
Императивы сбалансированного развития
101
Трудно сказать, найдется ли в мире хоть одна достаточно крупная страна, которая не внесла бы свой
"вклад" в ухудшение окружающей среды в каком-либо виде или форме. Обеспечение растущего населения средствами к существованию на сложившемся технологическом уровне неизбежно наносит ущерб
окружающей среде и, следовательно, ведет к необратимым изменениям в природе. Человечество в некотором смысле живет не по средствам, образно говоря, не на проценты, а проедая основной капитал.
Технологическое развитие, которое на протяжении всей обозримой истории было движимо стремлением к оптимизации производства, то есть к увеличению количества и повышению качества продуктов
при сокращении затрат, ныне должно учитывать экологическую целесообразность (и безопасность).
Этот фактор приобретает все большее значение и становится решающим для человечества, если оно обладает желанием и волей, чтобы выжить в условиях продолжающегося роста населения и ограниченности природных ресурсов. Объединение усилий всех стран и создание единой системы и единой дисциплины природопользования на всей планете становится важнейшим условием сохранения и совершенствования нашей цивилизации. А это может быть достигнуто только путем создания единого мирового
механизма сохранения и защиты природных ресурсов, возможно под эгидой ООН.
На национальных и международных форумах все более настойчиво звучит призыв к стабилизации как
производства, прежде всего сельскохозяйственного, так и населения на нынешнем или близком к нему
уровне. В воззвании ученых к мировому общественному мнению подчеркивается, что земля конечна.
Конечны ее способность абсорбировать отходы и разрушительные стоки, обеспечивать продовольствием и энергией, содержать растущее число людей. И мы быстро приближаемся ко многим из пределов
земли.
Существующая практика, которая наносит ущерб окружающей среде, не может продолжаться без риска
того, что жизненно важные глобальные системы понесут невосполнимый урон. Неограниченный рост
населения оказывает такое давление на природу, которое может оказаться сильнее любых усилий обеспечить надежное будущее. Если мы хотим остановить разрушение природной среды, надо установить
пределы этому росту. Согласно оценкам Всемирного банка население Земли не стабилизируется на
уровне ниже 12,4 млрд. человек, а, по расчетам ООН, возможно достижение отметки в 14 млрд. Но уже
сейчас один человек из пяти живет в абсолютной бедности, не получая достаточного питания, а один из
десяти страдает от хронического голода. Остается не более нескольких десятилетий до того времени,
когда шанс предотвратить растущие угрозы будет окончательно потерян23.
К чести Л. Брауна (а его некоторые соотечественники, как мы помним, называют неомальтузианцем)
можно отметить, что публикации Института наблюдения за миром приводят более консервативные
оценки, чем те, которые содержатся в воззвании ученых. Согласно данным ООН, население вырастет с
6,1 млрд. в 2000 году до 9,4 млрд. в 2050 году и весь его прирост (3,3 млрд.) придется на развивающиеся
страны. При этом делается оговорка, что эти данные могут и не подтвердиться. В исследовании Института обращается внимание на тот факт, что в некоторых странах численность населения уже стабилизировалась или даже уменьшилась, в то время как в других, видимо, удвоится или утроится до достижения стабилизации.
В 32 странах, где проживает 14% мирового населения, его рост прекратится. Но в некоторых государствах он набирает скорость. Так, население Эфиопии может вырасти в три раза - с 62 млн. до 213 млн. в
2050 году. Пакистан увеличит население с нынешних 148 млн. до 357 млн., обогнав по этому показателю США. Население Нигерии возрастет со 122 млн. до 339 млн., то есть превзойдет все население Африки в 1950 году. Наибольший прирост ожидается в Индии - на 600 млн. к 2050 году, что сделает ее самой населенной страной мира вместо Китая24. В ряде развивающихся стран осуществляются с разной
степенью строгости меры по контролю над рождаемостью и планированию семьи, например в Китае и
Индии. Однако население здесь все еще продолжает расти по закону больших чисел.
Противостоять объективным тенденциям экономического и социального развития очень трудно, если
вообще возможно. Обнадеживает тот факт, что темпы роста населения в развивающихся странах начинают несколько снижаться в связи с индустриализацией, урбанизацией и модернизацией, что дает
надежду на стабилизацию его численности к середине или ко второй половине XXI века. Так темпы
102
прироста населения в Третьем мире составляли 1,7% в 1985 году, 1,3% в 2000 году и, как предполагается, снизятся до 1% в 2015 году25. Для большинства развитых стран будет характерно снижение темпов
рождаемости и старение населения. В ряде государств Восточной Европы ожидается даже общее
уменьшение его численности. В наибольшей степени это относится к России, где прогнозируется снижение численности населения с нынешних 145 млн. человек до 130-135 млн. в 2015 году. В США, Канаде, Австралии и Новой Зеландии сохранится наибольший среди развитых стран прирост населения,
частично за счет иммиграции - в среднем 0,7-1%. В некоторых странах Африки темпы роста населения
снизятся из-за высокого уровня распространения СПИДа. В Южной Африке ожидается даже снижение
численности населения с 43,4 млн. в 2000 году, до 38,7 млн. в 2015 году.
Различия в темпах прироста населения, глобализация рынков труда, политическая нестабильность и
конфликты в ряде развивающихся стран будут способствовать интенсификации миграционных процессов. Сейчас легальные и нелегальные мигранты составляют свыше 15% населения в более чем 50 странах. Их число будет увеличиваться, приводя к росту социальной и политической напряженности, созданию новых очагов нищеты и голода, а также к изменению этнокультурного облика принимающих стран
в связи с более высокой рождаемостью иммигрантов и их интеграцией в сферу экономической деятельности.
Сокращение прироста населения и стабилизация его на допустимом (по отношению к эксплуатируемым
ресурсам планеты) уровне становится императивом. Регулированию, видимо, должна подвергаться и
численность друзей и любимцев человека - кошек и собак, которым ныне скармливается, особенно в
промышленно развитых странах, большое количество высокобелковых продуктов - мяса и рыбы. А в то
же время в развивающихся странах миллионы детей умирают от хронического голода и связанных с
ним болезней. Сегодня многим в России эта мысль покажется кощунственной, но когда подлинная нехватка продовольствия поставит все человечество перед выбором, кого сохранять в первую очередь людей или их любимцев, выбор скорее всего будет в пользу людей. Человечество стоит перед необходимостью найти такое направление своего развития и совершенствования, которое бы резко снизило
или исключило его дальнейшую численную экспансию. К счастью, объективные тенденции развития
совпадают с такой стратегической задачей. В развитых государствах, которые показывают развивающимся их будущее, произошло существенное снижение рождаемости и в целом фактически наблюдается стабилизация численности населения.
Неограниченный оптимизм уходит в прошлое. По мере того, как производительные силы становятся все
более могущественными, наша планета как бы уменьшается в размерах. Настало время, когда люди в
своей повседневной производственной деятельности обнаружили или обнаруживают ограниченность
Земли и исчерпаемость ее природных ресурсов. Пришла пора разумного, рачительного хозяйствования,
трезвого не только экономического, но и экологического расчета, пора поддержания стабильного соотношения между численностью населения и объемом наличных природных ресурсов. Кстати, как это ни
парадоксально звучит, в России поддержание такого соотношения на нынешнем этапе требует резкого
увеличения рождаемости и повышения численности населения. Разумеется, все сказанное не означает
замораживания потребления, в том числе продовольственного, оно будет расти, хотя скорее всего
больше в качественном, чем в количественном отношении. Но это не исключает общественно стимулируемого разумного самоорганичения.
Наличие двух полюсов в потреблении продовольствия - хронического голода на одном полюсе и хронического переедания на другом, численно примерно равных, создает возможность, пока, видимо, только
теоретическую, разработки и внедрения некоего оптимального, медицински обоснованного, здорового
рациона деятельных и энергичных людей. Более того, в мировом сельском хозяйстве и агропромышленной сфере все еще имеются большие резервы увеличения продовольственной обеспеченности без
усиления давления на природную среду. К их числу относятся возможность сокращения все еще высоких потерь во всех звеньях агропромышленной цепи, дальнейшего совершенствования производительных сил земледелия на основе создания и использования природосберегающих технологий, включая
достижения биотехнологии и органического земледелия, мер социально-экономического обновления, в
том числе повышения регулирующей роли государства и международных межправительственных, общественных и религиозных организаций.
103
3 вопрос. Химические источники пищи. Синтетический белок.
Глобальная продовольственная проблема - едва ли не древнейшая из всех глобальных проблем
человечества. Голод - как крайнее ее проявление и огромное социальное бедствие - обрушивался на
массы людей и в древности, и в средние века, и в периоды новой и новейшей истории.
На нынешнем этапе социально-экономического развития мирового сообщества по-прежнему актуально добиться надежного обеспечения населения земного шара продуктами питания. Продовольствие постоянно выступает необходимой и безальтернативной частью фонда жизненных средств, и
нарастание по тем или иным причинам его дефицита справедливо воспринимается как бедствие, требующее быстрых действий.
Данная проблема выходит далеко за рамки сельского хозяйства, являясь многоаспектной социально-экономической проблемой, к тому же теснейшим образом связанной с рядом мировых проблем
человечества. Она сама приобрела ныне глобальную значимость по причинам гуманистического свойства и в силу целостности современного мира, где еще широко сохраняются голод и недоедание, борьба
с которыми взаимосвязана со столь же нелегкой и актуальной задачей преодоления экономической отсталости бывших колоний и зависимых территорий.
Основополагающей причиной масштабных продовольственных трудностей, наблюдаемых на
протяжении последних десятилетий, стали именно структурные внутренние диспропорции в национальных системах продовольственного обеспечения в развивающихся странах.
Международное звучание продовольственной проблеме придает и то обстоятельство, что ее
прочного решения невозможно достичь изолированными усилиями отдельных стран, от которых требуется хорошо налаженное сотрудничество вне зависимости от господствующих в них общественных и
политических систем. К ней нельзя подходить также в отрыве от других сложных ситуаций глобального
размаха, с которыми вынуждено сталкиваться человечество.
В настоящее время в мире нет государства, в котором производство, распределение и внешняя
торговля продовольствием не были бы серьезной заботой центральных властей. И в этом отношении
рассматриваемая проблема тоже выступает поистине планетарной, несмотря на то, что одни страны
сталкиваются с хроническим недостатком продуктов питания, в других текущей целью стало качественное улучшение пищевого рациона с тем, чтобы приблизить его к научно обоснованным нормам, а
некоторые вынуждены даже «бороться» с излишками производимых продуктов и вызываемыми их избыточным потреблением болезнями населения.
Человечество овладело многими секретами природы, поставило себе на службу энергию атома,
биотехнологию, вышло в космос, могучие производительные силы развились и в сельском хозяйстве, но
продовольственная проблема осталась нерешенной и, более того, обретает большие масштабы по мере
роста численности населения Земли.Пища должна быть разнообразной и содержать белки, жиры, углеводы и витамины. Источники энергии — жиры и углеводы в определенных пределах взаимозаменяемы,
причем их можно заменить и белками, но белки нельзя заменить ничем. Проблема питания людей в конечном счете заключается в дефиците белка. Там, где сегодня люди голодают, не хватает прежде всего
белка. Установлено, что ежегодный дефицит белка в мире, по самым скромным подсчетам, оценивается
в 15 млн. т. Наибольшую популярность как источники белка приобрели семена масличных культур —
сои, семян подсолнечника, арахиса и других, которые содержат до 30 процентов высококачественного
белка. По содержанию некоторых незаменимых аминокислот он приближается к белку рыбы и куриных
яиц и перекрывает белок пшеницы. Белок из сои широко уже используется в США, Англии и других
странах как ценный пищевой материал.
Применяя обычные технологические линии по производству синтетических волокон, можно получать из искусственных белков длинные нити, которые после пропитки их формообразующимн веществами, придания им соответствующего вкуса, цвета и запаха могут имитировать любой белковый продукт. Таким способом уже получены искусственное мясо (говядина, свинина, различные виды птиц),
молоко, сыры и другие продукты. Они уже прошли широкую биологическую апробацию на животных и
людях и вышли из лабораторий на прилавки магазинов США, Англии, Индии, стран Азии и Африки.
Только в одной Англии их производство достигает примерно 1500 тонн в год. Интересно, что белковую
часть школьных обедов в США уже разрешено на 30 процентов заменять искусственным мясом, созданным на основе соевого белка.
Из 20 аминокислот, входящих в состав белков, 8 аминокислот люди не могут синтезировать, и их относят к незаменимым. Это изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, валин, фенилаланин.
104
Аминокислоты — это не только питательные вещества, но также ароматические и вкусовые агенты, и
потому они широко используются в пищевой промышленности.
Как питательную добавку в пищу чаще всего вносят лизин и метионин. Глутамат натрия и глицин употребляют как ароматические вещества для усиления и улучшения вкуса пищи. У глицина освежающий,
сладкий вкус. Его вводят в сладкие напитки, и кроме того, он проявляет там бактериостатическое действие. Цистеин предотвращает подгорание пищи, улучшает пекарские процессы и качество хлеба. Благодаря некоторым бактериям удается получать около 100 г/л глутаминовой аминокислоты. Ежегодно в
мире производят микробиологическим способом 270 000 т этой аминокислоты, основная часть которой
идет в пищевую промышленность. По объему продукции второе место после глутаминовой кислоты занимает лизин — 180 000 т в год. Другие аминокислоты производят в гораздо меньших количествах.
Аминокислоты в большом количестве применяют как добавку к растительным кормам, которые
дефицитны по метионину, треонину, триптофану и особенно по лизину. Если в животных белках содержится 7—9 % лизина, то в белках пшеницы — только около 3 %. Внесение в корма лизина до содержания 0,3 % позволяет сократить их расход больше чем на 20 %. За последние 8 лет количество
аминокислот, добавляемых в корма, выросло в 14 раз. Во многих странах метионин добавляют к соевой
муке — белковой добавке кормов. Главная область практического применения аминокислот — обогащение кормов. Около 66 % общего количества аминокислот, получаемых в промышленности, используют в кормах, 31 % — в пище и 4 % — в медицине, косметике и как химические реактивы. На основе
аминокислот готовят искусственный подсластитель — метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина,
который в 150 раз слаще, чем глюкоза.
Несмотря на очевидные положительные эффекты от производства искусственного мяса, такая
практика, с некоторой вероятностью, может повлечь за собой и негативные последствия. Пока такие
перспективы не изучались.
2 вопрос. Альтернативные источники пищи.
Окружающая нас природа таит в себе запасы продовольствия, источники которого могут быть
совершенно неожиданными, а порой даже шокирующими... Оказывается, источником муки могут быть
не только представители злаковых, но и растения-обитатели водоемов. Под прозрачной водой растут
округлые блестящие листья, а на поверхности - большие белые цветы. Это кувшинки. Так вот, корневище белой кувшинки содержит 8% белка, 20% сахарозы и 49% крахмала.
Для получения муки корневища очищают и, разделив на узкие полоски, разрезают на кусочки около
сантиметра длиной, высушивают на солнце или в печи, а затем толкут в ступке или размалывают в ручной мельнице. В корневище кувшинок содержится много дубильных веществ, предохраняющих его от
гниения в воде. Эти вещества придают муке горький вяжущий вкус. Чтобы их удалить, муку заливают
водой на несколько часов, затем воду сливают и наливают свежую. Слив второй раз воду, муку заливают вновь холодной водой, размешивают и дают отстояться. После этого воду сливают, а муку рассыпают тонким слоем на плотной бумаге или ткани и просушивают. Из муки можно выпекать хлеб или лепешки. Надо сказать, что хлеб получится вкуснее, если кувшинковую муку смешать пополам с ржаной
или пшеничной мукой.
Еще один альтернативный источник питания можно найти в дубовом лесу. Желуди служили человеку пищей еще до того, как люди освоили хлебопашество. Ученые-археологи не без основания полагают, что первым «хлебным» растением следует считать не рожь или пшеницу, а именно дуб. Из желудей, растертых в муку, более 5000 лет назад наши предки пекли свой хлеб. Желуди очень питательны,
но, как и в случае с кувшинками, дубильные вещества придают им горьковатый вкус. Но от дубильных
веществ можно легко избавиться.
Кувшинки и желуди - забава для тех, кто всерьез занимается поиском альтернативных источников пищи для человечества. Они давно ратуют за употребление дождевых червей в кулинарии. По мнению экстремалов, сколь бы желанными ни были черви для многих фермеров, садоводов-любителей и
рыболовов, жители развитых стран несправедливо игнорируют их пищевую ценность (земляные черви
на 70-82% состоят из белка) и оригинальные вкусовые качества. Это тем более печально, если принять
во внимание, что земляные черви встречаются во всех регионах мира, за исключением пустынь и зон
вечной мерзлоты.
Эффективным источником белка могут служить водоросли. Увеличить количество пищевого
белка можно и за счет микробиологического синтеза, который в последние годы привлекает к себе особое внимание. Микроорганизмы чрезвычайно богаты белком — он составляет 70—80 процентов их веса. Скорость его синтеза огромна. Микроорганизмы примерно в 10—100 тысяч раз быстрее синтезиру105
ют белок, чем животные. Здесь уместно привести классический пример: 400-килограммовая корова
производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий — 40 тысяч тонн. Естественно, на
получение 1 кг белка микробиологическим синтезом при соответствующей промышленной технологии
потребуется средств меньше, чем на получение 1 кг белка животного. Да к тому же технологический
процесс куда менее трудоемок, чем сельскохозяйственное производство, не говоря уже об исключении
сезонных влияний погоды — заморозков, дождей, суховеев, засух, освещенности, солнечной радиации
и т. д.
Гидропоника может стать поистине спасителем человечества, считают многие ученые. В самом
деле, в условиях многолетнего кризиса нехватки продовольствия, особенно населению развивающихся
стран, выращивание растений в специальных растворах и притом на ограниченных площадях, может
решить проблему снабжения населения.
Города и население Земли растут в геометрической прогрессии, между тем как площадь полезных посевных неуклонно сокращается. Почвы давно истощены из-за хищнической эксплуатации и положение с каждым годом будет только ухудшаться. Даже при высокой эффективности современного
технологичного земледелия, почвы просто не в состоянии восстанавливаться за короткие промежутки
времени. Наша планета просто не рассчитана на такое количество голодных ртов и необходимо кардинально решать проблему уже в ближайшем будущем.
Важнейшее преимущество гидропоники – это возможность выращивания экологически чистых
продуктов. Действительно, растения в таких теплицах не нуждаются в почве, а значит, лишены присутствия вредителей и болезней. Теперь нет необходимости применять пестициды и нитраты, свежие вкусные продукты будут на вашем столе каждый день.
Особенно актуально это для людей, страдающих различными заболеваниями, вызванными, в том
числе, неправильным питанием. Биологически чистая еда в специальных супермаркетах непомерна дорога и, конечно, обычный горожанин не в состоянии ее покупать. Он вынужден питаться дешевыми,
генетически модифицированными продуктами, делая вполне реальным риск заболеть ожирением, диабетом, болезнями сердца и множеством других «букетов» заболеваний.
Нью-йоркская «Научная баржа» приводит более, чем впечатляющие данные: горожане, установившие на крышах домов гидропонические теплицы, обеспечат 90% потребности в продовольствии жителей города! Достаточно купить недорогое оборудование, состоящее из небольших аквариумных моторчиков, пластиковых горшков, трубочек и керамзита. В закрытый цикл системы теплицы поступает
дождевая вода, которая очищается специальными фильтрами. И лишь 5% воды добавляется искусственно.
Исследование, проведенное Организацией ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства, показало, что съедобные насекомые, типа гусениц и личинок, могут считаться альтернативным источником пищи для жит лей стран центральной Африки. Больше 90% участников опроса в Ботсване
признали, что едят гусениц, в Центральноафриканской Республике таковых оказалось 85%, а в Конго 70%. Выяснилось, что в каждых 100 граммах высушенных гусениц есть приблизительно 53 грамма белков, около 15% жиров и примерно 17% углеводов. В некоторых насекомых, как полагают, имеется даже
более высокая пропорция белков и жиров, чем в говядине и рыбе с высокой энергетической ценностью.
Те же 100 граммов насекомых обеспечивают больше 100% витаминов и минералов, ежедневно требующихся человеку. В зависимости от разновидности гусеницы могут быть "богаты" калием, кальцием,
магнием, цинком, фосфором, железом и различными витаминами.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Химические источники пищи.
2.
Синтетический белок.
3.
Альтернативные источники пищи.
Литература: 1, 2, 3, 22.
Лекция № 13. Проблема клонирования живых организмов.
Цель: рассмотреть основные направления в области клонирования органов и живых организмов, человека.
106
План
1.
Основные направления в области клонирования органов и живых организмов.
2.
Проблема клонирования человека.
1 вопрос. Основные направления в области клонирования органов и живых организмов.
Термин клон происходит от греческого слова «klon», что означает веточка, побег, отпрыск. Клонированию можно давать много определений, вот некоторые самые распространенные из них, клонирование - популяция клеток или организмов произошедших от общего предка путём бесполого размножения, причём потомок при этом генетически идентичен своему предку.
Воспроизводство организмов полностью повторяющих особь, возможно только в том случае, если генетическая информация матери будет без каких-либо изменений передана дочерям. Но при естественном половом размножении этому препятствует мейоз. Незрелая яйцеклетка, имеющая двойной,
или диплоидный набор хромосом - носителей наследственной информации - делиться дважды и в результате образуются четыре гаплоидных, с одинарным набором хромосом, клетки. Три из них дегенерируют, а четвёртая с большим запасом питательных веществ, становится яйцеклеткой. У многих животных она в силу гаплоидности не может развиваться в новый организм. Для этого необходимо оплодотворение. Организм, развившийся из оплодотворенной яйцеклетки, приобретает признаки, которые
определяются взаимодействием материнской и отцовской наследственности. Следовательно, при половом размножении мать не может быть повторена в потомстве.
С этой сравнительно молодой наукой всегда было связано немало споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которая вполне может считаться самостоятельной
дисциплиной, в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и открыли широкие перспективы развития биотехнологий и лечения различных заболеваний, сделали возможным изменение самой сущности человека, породив тем самым множество вопросов этического, даже, скорее,
философского, характера.
Клонирование, прежде всего, изначально относится к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями известно уже более 4 тысяч лет. Начиная с 70-х гг.
нашего столетия для клонирования растений стали широко использовать небольшие группы и даже соматические (неполовые) клетки.
Дело в том, что у растений в отличие от животных по мере их роста, в ходе клеточной специализации - дифференцировки - клетки не теряют так называемые тотипотентные свойства, то есть, не теряют своей способности реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Поэтому
практически любая растительная клетка, сохранившее в процессе дифференцировки своё ядро, может
дать начало новому оргазму. Эта особенность растительных клеток лежит в основе многих методов генетики и селекции.
При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потокам, как в
случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений. Все организмы, входящие в состав определённого клона имеют одинаковый набор генов и фенотипически не
различаются между собой.
Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотенстности, и в этом, одно из существенных отличий от клеток растений. Как будет показано ниже именно здесь главное препятствие для клонирования взрослых позвоночных животных.
В изобретение клонирования животных, несомненно, надо отдать должное русским учёным. Сто
лет тому назад русский зоолог московского университета А.А. Тихомиров впервые открыл, что яички
тутового шелкопряда в результате различных химических и физических воздействий начинают развиваться без оплодотворения.
Однако это развитие, названное партеногенезом, рано останавливалось: партеногенетические эмбрионы
погибали ещё до вылупления личинок из яиц. Но это уже была прелюдия к клонированию животных.
Наконец, научились клонировать самцов тутового шелкопряда. Это стало возможным после того,
как удалось получить самцов, у которых все парные гены были идентичными, или гомозиготными.
Вначале таких самцов клонировали особым мужским партеногенезом (андрогенезом). Для этого воздействием гамма-лучей и высокой температуры лишали ядро яйца способности к оплодотворению. Ядро проникшего в такое яйцо сперматозоида, не встретив дееспособного женского ядра, само, удваиваясь, приступало к развитию мужского зародыша, который естественно повторял генотип отца. Таким
способом ведутся мужские клоны в десятках поколениях. Позже один из таких клонов был преобразо107
ван в обоеполовую линию, также состоящих из генетически идентичных (за исключением половых
хромосом) теперь уже самок и самцов. Поскольку положивший начало этой линии полностью гомозиготный отец возник в результате размножения, приравненного к самооплодотворению, то сам он и линия двойников обоего пола имеют пониженную жизнеспособность. Скрещивая между собой две такие
линии, стали без труда получать гибридных и высоко жизнеспособных двойников в неограниченном
количестве.
Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в конце 40-х начале
50-х гг. в опытах на амфибиях, когда эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки (трансплантации) ядер в яйцеклетку лягушки. В июне 1948 года он отправил в «Журнал общей
биологии» статью, написанную по материалам собственных экспериментов. Однако на беду Лопашова в
августе 1948 года состоялась печально известная сессия ВАСХНИЛ, утвердившая по воле коммунистических вождей беспредельное господство в биологии малограмотного агронома Т.Д.Лысенко, и набор
статьи Лопашова, принятой к печати, был рассыпан, потому что она доказывала ведущую роль ядра и
содержащихся в нём хромосом в индивидуальном развитии организмов. Работу Лопашова забыли, а в
50-х гг. американские эмбриологи Бриггс и Кинг выполнили сходные опыты, и приоритет достался им,
как это часто случалось в истории российской науки.
Большой вклад в эту область внёс английский биолог Гёрдон. Он первый в опытах с южноафриканской жабой Xenopus laevis в качестве донора ядер использовал не зародышевые клетки, а уже вполне
специализировавшиеся клетки эпителия кишечника плавающего головастика. Ядра яйцеклетокреципиентов он не удалял хирургическим путём, а разрушал ультрафиолетовыми лучами. В большинстве случаев реконструированные яйцеклетки не развивались, но примерно десятая часть из них образовывала эмбрионы, 5% из этих эмбрионов достигали стадии бластулы, 2,5% стадии головастика и
только 1% развивалось в половозрелые особи однако появление нескольких взрослых особей в таких
условиях могло быть связано с тем, что среди клеток эпителия кишечника развивающегося головастика
довольно длительно присутствуют первичные половые клетки, ядра, которых могли быть использованы
для пересадки. В последующих работах, как самого автора, так и других исследователей не смогли подтвердить данные этих первых опытов.
Затем Гёрдон вместе с Ласки (1970 год) стали культивировать in vitro (вне организма в питательной среде) клетки почки, лёгкого и кожи взрослых животных и использовать уже эти клетки в качестве
доноров ядер. Примерно 25% первично реконструированных яйцеклеток развивались до стадии бластулы. При серийных пересадках они развивались до стадии головастика. Таким образом, было показано,
что клетки 3-х разных тканей взрослого позвоночного содержит ядра, которые могут обеспечить развитие по крайней может до стадии головастика.
Успешные опыты с амфибиями заставили задуматься учёных о клонировании млекопитающих, в
частности мышей.
Перенос ядра клетки при клонировании
В 1977 году появилось сенсационное сообщение Хоппе и Илменсе о том, что они получили 7
взрослых самок мышей, пять из имели только материнский, а две отцовский геном. Это, якобы, зависело от того, какой пронуклеус был оставлен в яйце - женский или мужской, он и определял особи по типу гиногенеза или андрогенеза (гиногенез - развитие яйца без участия сперматозоида, андрогенез - развитие яйца, имеющие только отцовские хромосомы - мужской партеногенез). Их успех был связан, по
описанию авторов, с тем, что, удаляя один пронуклеус, они удваивали число хромосом другого, обраба108
тывая яйца специальным веществом, затем выращивали полученные диплоидные гомозиготные ародыши in vitro до стадии бластулы и пересаживали в матку самки-реципиента для дальнейшего развития.
Тем не менее, работы с мышами, несмотря на их непростую судьбу, значительно расширили
наши представления о методологии млекопитающих.
Однако только 6 из 164 реконструированных яйцеклеток (3,7%) развились в нормальных животных.
Это, конечно, очень низкий выход, практически не позволяющий рассчитывать на получение таким
способом клона генетически идентичных животных. Ценность этой работы, тем не менее, в том, что она
показала возможность клонирования эмбрионов кроликов.
Уиландсин ещё в 1986 году показал, что эмбрионы овец на 16-клетоной стадии развития сохраняют
свою тотипотентность. Реконструированные яйцеклетки, содержащие ядра бластомеров 16-клетоных
зародышей, развивались нормально до стадии бластулы в перевязанном яйцеводе овцы (в агаровом цилиндре), а после освобождения от агара, пересаживали в матку овцы - второго реципиента - ещё на 60
дней. В другом случае донорами служили ядра 8-клетоных зародышей и были получены три живых ягнёнка, фенотип которых соответствовал породе овцы-донора.
Клонирование может быть применено и для спасения животных, занесенных в Красную книгу, и
восстановления лесов, так необходимых для сохранения баланса в атмосфере. Новая технология пересадки ядра упростит создание трансгенных растений и животных, то есть организмов, в геном которых
внесен какой либо посторонний ген, обуславливающий те или иные свойства, например холодостойкость и большую продуктивность, или выработку определенных веществ, в частности редких лекарств.
Имеется опыт создания трансгенных организмов и у иностранных и у наших российских ученых.
Одной из последних успешных работ ученых РАСХН в этой области было выведение трансгенной овцы, которая в процессе жизнедеятельности вырабатывает химозин - сычужный фермент, сбраживающий молоко. Фермент этот необходим для производства сыра, и теперь одна единственная овца
обеспечивает редким веществом практически всю сырную промышленность России.
2 вопрос. Проблема клонирования человека.
Возможность клонирования человека общественным мнением воспринимается неоднозначно,
существуют обоснованные мнения «за» и «против». Примечательно, что вновь столкнулись позиции
научных кругов и духовенства, выражающих полярные точки зрения в этом вопросе. При этом большинство ученных достаточно сдержанно относятся к возможности клонирования человека, значительно
количество и противников этого среди них. Религиозные деятели в подавляющем большинстве категорически против проведения экспериментов такого рода, хотя представители некоторых экстравагантных
культов поддерживают идею клонирования людей.
Проблема клонирования человека - проблема этическая в первую очередь. Человек вторгается в
сферу бытия, за которую не ответственен в силу своей природы, что влечет непредсказуемость последствий таких шагов. Не случайно, представители основных религиозных течений в современном мире христиане, иудеи и мусульмане, проявляют редкое единодушие в резко отрицательном отношении к
клонированию человека. Божественным образом или естественно происходит человек, но он ни в коем
случае не должен стать продукцией производства в прямом значении этого выражения.
В зависимости от целей производства клона различают клонирование, направленное на воспроизводство человеческого существа, как способа размножения (репродуктивное клонирование) и клонирование для медицинских целей (терапевтическое клонирование), например, в целях регенерации органов того же человека или производства медицинских препаратов. Вторая разновидность клонирования
не направлена на полноценное воссоздание существа и методологически протекает без использования
матки-донора.
Главенствующим направлением в сфере терапевтического клонирования являются исследования
в области выращивания т.н. стволовых клеток, которые представляют собой своего рода строительный
материал организма, они появляются на 4-5 день его развития.
По мнению многих, исследования в области стволовых клеток и является тем самым экстраординарным случаем, когда клонирование человека может быть разрешено, т.к. они могут помочь сохранить
жизнь сотням и тысячам естественнорожденных. Однако, как правило, законодатель игнорирует это
мнение и чаще всего использует только один регулятор для упорядочения этих отношений - запрет.
Мнения ученых по вопросу разрешения клонирования человека разделились.
Какой бы точки зрения не придерживались власти, ясно одно - вопрос о клонировании человека
нуждается в правовом регулировании.
109
В Европе уже есть законодательная основа для запрещения клонирования человека - недавно Совет Европы одобрил Конвенцию по правам человека и биомедицине, в которую нужно будет внести
лишь некоторые дополнения. Этот документ, налагающий строгие ограничения на возможные злоупотребления достижениями медицинской и биологической науки, в апреле 1997 года был открыт к подписанию 40 странами - членами Совета Европы. В Великобритании принятый в 1990 году закон «Об
оплодотворении и эмбриологии» запрещает клонирование человека с использованием клеток эмбриона.
Возможные последствия клонирования человека
Действительно ли стоит бояться последствий клонирования человека? Каковы возможности
применения новой технологии на практике? Газеты всего мира трубят о тиражировании гениев, которые
откроют человечеству новые горизонты, или, наоборот, маньяков и террористов, которые, создав двойника, станут неуловимыми. Эти предположения абсолютно беспочвенны, так как влияние воспитания и
социальной среды на формирование личности журналистами не учитывается. Многих пугает возможность выращивания клонов ради получения органов, идентичных органам донора. Такую перспективу
исключать нельзя, но уже сейчас проводятся куда более человечные эксперименты по выращиванию
млекопитающих, органы которых в дальнейшем можно будет пересаживать человеку. Так технология
трансплантации ядра увеличит шансы на успех при пересадке человеку свиного сердца.
По мнению некоторых авторов, клонирование - идеальное средство для получения доноровских
органов. Это одно из самых несуразных из всех заявлений насчет клонирования. Человеческий клон это человеческое существо. В свободном обществе вы не можете заставить другое человеческое существо дать вам один из своих внутренних органов. Также вы ни коим образом не можете убить другого
человека, чтобы получить один из его органов. Уже существующие законы препятствуют таким злоупотреблениям.
Необходимо заметить, что если ваш клон-близнец получил травму в несчастном случае, вас могут попросить отдать одну из ваших почек, чтобы сохранить жизнь клону! Если донор органа - еще ребенок, общество может пожелать вмешаться и объявить, что это запрещено. В действительности удаление какого-либо органа ребенка, будь то клона или нет, для трансплантации другому человеку - очень
спорная практика, которая должна строго регулироваться. Многие законные будущие приложения технологии клонирования оказываются в сферах трансплантации органов, пересадки кожи для жертв пожаров и т.п. В этих случаях не требовалось бы клонирование целого человека, а только применение той
же технологии переноса ядра клетки для выращивания новых тканей или органов для медицинских целей.
Большинство ученых сходятся на том, что попытки создать клон человека опасны и сомнительны
с моральной точки зрения. Многие клоны животных появлялись на свет с теми или иными отклонениями. Здоровыми они рождались редко. Исследователи университета Питтсбургской школы медицины
попытались клонировать макаку-резус с помощью технологии, использовавшейся при создании клона
знаменитой овцы Долли. После сотен попыток им так ни разу не удалось добиться беременности у носителя клона. Другим группам ученым также не удалось клонировать обезьян. Судя по всему, у приматов при делении клонированных клеток ДНК не передается новым клеткам должным образом. Некоторые клетки в итоге получают либо слишком много, либо слишком мало ДНК, и оказываются нежизнеспособными. Ученые полагают, что попытки клонировать других приматов, в том числе и человека, похоже, обречены на провал. Клонированию успешно подвергаются некоторые животные, например мыши и овцы, однако появляются все более явные признаки того, что не все виды можно воспроизвести
искусственным путем.
Стоит рассмотреть и влияние новых открытий генетики на общественное мнение в целом. Весьма интересна точка зрения, которой придерживается Аксель Кан, директор Лаборатории исследований в
области генетики и молекулярной патологии при Парижском институте молекулярной генетики. В своей статье, посвященной возможности клонирования человека, он в первую очередь рассматривает социальные последствия экспериментов в этой области. Он считает, что если раньше было возможным лечение наследственных болезней путем замены генов, то новые технологии, применяемые для клонирования, открывают куда более широкие перспективы. Кан отмечает, что в современном обществе все
больше людей хочет иметь гарантию того, что все их наследственные признаки в точности будут переданы следующему поколению.
Возможно, что это связано со все большей глобализацией культуры и потерей отдельными странами и культурами своей самобытности. Между тем проблема, связанная с неспособностью иметь детей
вследствие заболеваний, определенного стиля жизни или иных причин, в развитых обществах приобре110
тает все большее значение. Именно поэтому технология искусственного оплодотворения ICSI
(intracytoplasmic sperm injection), позволяющая парам, не способным к воспроизводству, иметь детей,
получила в обществе широкую поддержку.
Что же касается технологий, применяемых при клонировании, то они дают возможность обходиться генофондом только одного из родителей, что делает вполне реальным рождение детей даже в
гомосексуальных браках. Из этого следует, что при определенных условиях общественное мнение может склониться в пользу разрешения клонирования человека. На сегодняшний день, в соответствии с
опросом общественного мнения, проведенным телекомпанией ABC (ЭйБиСи), 53 % американцев поддерживают идею продолжения экспериментов по клонированию животных, при этом 90 процентов категорически отвергают возможность клонирования человека.
Как будут развиваться события дальше, какие еще сюрпризы преподнесет нам генетика, сказать
сложно, но то, что эта наука может сильно повлиять на ход мировой истории, не вызывает сомнений.
Запрет клонирования человека получает всё большее распространение в различных странах мира
и на международном уровне. Сегодня этой проблемой обеспокоены почему-то только развитые страны,
хотя проблема клонирования - проблема не только развитого мира. Клон человека - это не атомная бомба, лаборатории, в которых он может быть произведён, мобильны, а информация об этом относительно
открыта. Клонирование человека может быть осуществлено при соответствующем техническом обеспечении в любой из развивающихся стран. Но, как правило, правовое регулирование этой сферы в развивающихся странах отсутствует.
Конечно же, оптимально было бы ввести запрет клонирования на основе универсального международного договора, и с предложением об этом в Объединённые Нации уже обратились правительства
Германии и Франции, но пока никакого универсального акта в этой сфере не существует.
Наиболее распространён запрет клонирования в Европе. Он обеспечивается на региональном
уровне в международном праве, в праве Европейского Союза и на уровне национального законодательства отдельных государств. Большинство ученых сходятся на том, что попытки создать клон человека
опасны и сомнительны с моральной точки зрения
Вопросы для самоконтроля.
1.
Основные направления в области клонирования органов
2.
Основные направления в области клонирования живых организмов.
3.
Проблема клонирования человека.
Литература: 42, 43, 44, 45.
3. ПЛАНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ
ЗАНЯТИЙ
Практическое занятие №1.
Тема: «Введение. Теоретические основы глобальной экологии. Важнейшие свойства почвы как
среды обитания».
Цель: изучить теоретические основы глобальной экологии; важнейшие свойства почвы как среды обитания.
Задание № 1. Устный ответ по конспекту.
Задание № 2. Письменный опрос по карточкам.
Практическое занятие №2.
Тема: «Опустынивание. Антропогенное воздействие на литосферу. Экологические функции литосферы. Экологические проблемы опустынивания в Казахстане»
Цель: рассмотреть основные направления антропогенного воздействия на литосферу; экологические
функции литосферы; опустынивание; экологические проблемы опустынивания в Казахстане.
Задание № 1. Составление глоссария (30 слов), устный ответ по глоссарию
Практическое занятие №3.
Тема: «Глобальные экологические проблемы Мирового океана»
Цель: ознакомиться с основными экологическими проблемами Мирового океана.
Задание № 1. Устный ответ по конспекту.
111
Задание № 2. Письменный опрос по карточкам.
Практическое занятие №4.
Тема: «Актуальные водные проблемы РК. Международное сотрудничество в области использования и охраны трансграничных вод».
Цель: изучить международное сотрудничество в области использования и охраны трансграничных вод.
Задание № 1. Устное обсуждение.
Задание № 2. Письменный опрос по карточкам.
Практическое занятие №5.
Тема: «Загрязнение окружающей среды. Проблема отходов».
Цель: рассмотреть понятие о загрязнении окружающей среды; познакомиться с проблемой отходов.
Задание № 1. Устное обсуждение.
Задание № 2. Письменный опрос по карточкам.
Практическое занятие №6.
Тема: «Глобальное изменение биологического разнообразия».
Цель: рассмотреть причины глобального изменения биологического разнообразия.
Задание № 1. Устное обсуждение.
Задание № 2. Письменный опрос по карточкам.
Практическое занятие № 7. Тема: «Проблема пищевых ресурсов на планете».
Цель: рассмотреть причины дефицита пищевых ресурсов на планете.
Задание № 1. Устное обсуждение.
Задание № 2. Письменный опрос по карточкам.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ СРСП И СРС.
Реферат
При написании реферата следует придерживаться следующей структуры: 1) Титульный лист – пишутся тема реферата, название факультета учащегося, его группа, Ф.И.О. 2) План (содержание), где отражаются названия основных разделов реферата и на каких страницах они представлены. 3) После
названия и плана пишется введение, где автор отражает круг проблем, определяет цели и задачи предложенного материала. 4) Основная часть, где излагаются запланированные разделы реферата. 5)
Оформляется заключение, включающее личные выводы автора и рекомендации, касающиеся данной
проблемы. 6) Список использованной для написания реферата литературы.
Объем реферата должен составлять не менее 12 страниц машинописного и 15 страниц рукописного
текста. Все страницы должны быть пронумерованы (на титульном листе номер не ставится, но включается в общую нумерацию). Начало нового раздела в реферате необходимо отделять от предыдущего и
писать его название.
Тезисный конспект
Описываются основные понятия, касающиеся темы, или делается план, опираясь на который студент формирует структуру устного ответа.
Развернутый конспект (письменная работа)
Составляется план конспекта. Основные вопросы темы раскрываются более полно, расширено, с использованием дополнительной литературы (занимательной, научно-публицистической и др. литературы). Конспект должен содержать конкретные примеры по тому или иному пункту темы.
Глоссарий
На первом (титульном) листе пишутся тема (по которой пишется глоссарий), название факультета
учащегося, его группа, Ф.И.О. Затем в алфавитном порядке пишутся основные понятия, относящиеся к
112
данной теме, и даются им четкие определения. Понятия должны быть выделены другим шрифтом или
подчеркнуты.
5. ПЛАНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАНЯТИЯМ В РАМКАХ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ (СРСП)
СРСП № 1. Тема: «Глобальное потепление: факты, гипотезы, комментарии».
Цель: рассмотреть факты, гипотезы по проблеме глобального потепления.
Задание: заполнить таблицу № 1, ответить на вопросы.
Таблица №1.
Потепление
Похолодание
Причины
Последствия
Причины
Последствия
1.
2.
3.
4.
5.
Что такое глобальное потепление?
Факты, свидетельствующие о глобальном потеплении
Факторы, ускоряющие и замедляющие глобальное потепление
Какие из сценариев глобальных климатических изменений наиболее реалистичны, почему?
Способы предотвращения глобального потепления
О глобальном потеплении сейчас говорится и пишется много. Чуть ли ни каждый день появляются новые гипотезы, опровергаются старые. Нас постоянно пугают, тем, что нас ожидает в будущем
(Хорошо запомнился комментарий одного из читателей журнала www.priroda.su «Нас так долго и
страшно пугают, что уже и не страшно»). Многие высказывания и статьи откровенно противоречат друг
другу, вводя нас в заблуждение. Глобальное потепление для многих уже стало «глобальной путаницей»,
а некоторые и вовсе потеряли всяческий интерес к проблеме изменения климата. Попробуем систематизировать имеющуюся информацию, создав своего рода мини энциклопедию глобального потепления.
1. Глобальное потепление — процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана, вследствие всевозможных причин (увеличение
концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т.д.). Очень часто в качестве синонима глобального потепления употребляют словосочетание
«парниковый эффект», но между этими понятиями есть небольшая разница. Парниковый эффект – это
увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана
вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной
пар и т.д.). Эти газы выполняют роль плёнки или стекла теплицы (парника), они свободно пропускают
солнечные лучи к поверхности Земли и задерживают тепло, покидающее атмосферу планеты. Более детально этот процесс мы рассмотрим ниже.
Впервые о глобальном потеплении и парниковом эффекте заговорили в 60-ых годах XX века, а
на уровне ООН проблему глобального изменения климата впервые озвучили в 1980 году. С тех пор над
этой проблемой ломают головы многие учёные, зачастую, взаимно опровергая теории и предположения
друг друга.
2. Способы получения информации о климатических изменениях
Существующие технологии позволяют достоверно судить об имеющих место климатических изменениях. Учёные при обосновании своих теорий климатических изменений используют следующие
«инструменты»:
- исторические летописи и хроники;
- метеорологические наблюдения;
- спутниковые измерения площади льдов, растительности, климатических зон и атмосферных процессов;
- анализ палеонтологических (останки древних животных и растений) и археологических данных;
- анализ осадочных океанических пород и отложений рек;
- анализ древних льдов Арктики и Антарктиды (соотношение изотопов O16 и О18);
113
- измерение скорости таяния ледников и вечной мерзлоты, интенсивность образования айсбергов;
- наблюдение за морскими течениями Земли;
- наблюдение за химическим составом атмосферы и океана;
- наблюдение за изменениями ареалов (мест обитания) живых организмов;
- анализ годовых колец деревьев и химического состава тканей растительных организмов.
3. Факты, свидетельствующие о глобальном потеплении
Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что климат Земли не был постоянным. Тёплые периоды, сменялись холодными ледниковыми. В тёплые периоды среднегодовая температура Арктических широт поднималась до 7 - 13°С, а температура самого холодного месяца января составляла 4-6
градусов, т.е. климатические условия в нашей Арктике мало отличались от климата современного Крыма. На смену тёплым периодам рано или поздно приходили похолодания, во время которых льды достигали современных тропических широт.
Человек был тоже свидетелем ряда климатических изменений. В начале второго тысячелетия
(11-13 века) исторические хроники свидетельствуют о том, что большая площадь Гренландии не была
покрыта льдами (именно поэтому норвежские мореплаватели её окрестили «зелёной землёй»). Затем
климат Земли стал суровей, и Гренландия практически полностью покрылась льдами. В 15-17 века суровые зимы достигли своего апогея. О суровости зим того времени свидетельствуют многие исторические летописи, а также художественные произведения. Так на известной картине голландского художника Ян Ван Гойена "Конькобежцы" (1641) изображено массовое катание на коньках по каналам Амстердама, в настоящее время каналы Голландии уже давным-давно не замерзают. В средневековые зимы замерзала даже река Темза в Англии. В 18 веке было отмечено незначительное потепление, которое
достигло своего максимума в 1770 году. 19 век снова ознаменовался очередным похолоданием, которое
продолжалось вплоть до 1900 года, а с начала 20 века уже началось довольно таки быстрое потепление.
Уже к 1940 году в Гренландском море количество льдов сократилось вдвое, в Баренцевом – почти на
треть, а в Советском секторе Арктике площадь льдов в сумме сократилась почти на половину (1 млн.
км2). В этот период времени даже обычные суда (не ледоколы) спокойно проплывали северным морским путём от западных до восточных окраин страны. Именно тогда было зафиксировано значительное
повышение температуры арктических морей, отмечено значительное отступление ледников в Альпах и
на Кавказе. Общая площадь льда Кавказа снизилась на 10%, а толщина льда местами уменьшилась на
целые 100 метров. Повышение температуры в Гренландии составило 5°С, а на Шпицбергене все 9°С.
В 1940 потепление сменилось кратковременным похолоданием, в скором времени на смену которого, пришло очередное потепление, а с 1979 года начался быстрый рост температуры поверхностного слоя атмосферы Земли, который вызвал очередное ускорение таяния льдов Арктики, Антарктики и
повышение зимних температур в умеренных широтах. Так, за последние 50 лет, толщина арктических
льдов уменьшилась на 40%, а жители ряда сибирских городов стали для себя отмечать, что крепкие морозы уже давно остались в прошлом. Средняя зимняя температура в Сибири повысилась почти на десять градусов за последние пятьдесят лет. В некоторых областях России безморозный период увеличился на две-три недели. Ареал обитания многих живых организмов сместился к северу вслед за растущими средними зимними температурами, об этих и других последствиях глобального потепления мы поговорим ниже. Особенно наглядно о глобальных изменениях климата свидетельствуют старые фотографии ледников.
Фотографии тающего ледника Pasterze в Австрии в 1875 году (слева) и 2004 году (справа). Фотограф
Gary Braasch
114
В целом за последние сто лет средняя температура поверхностного слоя атмосферы повысилась
на 0,3–0,8°С, площадь снежного покрова в северном полушарии снизилась на 8%, а уровень Мирового
океана поднялся в среднем на 10–20 сантиметров. Эти факты вызывают определённую озабоченность.
Остановится ли глобальное потепление или дальнейший рост среднегодовой температуры на Земле
продолжится, ответ на этот вопрос появится только тогда, когда будут точно установлены причины
происходящих климатических изменений.
4. Причины глобального потепления
До сих пор учёные со 100% уверенностью не могут сказать, что вызывает климатические изменения. В качестве причин глобального потепления выдвигается множество теорий и предположений.
Перечислим основные, заслуживающие внимания, гипотезы.
Гипотеза 1- Причиной глобального потепления является изменение солнечной активности
Все происходящие климатические процессы на планете зависят от активности нашего светила –
Солнца. Поэтому даже самые малые изменения активности Солнца непременно сказываются на погоде
и климате Земли. Выделяют 11-летние, 22-летние, а также 80-90 летние (Глайсберга) циклы солнечной
активности.
Вполне вероятно, что наблюдаемое глобальное потепление связано с очередным ростом солнечной активности, которая в будущем может снова пойти на убыль.
Гипотеза 2 - Причина глобального потепление – изменение угла оси вращения Земли и её орбиты
Югославский астроном Миланкович предположил, что циклические изменения климата во многом связаны с изменением орбиты вращения Земли вокруг Солнца, а также изменением угла наклона
оси вращения Земли, по отношению к Солнцу. Подобные орбитальные изменения положения и движения планеты вызывают изменение радиационного баланса Земли, а значит и её климата. Миланкович,
руководствуясь своей теорией, вполне точно рассчитал времена и протяжённость ледниковых периодов
в прошлом нашей планеты. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты Земли, происходят обычно в течение десятков, а то и сотен тысяч лет. Наблюдаемое же в настоящий момент времени
относительно быстрое изменение климата, по-видимому, происходит в результате действия ещё какихто факторов.
Гипотеза 3 – Виновник глобальных климатических изменений – океан
Мировой океан – огромный инерционный аккумулятор солнечной энергии. Он во многом определяет направление и скорость движения тёплых океанических, а также воздушных масс на Земле, которые в сильной степени влияют на климат планеты. В настоящий момент времени мало изучена природа циркуляции тепла в водной толщи океана. Так известно, что средняя температура вод океана составляет 3,5°С, а поверхности суши 15°С, поэтому интенсивность теплообмена между толщей океана и
приземным слоем атмосферы может приводить к значительным климатическим изменениям. Кроме того, в водах океана растворено большое количество СО2 (около 140 трлн. тонн, что в 60 раз больше, чем
в атмосфере) и ряда других парниковых газов, в результате определённых природных процессов эти газы могут поступать в атмосферу, существенным образом оказывая влияние на климат Земли.
Гипотеза 4 – Вулканическая активность
Вулканическая активность является источником поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и большого количества углекислого газа, что также может значительным образом сказаться на климате Земли. Крупные извержения первоначально сопровождаются похолоданием вследствие
поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и частиц сажи. Впоследствии, поступивший
в ходе извержения CO2 вызывает рост среднегодовой температуры на Земле. Последующее долговременное снижение вулканической активности способствует увеличению прозрачности атмосферы, а значит и повышению температуры на планете.
Гипотеза 5 – Неизвестные взаимодействия между Солнцем и планетами Солнечной системы
В словосочетании «Солнечная система» не зря упоминается слово «система», а в любой системе,
как известно, присутствуют связи между её компонентами. Поэтому не исключено, что взаимное положение планет и Солнца может влиять на распределение и силу гравитационных полей, солнечной энергии, а также других видов энергии. Все связи и взаимодействия между Солнцем, планетами и Землёй
пока ещё не изучены и не исключено, что они оказывают значительное влияние на процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере Земли.
115
Гипотеза 6 – Изменение климата может происходить само по себе без каких-либо внешних
воздействий и деятельности человека
Планета Земля настолько большая и сложная система с огромным количеством структурных
элементов, что её глобальные климатические характеристики могут ощутимо изменяться без всяких изменений солнечной активности и химического состава атмосферы. Различные математические модели
показывают, что на протяжении века, колебания температуры приземного слоя воздуха (флуктуации)
могут достигать 0,4°С. В качестве сравнения можно привести температуру тела здорового человека, которая варьирует течение дня и даже часа.
Гипотеза 7 – Всему виной человек
Самая популярная на сегодняшний день гипотеза. Высокая скорость климатических изменений,
происходящих в последние десятилетия, действительно может быть объяснима всё возрастающей интенсификацией антропогенной деятельности, которая оказывает заметное влияние на химический состав атмосферы нашей планеты в сторону увеличения содержания в ней парниковых газов. Действительно повышение средней температуры воздуха нижних слоёв атмосферы Земли на 0,8°С за последние
100 лет – слишком высокая скорость для естественных процессов, ранее в истории Земли такие изменения происходили в течение тысячелетий. Последние десятилетия добавили ещё большей весомости
этому аргументу, так как изменения средней температуры воздуха происходили еще большими темпами
— 0,3-0,4°С за последние 15 лет!
Вполне вероятно, что имеющее место в настоящее время глобальное потепление результат действия многих факторов.
5.Человек и Парниковый эффект
Приверженцы последней гипотезы, отводят ключевую роль в глобальном потеплении человеку,
который кардинальным образом меняет состав атмосферы, способствуя росту парникового эффекта атмосферы Земли.
Парниковый эффект в атмосфере нашей планеты вызван тем, что поток энергии в инфракрасном
диапазоне спектра, поднимающийся от поверхности Земли, поглощается молекулами газов атмосферы,
и излучается обратно в разные стороны, в результате половина поглощенной молекулами парниковых
газов энергии возвращается обратно к поверхности Земли, вызывая её разогрев. Следует отметить, что
парниковый эффект – это естественное атмосферное явление. Если бы на Земле вообще не было парникового эффекта, то средняя температура на нашей планеты была бы около -21°С, а так, благодаря парниковым газам, она составляет +14°С. Поэтому, чисто теоретически, деятельность человека, сопряжённая с выбросом парниковых газов в атмосферу Земли, должна приводить к дальнейшему разогреву планеты.
Познакомимся подробнее с парниковыми газами, способными потенциально вызвать глобальное
потепление. Парниковым газом номер один является водяной пар, его вклад в существующий атмосферный парниковый эффект составляет 20,6 °С. На втором месте находится СО2, его вклад составляет
около 7,2°С. Рост содержания в атмосфере Земли углекислого газа сейчас вызывает наибольшую озабоченность, так как растущее активное использование углеводородов человечеством продолжится и в
ближайшем будущем. За последние два с половиной века (с начала индустриальной эры) содержание
СО2 в атмосфере уже выросло приблизительно на 30%.
На третьем месте нашего «парникового рейтинга» находится озон, его вклад в общее глобальное
потепление составляет 2,4 °С. В отличие от других парниковых газов, деятельность человека наоборот
вызывает уменьшение содержания озона в атмосфере Земли. Далее следует закись азота, её вклад в парниковый эффект оценивается в 1,4°С. Содержание закиси азота в атмосфере планеты имеет тенденцию
к росту, за последние два с половиной века концентрация этого парникового газа в атмосфере выросла
на 17%. Большое количество закиси азота поступает в атмосферу Земли в результате сжигания различных отходов. Список основных парниковых газов завершает метан, его вклад в суммарный парниковый
эффект составляет 0,8°С. Содержание метана в атмосфере растёт очень быстро, за два с половиной столетия этот рост составил 150%. Основными источниками метана в атмосфере Земли являются разлагающиеся отходы, крупный рогатый скот, а также распад природных соединений, содержащих в своём
составе метан. Особое опасение вызывает то, что способность поглощать инфракрасное излучение на
единицу массы у метана в 21 раз выше, чем у углекислого газа.
Наибольшая роль в имеющем место глобальном потеплении отводиться водяному пару и углекислому газу. На их долю приходится более 95% всего парникового эффекта. Именно благодаря этим
двум газообразным веществам происходит разогрев атмосферы Земли на 33°С. Антропогенная деятель116
ность оказывает наибольшее влияние на рост в атмосфере Земли концентрации углекислого газа, а содержание водяного пара в атмосфере растёт вслед за температурой на планете, вследствие увеличения
испаряемости. Общий техногенный выброс СО2 в атмосферу Земли составляет 1.8 млрд. т/год, общее
количество углекислого газа, которое связывает растительность Земли в результате фотосинтеза составляет 43 млрд. т/год, но почти всё это количество углерода в результате дыхания растений, пожаров,
процессов разложения снова оказывается в атмосфере планеты и только 45 млн.т/год углерода оказывается депонированной в тканях растений, болотах суши и глубинах океана. Эти цифры показывают, что
деятельность человека потенциально может являться ощутимой силой, влияющей на климат Земли.
6. Факторы, ускоряющие и замедляющие глобальное потепление
Планета Земля настолько сложная система, что существует множество факторов, которые прямо
или косвенно влияют на климат планеты, ускоряя или замедляя глобальное потепление.
Факторы, ускоряющие глобальное потепление:
+ эмиссия CO2, метана, закиси азота в результате техногенной деятельности человека;
+ разложение, вследствие повышения температуры, геохимических источников карбонатов с выделением СО2. В земной коре содержится в связанном состоянии углекислого газа в 50000 раз больше, чем в
атмосфере;
+ увеличение содержания в атмосфере Земли водяного пара, вследствие роста температуры, а значит и
испаряемости воды океанов;
+ выделение CO2 Мировым океаном вследствие его нагревания (растворимость газов при повышении
температуры воды падает). С ростом температуры воды на каждый градус растворимость в ней CO2 падает на 3%. В Мировом океане содержится в 60 раз больше CO2, чем в атмосфере Земли (140 триллионов тонн);
+ уменьшение альбедо Земли (отражающей способности поверхности планеты), вследствие таяния ледников, смены климатических зон и растительности. Морская гладь отражает значительно меньше солнечных лучей, чем полярные ледники и снега планеты, горы лишённые ледников, также обладаю меньшим альбедо, продвигающая на север древесная растительность обладает меньшим альбедо, чем растения тундр. За последние пять лет альбедо Земли уже уменьшилось на 2,5%;
+ выделение метана при таянии вечной мерзлоты;
+ разложение метангидратов – кристаллических льдистых соединений воды и метана, содержащихся в
приполярных областях Земли.
Факторы, замедляющие глобальное потепление:
- глобальное потепление вызывает замедление скорости океанических течений, замедление тёплого течения Гольфстрим вызовет снижение температуры в Арктике;
- с увеличением температуры на Земле растёт испаряемость, а значит и облачность, которая является
определённого рода преградой на пути солнечных лучей. Площадь облачности растет приблизительно
на 0,4% на каждый градус потепления;
- с ростом испаряемости увеличивается количество выпадающих осадков, что способствует заболачиванию земель, а болота, как известно, являются одними из главных депо CO2;
- увеличение температуры, будет способствовать расширению площади тёплых морей, а значит и расширению ареала моллюсков и коралловых рифов, эти организмы принимают активное участие в депонировании CO2, который идёт на постройку раковин;
- увеличение концентрации CO2 в атмосфере стимулирует рост и развитие растений, которые являются
активными акцепторами (потребителями) этого парникового газа.
7. Возможные сценарии глобальных климатических изменений
Глобальные климатические изменения очень сложны, поэтому современная наука не может дать
однозначного ответа, что же нас ожидает в ближайшем будущем. Существует множество сценариев
развития ситуации.
Сценарий 1 – глобальное потепление будет происходить постепенно
Земля очень большая и сложная система, состоящая из большого количества связанных между
собой структурных компонентов. На планете есть подвижная атмосфера, движение воздушных масс которой распределяет тепловую энергию по широтам планеты, на Земле есть огромный аккумулятор тепла и газов – Мировой океан (океан накапливает в 1000 раз больше тепла, чем атмосфера) Изменения в
такой сложной системе не могут происходить быстро. Пройдут столетия и тысячелетия, прежде чем
можно будет судить об сколько-нибудь ощутимом изменении климата.
Сценарий 2 – глобальное потепление будет происходить относительно быстро
117
Самый «популярный» в настоящее время сценарий. По различным оценкам за последние сто лет
средняя температура на нашей планете увеличилась на 0,5-1°С, концентрация - СО2 возросла на 20-24
%, а метана на 100%. В будущем эти процессы получат дальнейшее продолжение и к концу XXI века
средняя температура поверхности Земли может увеличиться от 1,1 до 6,4°С, по сравнению с 1990 годом
(по прогнозам IPCC от 1,4 до 5,8°С). Дальнейшее таяние Арктических и Антарктических льдов может
ускорить процессы глобального потепления из-за изменения альбедо планеты. По утверждению некоторых учёных, только ледяные шапки планеты за счёт отражения солнечного излучения охлаждают нашу
Землю на 2°С, а покрывающий поверхность океана лёд существенно замедляет процессы теплообмена
между относительно теплыми океаническим водами и более холодным поверхностным слоем атмосферы. Кроме того, над ледяными шапками практически нет главного парникового газа – водяного пара,
так как он выморожен.
Глобальное потепление будет сопровождаться подъёмом уровня мирового океана. С 1995 по 2005 год
уровень Мирового океана уже поднялся на 4 см, вместо прогнозируемых 2-ух см. Если уровень Мирового океана в дальнейшем будет подниматься с такой же скоростью, то к концу XXI века суммарный
подъём его уровня составит 30 - 50 см, что вызовет частичное затопление многих прибрежных территорий, особенно многонаселённого побережья Азии. Следует помнить, что около 100 миллионов человек
на Земле живёт на высоте меньше 88 сантиметров над уровнем моря.
Кроме повышения уровня Мирового океана глобальное потепление влияет на силу ветров и распределение осадков на планете. В результате на планете вырастет частота и масштабы различных природных
катаклизмов (штормы, ураганы, засухи, наводнения).
В настоящее время от засухи страдает 2% всей суши, по прогнозам некоторых учёных к 2050 году засухой будет охвачено до 10% всех земель материков. Кроме того, изменится распределение количества
осадков по сезонам.
В Северной Европе и на западе США увеличится количество осадков и частота штормов, ураганы будут
бушевать в 2-а раза чаще, чем в XX веке. Климат Центральной Европы станет переменчивым, в сердце
Европы зимы станут теплее, а лето дождливее. Восточную и Южную Европу, включая Средиземноморье, ждёт засуха и жара.
Сценарий 3 – Глобальное потепление в некоторых частях Земли сменится кратковременным похолоданием
Известно, что одним из факторов возникновения океанических течений является градиент (разница) температур между арктическими и тропическими водами. Таяние полярных льдов способствует
повышению температуры Арктических вод, а значит, вызывает уменьшение температурной разницы
между тропическими и арктическими водами, что неминуемо, в будущем приведёт к замедлению течений.
Одним из самых известных тёплых течений является Гольфстрим, благодаря которому во многих
странах Северной Европы среднегодовая температура на 10 градусов выше, чем в других аналогичных
климатических зонах Земли. Понятно, что остановка этого океанического конвейера тепла очень сильно
повлияет на климат Земли. Уже сейчас течение Гольфстрим, стало слабее на 30% по сравнению с 1957
годом. Математическое моделирование показало, чтобы полностью остановить Гольфстрим достаточно
будет повышения температуры на 2-2,5 градуса. В настоящее время температура Северной Атлантики
уже прогрелась на 0,2 градуса по сравнению с 70-ми годами. В случае остановки Гольфстрима среднегодовая температура в Европе к 2010 году понизится на 1 градус, а после 2010 года дальнейший рост
среднегодовой температуры продолжится. Другие математические модели «сулят» более сильное похолодание Европе.
Согласно этим математическим расчётам полная остановка Гольфстрима произойдёт через 20
лет, в результате чего климат Северной Европы, Ирландии, Исландии и Великобритании может стать
холоднее настоящего на 4-6 градусов, усилятся дожди и участятся шторма. Похолодание затронет также
и Нидерланды, Бельгию, Скандинавию и север европейской части России. После 2020-2030 года потепление в Европе возобновится по сценарию №2.
Сценарий 4 – Глобальное потепление сменится глобальным похолоданием
Остановка Гольфстрима и других океанических вызовет глобальное похолодание на Земле и
наступление очередного ледникового периода.
Сценарий 5 - Парниковая катастрофа
Парниковая катастрофа - самый «неприятный» сценарий развития процессов глобального потепления. Автором теории является наш учёный Карнаухов, суть её в следующем. Рост среднегодовой тем118
пературы на Земле, вследствие увеличения в атмосфере Земли содержания антропогенного CO2, вызовет переход в атмосферу растворённого в океане CO2, а также спровоцирует разложение осадочных
карбонатных пород с дополнительным выделением углекислого газа, который, в свою очередь, поднимет температуру на Земле ещё выше, что повлечёт за собой дальнейшее разложение карбонатов, лежащих в более глубоких слоях земной коры (в океане содержится углекислого газа в 60 раз больше, чем в
атмосфере, а в земной коре почти в 50 000 раз больше). Ледники будут интенсивно таять, уменьшая
альбедо Земли. Такое быстрое повышение температуры будет способствовать интенсивному поступлению метана из тающей вечной мерзлоты, а повышение температуры до 1,4–5,8°С к концу столетия будет способствовать разложению метангидратов (льдистых соединений воды и метана), сосредоточенных преимущественно в холодных местах Земли. Если учесть, что метан, является в 21 раз более сильным парниковым газом, чем CO2 рост температуры на Земле будет катастрофическим. Чтобы лучше
представить, что будет с Землёй лучше всего обратить внимание на нашего соседа по солнечной системе – планету Венера. При таких же параметрах атмосферы, как на Земле, температура на Венере должна
быть выше Земной всего на 60°С (Венера ближе Земли к Солнцу) т.е. быть в районе 75°С, в реальности
же температура на Венере почти 500°С. Большинство карбонатных и метано-содержащих соединений
на Венере давным давно были разрушены с выделением углекислого газа и метана. В настоящее время
атмосфера Венеры состоит на 98% из СО2, что приводит к увеличению температуры планеты почти на
400°С
Если глобальное потепление пойдёт по такому же сценарию, как на Венере, то температура приземных слоев атмосферы на Земле может достигнуть 150 градусов. Повышение температуры Земли даже на 50°С поставит крест, на человеческой цивилизации, а увеличение температуры на 150°С вызовет
гибель почти всех живых организмов планеты.
По оптимистическому сценарию Карнаухова, если количество, поступающего в атмосферу CO2,
останется на прежнем уровне, то температура 50°С, на Земле установится через 300 лет, а 150°С через
6000 лет. К сожалению, прогресс не остановить, с каждым годом объёмы выбросов CO2 только растут.
По реалистическому сценарию, согласно которому выброс CO2 будет расти с такой же скоростью,
удваиваясь каждые 50 лет, температура 502 на Земле уже установится через 100 лет, а 150°С через 300
лет.
8. Последствия глобального потепления
Увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы будет сильнее ощущаться над материками, чем над океанами, что в будущем вызовет коренную перестройку природных
зон материков. Смещение рада зон в Арктические и Антарктические широты отмечается уже сейчас.
Зона вечной мерзлоты уже сместилась к северу на сотни километров. Некоторые учёные утверждают, что вследствие быстрого таяния вечной мерзлоты и повышения уровня Мирового океана, в последние годы Ледовитый океан наступает на сушу со средней скоростью 3-6 метров за лето, а на арктических островах и мысах высокольдистые породы разрушаются и поглощаются морем в теплый период
года со скоростью до 20-30 метров. Исчезают полностью целые арктические острова; так уже в 21 веке
исчезнем остров Муостах вблизи устья реки Лены.
При дальнейшем увеличении среднегодовой температуры приземного слоя атмосферы, тундра
может практически полностью исчезнуть на Европейской части России и сохранится только лишь на
арктическом побережье Сибири.
Зона тайги сместиться к северу на 500-600 километров и сократиться по площади почти на треть,
площадь лиственных лесов увеличится в 3-5 раз, и если будет позволять увлажнение, пояс лиственных
лесов будет простираться непрерывной полосой от Балтики до Тихого океана.
Лесостепи и степи также продвинутся на север и покроют Смоленскую, Калужскую, Тульскую,
Рязанскую области, вплотную подступив к южным границам Московской и Владимирской областям.
Глобальное потепление затронет и места обитания животных. Смена ареалов обитания живых
организмов уже отмечается во многих уголках Земного шара. В Гренландии уже стал гнездиться сизоголовый дрозд, в субарктической Исландии появились скворцы и ласточки, в Британии появилась белая
цапля. Особенно сильно заметно потепление арктических океанических вод. Теперь многие промысловые рыбы встречаются там, где их раньше не было. В водах Гренландии появилась треска и сельдь в количестве достаточном для осуществления их промышленного лова, в водах Великобритании – обитатели южных широт: красная форель, большеголовая черепаха, в дальневосточном заливе Петра Великого
– тихоокеанская сардина, а в Охотском море появилась скумбрия и сайра. Ареал бурого медведя в Се119
верной Америке уже продвинулся на север до такой степени, что стали появляться гибриды белых и бурых медведей, а в южной части своего ареала бурые медведи и вовсе перестали впадать в спячку.
Повышение температуры создаёт благоприятные условия для развития болезней, чему способствуют не только высокая температура и влажность, но и расширение ареала обитания ряда животных переносчиков болезней. К середине 21 века ожидается, что заболеваемость малярией вырастет на 60%.
Усиленное развитие микрофлоры и нехватка чистой питьевой воды будет способствовать росту инфекционных кишечных заболеваний. Быстрое размножение микроорганизмов в воздухе может увеличить
заболеваемость астмой, аллергией и различными респираторными болезнями.
Благодаря глобальным климатическим изменениям ближайшие пол века могут оказаться последними в жизни многих видов живых организмов. Уже сейчас белые медведи, моржи и тюлени лишаются
важного компонента их среды обитания – арктического льда.
Глобальное потепление для нашей страны влечёт за собой как плюсы, так и минусы. Зимы станут
менее суровыми, земли с пригодным для земледелия климатом продвинутся дальше на север (в Европейской части России до Белого и Карского морей, в Сибири до Северного полярного круга), во многих
районах страны станет возможным выращивание более южных культур и раннее созревание прежних.
Ожидается, что к 2060 году средняя температура в России достигнет 0 градуса по Цельсию, сейчас она
пока составляет в –5,3°С.
Не предсказуемые последствия повлечёт за собой таяние вечной мерзлоты, как известно вечная
мерзлота покрывает 2/3 площади России и 1/4 площади всего Северного полушария. На вечной мерзлоте Российской Федерации стоит множество городов, проложено тысячи километров трубопроводов, а
также автомобильных и железных дорог (80% БАМа проходит по вечной мерзлоте). Таяние мерзлоты
может сопровождаться значительными разрушениями. Большие территории могут стать не пригодными
для жизни человека. Некоторые учёные высказывают опасение, что Сибирь может вообще оказаться
отрезанной от Европейской части России и стать объектом притязаний других стран.
Другие страны мира тоже ждут кардинальные перемены. В целом, согласно большинству моделей, зимой ожидается рост осадков в высоких широтах (выше 50° северной и южной широты), а также и
в умеренных широтах. В южных широтах наоборот ожидается снижение количества выпадающих осадков (до 20%), особенно, в летний период. Страны Южной Европы, промышляющие туризмом, ожидают
большие экономические потери. Летняя засушливая жара и зимние ливневые дожди поубавят «пыл» у
желающих отдохнуть в Италии, Греции, Испании и Франции. Для многих других стран, живущих за
счёт туристов, тоже наступят далеко не лучшие времена. Любителей покататься на горных лыжах в
Альпах ждёт разочарование, со снегом в горах будет «напряжёнка». Во многих странах мира условия
жизни значительно ухудшаться. По оценкам ООН, к середине XXI века в мире будет насчитываться до
200 миллионов климатических беженцев.
9. Способы предотвращения глобального потепления
Есть мнение, что человек в будущем попытается взять климат Земли под свой контроль,
насколько это будет успешно, покажет время. Если человечеству это не удастся, и он не изменит свой
образ жизни, то вид Homo sapiens ожидает участь динозавров.
Уже сейчас передовые умы размышляют над тем, как нивелировать процессы глобального потепления. Предлагаются такие оригинальные способы предотвращения глобального потепления, как
выведение новых сортов растений и пород деревьев, листья которых обладают более высоким альбедо,
покраска крыш в белый цвет, установка зеркал на околоземной орбите, укрытие от солнечных лучей
ледников и т.д. Много усилий тратится на замену традиционных видов энергии, основанной на сжигании углеродного сырья, на не традиционные, такие как производство солнечных батарей, ветряков,
строительство ПЭС (приливных электростанций), ГЭС, АЭС. Предлагаются оригинальные не традиционные способы получения энергии такие, как использование тепла человеческих тел для обогрева помещений, использование солнечного света для предотвращения появления гололёда на дорогах, а также
ряд других. Энергетический голод и страх перед угрожающим глобальным потеплением творит чудеса
с человеческим мозгом. Новые и оригинальные идеи рождаются, чуть ли не каждый день.
Не малое внимание уделяется рациональному использованию энергоресурсов.
Для уменьшения выбросов CO2 в атмосферу, улучшается КПД двигателей, выпускаются гибридные автомобили.
В будущем планируется уделять большое внимание улавливанию парниковых газов при производстве электроэнергии, а также непосредственно из атмосферы путём захоронения растительных организмов, использования хитроумных искусственных деревьев, закачки углекислого газа на многокило120
метровую глубину океана, где он будет растворяться в водной толще. Большинство перечисленных способов «нейтрализации» CO2 очень дороги. В настоящее время стоимость улавливания одной тонны
СО2 составляет приблизительно 100-300 долларов, что превышает рыночную стоимость тонны нефти, а
если учесть, что при сгорании одной тонны приблизительно образуется три тонны CO2, то многие способы связывания углекислого газа оказываются пока не актуальными. Предлагавшиеся ранее способы
депонирования углерода с помощью высадки деревьев признаются несостоятельными в связи с тем,
большая часть углерода в результате лесных пожаров и разложения органики поступает обратно в атмосферу.
Особое внимание уделяется разработке законодательных нормативов, направленных на снижение выброса парниковых газов. В настоящее время многими странами мира были приняты Рамочная
конвенция ООН об изменении климата (1992) и Киотский протокол (1999). Последний не был ратифицирован рядом стран, на которые приходится львиная доля выброса CO2. Так на долю США приходится
около 40% от всех выбросов (в последнее время появилась информация, что Китай обогнал США по
объёмам выброса CO2). К сожалению, пока человек во главу угла будет ставить собственное благосостояние, прогресса в решении вопросов глобального потепления не предвидится.
Глобальные изменения климата: антропогенная и космогенная концепции.
Еще с середины 60-х гг. XX столетия стали появляться сведения о будущем глобальном потеплении климата на Земле. Незамедлительно развернулись ожесточенные дискуссии противников и сторонников такого прогноза, результатом которых явилось создание нескольких версий причин и последствий климатических изменений.
Версия первая: климат на Земле меняется, и главная тенденция таких изменений — повышение
средней глобальной температуры. Глобальное потепление вызвано последствиями хозяйственной деятельности человека. Повышение среднегодовой температуры на планете связывается с накоплением
тепличных газов в атмосфере. Сторонники этой версии считают, что потепление стало обнаруживаться
с ростом масштабов производства, потребляющего углеводородное топливо, и спровоцировало тем самым парниковый эффект.
Версия вторая: глобальное потепление не связано с последствиями хозяйственной деятельности
человека. Многие ученые подвергают сомнению возможность человека воздействовать на климат в
планетарном масштабе. Они считают, что антропогенное изменение климата может иметь место лишь в
условиях крупного города, при большой концентрации автотранспорта и промышленных предприятий.
Существует мнение, что глобальное потепление связано с причинами космогенного характера. Заметим,
что в истории Земли были периоды подобного глобального потепления. По данным анализа ископаемых остатков, в мезозойскую эру на Земле было на 10-15°С теплее, чем сейчас.
Версия третья: при глобальном потеплении имеет место наложение и техногенных, и космогенных причин. Сторонники этой версии утверждают, что потепление носит кратковременный характер и
впереди возможно даже похолодание. Существуют прогнозы стабилизации климата к 2010-2015 гг. К
этому времени глобальная температура повысится всего на 1.5-2°С, и на этом потепление закончится.
Сторонники всех версий не отрицают факта пусть и кратковременного, но потепления климата
на планете. Весьма глубоко и всесторонне была разработана концепция изменения климата вследствие
увеличения концентрации атмосферного углекислого газа антропогенного происхождения. Он, вернее
его избыток по сравнению с обычным количеством, постоянно присутствующим в атмосфере и участвующим в естественном круговороте, поступает в атмосферу Земли при сжигании органического топлива.
С учетом вышеизложенного предпримем попытку объективного анализа принципиальной возможности влияния увеличения концентрации антропогенного углекислого газа на изменение климата
исходя из общепринятой концепции глобального парникового эффекта. Считается, что образующиеся в
процессе промышленной деятельности, и прежде всего производства энергии, углекислый и другие газы, накапливаясь в атмосфере, препятствуют выбросу поверхностью Земли инфракрасного излучения в
космическое пространство, температура земной поверхности увеличивается, следствием чего являются
таяние льдов, повышение уровня Мирового океана, смещение климатических зон и иные глобальные
последствия.
СРСП № 2. Тема: «Радиационный баланс Земли»
Цель: изучить понятие о радиационном балансе Земли
Задание: заполнить таблицу + глоссарий (5-10 терминов).
121
Таблица «Радиационный баланс Земли»
Приток энергии
Расход энергии
Примечание
Ежесекундно Солнце излучает в мировое пространство 3.83 • 1026 Дж энергии. Каждая планета
получает определенную долю этой энергии. Для Земли эта доля составляет 2.1 • 1018 Дж. Поскольку
средняя температура поверхности Солнца — около 5800 К, спектральное распределение энергии солнечной радиации неравномерно: 5% приходится на ультрафиолетовую область спектра, 52% — на видимую и 43% — на ближнюю инфракрасную область. Земная атмосфера отражает 36% всей падающей
энергии и поглощает 17%. Вследствие селективности этих процессов спектральный состав изменяется,
и только 47% солнечной радиации достигает поверхности Земли (рис. 1, график 1). Из общего уровня
солнечной радиации на границе атмосферы 18% рассеивается, 12% коротковолновой области спектра
отражается и 70% поглощается земной поверхностью. Значительная доля — 38.8% утилизируется,
вследствие чего средняя температура поверхности планеты в настоящее время составляет 287.8 К. 7.7%
расходуется на испарение воды и турбулизацию атмосферы, а 23.5% излучается в космическое пространство на длине волны 10.07 мкм со спектральным распределением абсолютно черного тела (рис. 1,
график 4). В дневное время излучение земной поверхности состоит из отраженного и рассеянного коротковолнового света со спектральным максимумом, соответствующим длине волны К = 0.5 мкм, и
собственного теплового инфракрасного излучения. После захода Солнца и ночью отраженное коротковолновое излучение экспериментально не наблюдается. Собственное тепловое инфракрасное излучение
нашей планеты, 70.8% поверхности которой занимают океаны,экспериментально регистрируется после
захода Солнца и достаточно точно совпадает по спектральному распределению с излучением абсолютно
черного тела при температуре 287.8 К.
Следовательно, излучаемая земной поверхностью в дневные часы коротковолновая радиация и
длинноволновая инфракрасная радиация как раз и являются тем излучением, которое должно поглощаться и отражаться атмосферой для создания парникового эффекта. Однако согласно экспериментальной спектральной характеристике пропускания земной атмосферы, именно в области 0.5 мкм и 8-14
мкм имеются окна прозрачности, практически полностью исключающие поглощение и рассеяние излучения указанных длин волн. Прозрачность атмосферы в этих спектральных диапазонах столь высока,
что экспериментально измеренный коэффициент пропускания атмосферы, и прежде всего углекислого
учения с длиной волны 10.07 мкм — 0.978. Поскольку излучение указанных длин волн практически не
рассеивается атмосферой, образование парникового эффекта вследствие увеличения концентрации углекислого газа маловероятно. Более того, это излучение не обнаруживается экспериментально. Кроме
того, экспериментальные исследования распространения в атмосфере лазерного излучения с длиной
йной мощности 1010
Между тем туман и облака, стабильно укрывающие более половины поверхности планеты, достаточно интенсивно рассеивают инфракрасное излучение и практически непрозрачны для земной радиации. Но если предполагаемое изменение концентрации углекислого газа в атмосфере, гипотетически
провоцирующее образование парникового эффекта, может находиться в пределах от 0.032% до 0.035%,
то концентрация водяного пара изменяется от 2 • 10-5% до 4% или в 200000 раз. При этом коэффициент
изменяется от 0.986 до 0.695, а для инфракрасного излучения земной поверхности с эффективной длиной волн
— от 0.978 до 0.538. Как показывают экспериментальные исследования, небо,
затянутое сплошными низкими облаками, действительно излучает как абсолютно черное тело с температурой, равной окружающей с точностью до нескольких градусов. Спектральная характеристика энергетической яркости темных кучевых облаков имеет максимумы в районах сильных полос поглощения
6.3 и 15 мкм , а в спектральном окне 8- 14 мкм регистрируется излучение абсолютно черного тела при
температуре 275 К, что действительно подтверждает установленное климатическими наблюдениями
влияние значительной концентрации паров воды на противоизлучение атмосферы, создающее парниковый эффект. Так, экваториальный климат со значительной облачностью и большим среднегодовым количеством осадков (3000- 6000 мм в год) характеризуется исключительно стабильным температурным
режимом (25 ± 3°С в течение года), а в соседнем тропическом климате при среднегодовом количестве
122
осадков 100-300 мм в год даже суточная амплитуда температуры воздуха превышает 40°С — инфракрасная радиация земной поверхности свободно излучается в космическое пространство сквозь спектральное окно прозрачности ясного неба, однако, весьма эффективно удерживается атмосферными парами воды.
Итак, усиление парникового эффекта вследствие антропогенного увеличения концентрации углекислого газа не подтверждается теоретическим радиационным и тепловым балансом Земли. Более того, этот эффект не подтверждается экспериментальными исследованиями, что позволяет ставить вопрос
о несостоятельности антропогенной концепции глобальных климатических изменений. По антропогенным выбросам CO2 в атмосферу нельзя прямо, без всяких коррекций, рассчитывать рост концентрации
углекислого газа в воздухе, поскольку он хорошо растворяется в воде. В морях и океанах его содержится в 50-60 раз больше, чем в атмосфере. Любое увеличение содержания CO2 в воздухе будет, естественно, вызывать сток этого газа в гидросферу — океан поглощает CO2 в холодных широтах и освобождает
на экваторе, поэтому парциальное давление углекислого газа в атмосфере на экваторе несколько выше.
Гидросфера является мощным аккумулятором, существенно сдерживающим рост концентрации углекислого газа в воздухе. Согласно новейшим исследованиям, наиболее достоверным в районе Гавайских
островов, где нет промышленных центров, за последние более чем сто лет содержание углекислого газа
в атмосфере, по разным оценкам, увеличилось с 320-325 до 342-344 ppm (миллионных долей), то есть на
5.8%. За это же время средняя температура планеты увеличилась с 14°С до 14.8°С, то есть на 5.7%,
вследствие чего интегральная эмиссия углекислого газа поверхностью океанов, прежде всего в экваториальных областях, также возросла в весьма коррелируемых масштабах (Гавайские острова расположены на самой теплой параллели — тропическом экваторе со среднегодовой температурой +27°С, что может быть вероятной версией увеличения концентрации углекислого газа).
Следует признать, что очевидная несостоятельность первой версии вовсе не отменяет остальных
двух. Действительно, имеет место объективно регистрируемое глобальное изменение климата, и прежде
всего увеличение средней температуры поверхности планеты. За последние сто лет средняя температура Земли возросла на 0.8°С. В Альпах и на Кавказе ледники уменьшились в объеме в два раза, на горе
Килиманджаро — на 73%, а уровень Мирового океана повысился на 10 см. С середины XIX века инструментальными метеорологическими наблюдениями в арктических зонах Европы, Азии и Северной
Америки обнаружено хорошо выраженное климатическое потепление, составляющее 2.4°С. Согласно
обобщенным региональным оценкам, повышение температуры воздуха за длительный холодный период
в 1.4-1.5 раза больше, чем за короткий теплый — климатическое потепление обусловлено в первую очередь повышением средней зимней температуры воздуха. Достоверно инструментально обнаружено увеличение на 1.2°С температуры вечной мерзлоты на глубине 3 м. Согласно ретроспективному прогнозу,
возможное повышение температуры воздуха к 2020 г. составит 2°С, а к 2050 г. — 4.5°С. Еще один глобальный эффект — нарушение стабильности озонового слоя Земли (озоновые дыры) с уменьшенной до
50% концентрацией озона над Антарктидой, Арктикой, Восточной Сибирью и Казахстаном. Сегодня
концентрация озона в атмосфере, по результатам наблюдений, в частности NASA, уменьшилась на 13%
по сравнению с 1970 г. Эти изменения зафиксированы и другими методами мониторинга озонового
слоя, причем по мере его истощения рос уровень ультрафиолетового излучения, представляющего
смертельную опасность для всех биологических видов, живущих на Земле. Участились мощные землетрясения. За первую половину XX века было зарегистрировано 15 землетрясений мощностью свыше 7
баллов (погибли 740 тысяч человек), а во второй половине — 23 (погибли более одного миллиона).
Среднее число жертв циклонов, тайфунов, землетрясений и наводнений на Земле за последние 50 лет
превысило 46000 человек в год. Материальный ущерб от климатических катастроф вырос более чем в
три раза и превысил 90 млрд. долл. в год, приближаясь к потенциалу теоретических инвестиционных
ресурсов планеты (130-200 млрд. долл. в год).
Столь глобальные катаклизмы, очевидно, имеют космогенный характер, поскольку суммарный
энергетический потенциал человеческой цивилизации, составивший к началу XXI века 4.43 • 1020
Дж/год, в 6000 раз меньше основной климатообразующей энергетической доминанты планеты — солнечной радиации и не может оказывать существенного влияния на радиационный энергетический баланс, однако вполне достаточен для провоцирования локальных экологических катастроф. Для сравнения: суммарная мощность теплового потока радиогенного излучения, идущего из недр Земли, составляет около 2.5 • 1013 Вт, что в 5000 раз меньше количества теплоты, получаемого Землей от Солнца, и, по
общепризнанным достоверным результатам исследований, не оказывает влияния на климат. Инстру123
ментально регистрируемые изменения климата являются закономерным следствием космогенных процессов.
СРСП № 3. Тема: «Экологические проблемы Тихого, Атлантического, Индийского и Ледовитого
океанов»
Цель: ознакомиться с основными экологическими проблемами океанов.
Задание: представить в виде сравнительной таблицы.
Северный Ледовитый океан - самый небольшой из всех океанов на Земле. В своем роде он является исключительным, ибо находится в пределах северного полярного круга в области распространения
льдов. Но в то же время, он до сих пор остается мало изученным.
Северный Ледовитый океан принято делить на 3 обширные акватории: Арктический бассейн,
включающий глубоководную центральную часть океана, Северо-Европейский бассейн (моря Гренландское, Норвежское, Баренцево и Белое) и моря, расположенные в пределах материковой отмели (Карское
море, море Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Бофорта и Баффина), занимающие более 1/3
площади океана.
Во многих районах Арктики люди появились более 10 тыс. лет назад. Позднее всего были заселены северные районы Канадского Арктического архипелага и Гренландия. Предки американских индейцев мигрировали через Берингов пролив из Азии в Северную Америку еще 20 тыс. лет назад. Однако
предки эскимосов, т.н. палеоэскимосы, достигли крайних северных районов всего 4 тыс. лет назад. В
Американской Арктике миграции населения происходили преимущественно с запада на восток, в Евразии - чаще всего с юга на север, по долинам крупных рек.
В настоящее время Северный Ледовитый океан приобретает все большее значение в масштабах
мировой экономики. Если раньше данная акватория имела значение для мировой экономики только в
разрезе возможности использования транспортных путей - Северного морского пути и СевероЗападного прохода, то теперь, в результате развития технического потенциала Северный Ледовитый
океан начинает рассматриваться политиками и экономистами как источник углеводородного сырья, что
делает эту акваторию предметом самых жарких споров последних нескольких лет между Россией, Норвегией, Исландией, Данией, Канадой, США. Кроме этих государств в борьбу за определенные участки
континентального шельфа Северного Ледовитого океана включились и такие, казалось бы далекие от
вод океана государства, как Финляндия и Швеция.
Антропогенная нагрузка на биологические ресурсы была велика уже в доисторические времена.
На заре освоения Арктики ее основное богатство составляли морские млекопитающие. Еще в XVI-XVII
вв. купцы направляли специальные экспедиции для исследования северных морей и поисков прохода на
Дальний Восток. Эти исследования сопровождались открытием крупных местообитаний китов в морях
Баффина и Беринговом и в районе Шпицбергена. Если аборигены Арктики веками умеренно использовали морские биологические ресурсы, то европейцы быстро приблизили опасность полного уничтожения популяций морских котиков и гренландского кита.
В настоящее время воздействие человека стало поистине опустошающим: за первые тридцать лет
XX в. численность карибу в Северной Америке сократилась с 3 млн. до 200 тыс. голов. В Северной Сибири оказался на грани исчезновения ценный пушной зверь соболь, которого удалось спасти, только
взяв под охрану закона. Во многих северных районах Канады в результате активности первооткрывателей и скупщиков пушнины была почти уничтожена популяция мускусного быка. В конце концов, овцебык, северный морской котик и калан были взяты под охрану и выжили, однако морская корова Стеллера истреблена полностью. Охота на белого медведя и моржей запрещена. В арктических экосистемах
поддерживается чрезвычайно хрупкое равновесие, которое можно очень легко нарушить.
Хотя в настоящее время ситуация несколько стабилизировалась, будущее китов остается неясным. Возникла также угроза истребления популяций нарвалов и моржей, которые стали объектами неконтролируемой охоты ради их клыков. Падение цен на шкуры тюленей и значительное снижение уловов рыбы стали причиной больших экономических трудностей во многих промысловых общинах Канады и Гренландии.
Из других характеризующих черт экологического состояния вод нынешнего Северного Ледовитого океана и его побережий следует выделить следующие - начавшееся постоянное таяние ледников
и угроза радиационной катастрофы.
124
В связи с будущей экономической разработкой глубин Северного Ледовитого океана в настоящее время на международном уровне встает вопрос об улучшении и стабилизации экологического состояния данного региона.
Решение этой проблемы видится только на глобальном (мировом) уровне, ибо отдельно взятой
стране, как с физической, так и с юридической точки зрения решить ее не удастся.
Однако решение этой проблемы явно затруднено в настоящее время тем фактом, что некоторые
государства в погоне за залежами углеводородного сырья заняты делением континентальных шельфов.
При этом они неосмотрительно откладывают решение экологических проблем вод Северного Ледовитого океана на неопределенный срок, ограничиваются лишь констатацией фактов возникновения угрозы
той или иной экологической катастрофы.
Если одну из экологических проблем - уничтожение некоторых видов морских животных - удалось решить еще в конце XX века путем установления запретов и ограничений на их истребление, то
остальные проблемы - радиационное загрязнение, таяние льдов - до сих пор остаются нерешенными.
Кроме того, в свете будущей экономической деятельности, направленной главным образом на
разработку глубинных залежей углеводородного сырья, видится наступление еще одной экологической
проблемы для вод океана. Ведь установлено, что океанические воды, расположенные вблизи нефте- и
газодобывающих платформ далеки от идеального состояния в экологическом плане. Более того, такие
территории можно отнести к экологически опасным. А если учесть, что к моменту окончания процесса
международного раздела континентального шельфа Северного Ледовитого океана уровень технологий
уже даст возможность добывать нефть на любых глубинах, можно представить, сколько одновременно
будет построено таких платформ в водах океана. При этом под большим сомнением останется положительное решение экологического вопроса деятельности таких платформ, ведь к тому времени континентальные запасы углеводородного сырья будут практически исчерпаны, цены на него вырастут еще
больше, а добывающие компании будут гнаться за объемами добычи, прежде всего.
Кроме того, открытым остается вопрос об устранении последствий испытаний ядерного оружия,
что также является немаловажным фактором в характеристике экологической ситуации в Северном Ледовитом океане. В настоящее время политики не спешат решать эти вопросы - ведь подобные мероприятия в свете их проведения в условиях вечной мерзлоты являются довольно дорогими. В то время как
все свободные денежные средства эти государства расходуют на изучение глубин Северного Ледовитого океана, природы его дна с целью предоставления доказательств в борьбе за континентальные шельфы. Остается только надеяться, что после окончания дележки территории Северного Ледовитого океана
страны, к которым уже юридически будут относится определенные области океана примут меры по
устранению этих последствий и не допустят подобной деятельности в будущем.
Самым же опасным с экологической точки зрения явлением в водах Северного Ледовитого океана является повсеместное таяние ледников. Для освещения этой экологической проблемы мирового
масштаба можно обратиться к данным МЧС Российской Федерации. Согласно докладу министерства от
18.06.2008г. - к 2030 году на севере России, в связи с глобальным потеплением, могут начаться катастрофические разрушения. Уже сейчас в Западной Сибири вечная мерзлота оттаивает на четыре сантиметра в год, а в ближайшие 20 лет ее граница сдвинется аж на 80 километров, более четверти жилого
фонда на севере России может подвергнуться разрушениям. Это связано с тем, что дома там строились
не на массивном фундаменте, а на сваях, вбитых в вечную мерзлоту. При увеличении же среднегодовой
температуры всего на один-два градуса несущая способность этих свай снижается сразу на 50 %. Кроме
того, разрушениям могут подвергнуться аэропорты, дороги, подземные хранилища, в том числе резервуары с нефтью, складские помещения и даже промышленные объекты.
Другая проблема - резкое увеличение риска паводков. К 2015 году водосточность северных рек
возрастет на 90 %. Время ледостава сократится более чем на 15 дней. Все это приведет к увеличению
опасности паводков в два раз. А значит, в два раза больше станет транспортных аварий и затоплений
прибрежных поселений. Кроме того, в связи с таянием вечной мерзлоты будет повышаться и риск выделения метана из почвы. Метан - парниковый газ, его выделение вызывает повышение температуры
нижних слоев атмосферы. Но это не главное - увеличение концентрации газа скажется на здоровье северян.
Если в 1979 году площадь льдов там составляла 7,2 миллиона квадратных километров, то в 2007
году она сократилась до 4,3 миллиона. То есть почти в два раза. Также почти в два раза сократилась
толщина льда. В этом есть плюсы для судоходства, но при этом возрастают другие риски. В перспективе же, страны с низким уровнем ландшафта будут вынуждены защищать себя от возможного частично125
го затопления. России, ее северных территорий и Сибири, это касается напрямую. Радует только то, что
в Арктике льды тают равномерно, тогда как на южном полюсе лед двигается скачками и вызывает землетрясения.
В последнее время территория Северного Ледовитого океана становится самым частым объектом дискуссий международного сообщества. Многие страны, и не только арктические, имеют прямую
заинтересованность в исходе таких споров, ведь дело идет о дележе крупнейших мировых запасов энергоносителей, что делает данные споры, прежде всего, экономическими. В настоящее время и, следует
считать, следующие лет десять территория Северного Ледовитого океана останется объектом жарких
споров между США, Канадой, Россией, Исландией, Финляндией, Швецией, Норвегией и Данией за
приобретение наиболее широкого экономического влияния на территории этой акватории.
Северный Ледовитый океан стремительно набирает баллы в своей экономической важности всего мирового сообщества. Поэтому нынешняя экономическая ситуация в данной акватории является нестабильной и, как видится, исходя из положений Конвенции ООН по морскому праву и требований Комиссии ООН по границам континентального шельфа, будет продолжаться оставаться таковой еще как
минимум десять лет. Что касается социальной ситуации, то следует сделать вывод, что с продолжением
освоения арктического побережья Северного Ледовитого океана социальная сфера, несомненно, будет
изменяться в лучшую сторону. Однако, для коренного местного населения это скорее всего не станет
хорошей новостью, ведь уже сейчас многие из них лишены возможности заработка на добыче морских
млекопитающих, рыбопродуктов вследствие уменьшения объемов их запасов. Уже в настоящее время
наблюдается заселение данных районов приезжими рабочими, что приводит к тому, что коренные народы переходят в разряд национальных меньшинств даже на родных им территориях. В то же время, широкая экономическая деятельность, часто неконтролируемая, со стороны развитых государств наносит
огромный ущерб местным экосистемам.
Экологическая ситуация в водах Северного Ледовитого океана далека от благоприятной. В
настоящее время перед мировым сообществом встала проблема решения сразу нескольких экологических проблем, связанных с Северным Ледовитым океаном. Первая проблема - массовое истребление
морских биологических ресурсов, исчезновение некоторых видов морских животных, обитающих в
условиях крайнего Севера. Вторая проблема мирового масштаба - повсеместное таяние ледников, оттаивание почвы и переход ее из состояния вечной мерзлоты в размороженное состояние. Третья проблема
- засекреченная деятельность некоторых государств, связанная с испытаниями ядерного оружия. Именно засекреченный характер подобных мероприятий и затрудняет установление истинной картины экологической ситуации в водах Северного Ледовитого океана.
И если одну из экологических проблем - уничтожение некоторых видов морских животных - удалось в
определенной мере решить еще в конце XX века путем установления запретов и ограничений на их истребление, то остальные проблемы - радиационное загрязнение, таяние льдов - до сих пор остаются нерешенными. Кроме того, к уже имеющимся экологическим проблемам в ближайшем будущем может
добавиться еще одна - загрязнение вод океана вследствие развития нефте- газодобывающей промышленности на территории океана. Решение же этих проблем возможно только в совокупности, путем изменения своего отношения к региону всего мирового сообщества, а в особенности тех стран, которые
заняты в настоящее время дележкой вод Северного Ледовитого океана. Именно они, как будущие хозяева определенных территорий должны в первую очередь обратить внимание на экологическое состояние региона. Мы же наблюдаем с их стороны деятельность, которая направлена лишь на изучение геологической природы дна океана с целью удовлетворения своих экономических интересов.
Хотелось бы указать еще на одну проблему столь бурной дискуссии по поводу принадлежности
различных территорий Северного Ледовитого океана. Именно данная дискуссия порождает собой ряд
нерешаемых в настоящее время международных споров, ведет к нарастанию политического противостояния и нетерпимости, демонстрации военного потенциала стран-участников спора, что впоследствии
может сильно сказаться на стабильности международных отношений. Не хотелось бы стать свидетелем
мировой войны с использованием новейших видов оружия.
Атлантический океан — самый изученный и освоенный людьми из всех океанов. Свое название он получил по имени титана Атланта (по греческой мифологии, держащего на своих плечах
небесный свод). В разное время его называли по- разному: "Море за Геракловыми столбами", "Атлантик", "Западный океан", "Море мрака" и т.д. Название "Атлантический океан" впервые появилось в
1507 году на карте Вальд-Земюллера, с тех пор название утвердилось в географии.
126
Границы Атлантического океана по берегам 4-х континентов (Евразии, Африки и обеих Америк)
— естественные, с океанами — условные: на севере с Северным Ледовитым океаном, на западе и востоке соответственно с Тихим и Индийским океанами.
Основной проблемой экологии Атлантики (и, в первую очередь, ее северной акватории) является усиливающееся антропогенное воздействие, которое может иметь необратимые негативные последствия. В целом антропогенное воздействие можно свести к следующему: 1) перелов рыбы
(особенно в последние десятилетия); 2) шумовое загрязнение (геофизическая разведка, буровые
работы, шум винтов судов); 3) нефтяное загрязнение; 4) загрязнение
ядохимикатами; 5) бытовое загрязнение (мусор, канализационные стоки; 6) радиоактивный фон судов; 7) кислотные дожди. Ежесуточно в океан попадает огромное количество веществ в твердом,
жидком и газообразном состоянии.
Сбросы можно классифицировать по 2-м признакам: а) по характеру попадания; б) по видам отходов (загрязнителей). По первому признаку это: регулярные и случайные сбросы; по второму: их химический состав и физическое состояние.
Ежегодно в Атлантический океан и его моря попадает до 1,5 млн. тонн нефти и нефтепродуктов,
огромное количество различных кислот и солей, миллионы тонн твердых веществ (тара, бумага, стекло,
пластмасса, полиэтилен и др.). На дне происходит захоронение радиоактивных отходов в специальных контейнерах. Значительно и тепловое загрязнение Атлантики (особенно ее северной части) из-за
сброса горячих и теплых вод промышленных стоков и ТЭЦ. Кроме того, существует косвенное загрязнение океана, которое возникает при строительстве плотин, водохранилищ. При этом меняется объем стока рек, меняется твердый сток рек, изменяется химический и механический состав
взвесей, попадающих в воды океана.
В связи с создавшейся ситуацией, ряд ученых стран Европы Северной Америки занимаются
вопросами изучения и разработки предельно допустимых норм загрязнения, концентрации тех или
иных веществ. Создание нормативных актов и разработка технических систем очистки стоков
приводит к определенным позитивным результатам.
В США, Канаде, Франции и Великобритании созданы и действуют специальные службы по
борьбе с последствиями аварийных разливов нефти. Нефтяное пятно локализуется по периметру специальными плавучими ограждениями, а затем либо вычерпывается, либо способствует оседанию
нефтяных комков и дно с помощью химикатов. Эти мероприятия необходимы, как в Атлантическом
океане самая большая танкерная наливка — 38% всех нефтяных перевозок (Индийский океан — 34%,
Тихий океан — 28%). Больше всего нефтяных перевозок на международных трассах у берегов Западной и Южной Европы. Например, концентрация нефти в Северном море 0,1-0,5 мг/л, зоне Гольфстрима до 1 мг/л.
В 1972 году по линии ООН была проведена Конференция по проблемам окружающей среды,
на которой было принято, решено провести исследования по изучению нефтяного загрязнении, Мирового океана, в том числе и Атлантического океана. С 1975 по 1978 год Международная океанографическая
комиссия
Всемирная метеорологическая организация (ВМО) организовали экспедиции силами ученых 25 стран. Было проведено более 100 тысяч визуальных наблюдений, взято более 5
тыс. проб воды и грунтов. Заключение было таково: что во всех районах в метровом слое есть нефть в
дисперсном виде. Проблемы охраны океана были затронуты и в докладе Международной комиссии
по окружающей среде (МКОСР) в 1987 году "Наше общее будущее". В последние годы международные организации стали инициаторами создания аквальных заповедных территорий: национальных
парков, резерватов, заповедников.
Создание и расширение национальных охраняемых территорий способствует становлению
и развитию общественных структур охраны аквальных объектов. Пока их мало, но перспективы
обнадеживают, так как необходимость установления особого режима охраны отдельных акваторий
основывается на сознательном отношении людей к богатствам океана. Основными критериями
создания охраняемых аквальных территорий являются: характер и главная цель режима использования данного объекта (абсолютное изъятие из хозяйственной эксплуатации в интересах науки и
культуры) или частичное использование для рекреации, воспроизводства природных ресурсов; степень
сложности охраняемого объекта (природный комплекс в целом или какой- либо из природных ресурсов); продолжительность установленного ограничительного режима.
В настоящее время в Атлантическом океане известны: морской национальный парк "Эверглейдс" (штат Флорида), морской парк "Джефферсон", национальный парк Бак Айленд Риор, где охра127
няется флора и фауна кораллов. Готовится ряд территорий в Средиземном море, в частности, остров
Медиа (Испания), охраняется Лазурный берег Франции. Предусматривается создание аквальных заповедников в Великобритании и Дании. Более 25 лет существует национальное побережье Ассатэ
Айленд, где охраняется барьерный риф и его обитатели. Памятником природы в Коста-Рике объявлен
риф Кахуанта. В странах Южной Америки, только приступают к созданию морских и подводных заповедников. В Венесуэле планируется учредить 5 прибрежных национальных парков и 18 резерватов. У берегов Южной Африки с 1940 года существует 4 резервата по охране лангустов (в бухте
Столовая около Кейптауна). Создаются резерваты у острова Роббен и в бухте Сент-Хеленс.
Индийский океан расположен почти полностью к югу от северного тропика в окружении Африки, Азии, Австралии и Антарктиды. В своей южной части океан имеет широкую связь с Атлантическим
и Тихим океанами. Границы между ними очень условны. На юго-западе граница с Атлантикой проходит от Африки к Антарктиде по меридиану м. Игольного (20° в.д.). На юго-востоке границу с Тихим
океаном обычно проводят от Австралии к Антарктиде вдоль меридиана м. Южного (о. Тасма-ния, 147°
в.д.). Наиболее сложна граница с Тихим океаном на северо-востоке, где она идет от п-ова Малакка к северной оконечности о. Суматра, далее по юго-западным и южным берегам о. Суматра, о. Ява, южным и
восточным берегам Малых Зондских островов, юго-западному побережью о. Новая Гвинея и Торресову
проливу. Индийский океан - третий по площади (76,2 млн. км2) океан на Земле после Тихо-го и Атлантического. Но по своей вели-чине он превосходит крупнейший материк Евразию почти в 1,5 раза. Объем воды составляет 282,6 млн. км2. Средняя глубина 3711 м, максимальная 7729 м (Зондский желоб).
Основные экологические проблемы Индийского океана, как и других частей Мирового океана,
прежде всего, связаны с антропогенными воздействиями на морские экосистемы и серьез-ными повреждениями устойчивости этих природных систем. Среди различных видов загрязнения вод Индийского
океана особое место занимает нефтяное загрязнение. Регион Ближнего и Среднего Востока играет роль
главного "нефтяного крана" в зарубежном мировом хозяйстве. На него приходится более 2/3 всех запасов и 1/3 добычи нефти зарубежного мира. Особенно выделяется бассейн Персидского залива. Экспорт
нефти из стран этого бассейна составляет более 500 млн. т. ежегодно. Главные из морских грузопотоков
нефти начинаются от крупнейших портов Персидского залива и идут к Западной Европе, Северной
Америке и Японии. Наиболее крупные танкеры идут через западную часть Индийского океана вдоль
берегов Африки и его северную часть у берегов Южной и Юго-Восточной Азии, менее крупные нефтеналивные суда направляются через Суэцкий канал. Поэтому именно северные, северо-восточные и западные акватории океана больше всего покрыты нефтяной пленкой. Помимо аварийных ситуаций с
танкерами и эксплуатационных сбросов нефти при их промывке нередко случаются столкновения танкеров с другими морскими судами и повреждения нефтяных платформ, расположенных на шельфе.
Наиболее опасными районами, где сталкиваются интересы судоводителей и разработчиков нефти, где
сходятся морские пути и нефтегазоразработки, являются Персидский и Суэцкий заливы, Зондский и
Бассов про-ливы. Серьезная опасность загрязнения Индийского океана исходит от милитаризации, подготовки войн и самих военных действий. Военные корабли, как правило, избегают экологи-ческого контроля и наносят существенный вред водам океана. До сих пор на дне морей лежит множество судов, затопленных во время различных войн, в частности, ирано-иракской войны. Последний военный конфликт в регионе Персидского залива (иракско-кувейтский) привел к повреждению многих крупнотоннажных танкеров и буровых платформ и в результате к огромному нефтяному загрязнению в заливе.
Опасный характер носит загрязнение Индийского океана тяжелыми металлами, прежде всего
ртутью, свинцом, кадмием. Они попадают в воды океана через атмосферу и с речными стоками и поэтому встречаются повсеместно. Вредно действуют на морские организмы медь, цинк, хром, мышьяк,
сурьма, висмут, содержащиеся как в промышленных, так и в сельскохозяйственных отходах. В отличие
от нефтепродуктов металлы не разрушаются в природе, а только меняют физико-химическое состояние
в той или иной среде и могут накапливаться в морских организмах. К наиболее опасным загрязнителям
относятся ядохимикаты - пестициды и гербициды. США и Великобритания продолжают экспорт ДДТ в
развивающиеся страны, в том числе Индоокеанского региона. Определенный ущерб водам океана
нанесла так называемая "зеленая революция", когда многие страны региона резко расширили использование минеральных удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве. Основная часть государств Индоокеанского бассейна значительно отстают в экономическом отношении от развитых стран мира. Поэтому объемы промышленных и сельскохозяйственных отходов, попадающих в океан, казалось бы, относительно невелики, но развивающиеся страны, в значительной степени, концентрируют так называемые
"грязные производства", а система очистки стоков в океан крайне недостаточна. Быстро растет загряз128
нение океана твердым мусором, который сбрасывается с судов и выносится в океан сточными водами с
суши. Имеются сведения, что на дне Индийского океана захоронено огромное количество контейнеров
со всякого рода токсичными и радиоактивными отходами.
В Индийском океане создаются и уже действуют морские резерваты. Они имеются в Кувейте,
ОАЭ, Египте, Эфиопии, Кении, Бирме, Индии, Шри-Ланке.
Тихий океан — самый большой океан на Земле. Площадь с морями 178,7 млн. км², объём 710
млн. км³, средняя глубина 3980 м, максимальная 11022 м (Марианская впадина). Тихий океан занимает
половину всей водной поверхности Земли, и более тридцати процентов площади поверхности планеты.
Хозяйственная деятельность человека в Тихом океане привела к загрязнению его вод, к истощению некоторых видов биологических ресурсов. Так, к концу XVIII в. были истреблены млекопитающие
- морские коровы (вид ластоногих), открытые одним из участников экспедиции В. Беринга. На грани
истребления в начале ХХ в. находились котики, уменьшилась численность китов. В настоящее время их
промысел ограничен. Большую опасность в океане представляет загрязнение вод нефтью, некоторыми
тяжелыми металлами и отходами атомной промышленности. Вредные вещества разносятся течениями
по всему океану. Даже у берегов Антарктиды в составе морских организмов обнаружены эти вещества.
Океанологи из университетов США вплотную занялись проблемой мусора в Тихом Океане, они
будут изучать плавающий пластиковый мусор. Дело в том, что в большинстве случаем плавающий мусор – это небольшие куски пластмассы и целлофана и исследовать его с помощью спутников из космоса
невозможно. Поэтому океанологи отправляются исследовать эту проблему лично, чтобы узнать какие
экологические последствия это может иметь в будущем.
Пластиковые отходы негативно влияют на жизнь морских существ, но какова сила этого влияния, какова величина концентрации в разных частях океана, какие виды организмов и животных наиболее страдают от пластикового мусора вот что предстоит изучить специалистам в ближайшие недели.
По статистике в среднем приходится около 300-400 тысяч мелких обрывков и обломков на квадратный километр. Для кого-то не вполне ясно много это или мало. Если в море не плавает груда мусора,
которая сбивается в целые острова, то это еще не значит что море чистое. Экспедиции, которые проводились ранее пришли к выводу о том, что в загрязненных участках моря численность зоопланктона
снижается в семь раз. Мелкие обитатели океана поглощают мелкие фрагменты мусора, что в большинстве случаев приводит к гибели животных.
Цифры, приведенные выше, носят несколько относительный характер, так как точно площадь
мусорного пятна в Тихом Океане пока никто точно не определял, как и среднею массу мусора находящуюся в океане. Нынешние прогнозы говорят о том, что в океане в среднем плавает около ста миллионов тонн мусора, но как они распределены по участкам океана не известно.
Мусор в океан попадает из прибрежных свалок – это основной источник загрязнения моря, с кораблей в океан попадает пятая часть мусора не более двадцати процентов. Из-за своей легкости пластик
и полиэтилен не тонет в воде, а плавает на его поверхности. Полимеры стойкие химические соединения
и могут долгое время дрейфовать в водах океана, не подаваясь разложению. Разлагайся бы пластик
быстрее и, возможно, проблемы бы не было, но ученным удается вылавливать из воды полувековые экземпляры мусора.
Система течений в океане подхватывает частички мусора из более активных частей океана и переправляет в более спокойные, из-за чего в разных частях океана разные уровни загрязнения.
Но что делать с мусором ученые пока не знают, и им пока ничего не остается как только собирать данные о них.
Необходимо учитывать, что в странах, выходящих границами или стабильно хозяйствующих на
севере Тихого океана: Канаде, КНР, Республике Корея, КНДР, США, Тайване, Японии, России, - размещено больше половины мировых энергетических мощностей АЭС.
Естественно ожидать, что такая концентрация АЭС, а, следовательно, и РАО (в этом перечне
представлены страны, имеющие и наибольшее в мире количество РАО в оборонной сфере), должна
подтолкнуть названные страны к взаимосвязанному решению "проблемы РАО". Это диктуется необходимостью объединения усилий и по обеспечению радиационной безопасности в пределах субглобальной природной системы севера Тихого океана (Бореальная Пацифика), где система потоков вещества
делает. безопасность всех перечисленных стран в совокупности, зависящей от безопасности каждой из
них в отдельности. Пока конструктивного взаимодействия в этой сфере нет, а "захоронения" РАО осуществляются без учета международных интересов.
129
Благодаря Президенту Джоржу Бушу, созданы три национальных парка в Tихом океане. В общей
сложности защищены 505 775 квадратных километров Тихого океана. Это, наиболее экологически богатых области океана в мире. Первый был создан в 2006 году, в районе Гавайских островов. Второй
морской парк включает Line Islands, изолированный и необитаемый архипелаг в центральном Tихом
океане. Третий - на западе Tихого океана, и охватывает несколько северных Марианских островов и
Марианского желоба, самого глубокого каньона в мире. В этих районах, в океане и на островах обитает
множество морских животных, включая акул, редких китов, птиц и много других животных, наряду с
уникальными кораллами и морскими экосистемами. Почти 60 процентов территории защищены от
негативного влияния человека.
Морские резервации необходимы для сохранения разнообразия морской жизни, которая влияет
на функционирование экосистем. Поскольку истощение рыбных запасов достигло предела и 90 % рыбных запасов исчерпаны из океанов, морские экосистемы на грани краха. Именно поэтому проводится
кампания по созданию глобальной сети морских резерваций с 2004 г.
СРСП № 4. Тема: «Международное сотрудничество в области использования и охраны трансграничных вод».
Цель: изучить международное сотрудничество в области использования и охраны трансграничных вод
Задание. Тезисный конспект + устный ответ + составить список всех международных договоров, конвенций и т.д. в области трансграничного водопользования, упоминаемых в тексте.
Трансграничные водные ресурсы
Вода без границ
По мере ухудшения качества воды или увеличения спроса на нее со временем обостряется конкуренция за воду между ее потребителями. Этот процесс имеет наиболее дестабилизирующие последствия в речных бассейнах, которые пересекают межгосударственные границы. Вместе с тем опыт свидетельствует о том, что во многих ситуациях необходимость делиться водой не только не становится
причиной открытого конфликта, но и стимулирует неожиданное сотрудничество.
Реальные обстоятельства действительно подталкивают к сотрудничеству. В мире имеется 263
международных бассейна, которые пересекают политические границы между двумя или более странами. Эти бассейны, на территории которых живут около 40 процентов мирового народонаселения, охватывают примерно половину площади земной поверхности. На них приходится около 60 процентов
имеющейся на земле пресной воды. Международные бассейны частично захватывают территорию 145
стран, а территория 21 государства полностью входит в международные бассейны.
Истощение и деградация пресной воды, обусловленные стремительным ростом народонаселения
и нерациональным управлением процессом развития, во многих странах уже вызывают серьезные трения между основными водопользователями — крестьянами, промышленностью и городскими потребителями. Водотоки, пересекающие национальные границы, приобретают все более важное стратегическое значение.
У каждой страны имеются очевидные мотивы для забора и использования воды там, где она
находится под ее политическим контролем. В то же время непосредственного стимула к сохранению
или охране запасов в интересах пользователей, находящихся за национальными границами, не существует. Кроме того, отчасти потому, что во многих местах реки или озера являются ключевым компонентом национального самосознания, владение и контроль над водотоками рассматривается как жизненно важный фактор защиты национальных интересов.
Помимо загрязнения, наибольшую озабоченность стран, расположенных в нижних частях течения рек, вызывают крупные плотины или отводные каналы, которые сооружаются для целей водоснабжения, орошения, получения гидроэнергии или борьбы с наводнениями, поскольку они могут уменьшать количество воды, достигающей территории таких «низовых» стран или моря, а также влиять на
состояние экосистем вдоль речного русла. В результате управленческих усилий, нацеленных на удовлетворение спроса со стороны всех пользователей, даже такие крупные реки, как Ганг и Колорадо, вообще
не доходят до моря в определенные времена года. Практически весь объем воды в реке Колорадо забирается и используется, что чревато серьезными экологическими последствиями для земельных ресурсов
и ведет к сокращению объема питательных веществ, попадающих в море, а значит и сокращению рыбных запасов.
Учитесь делиться
130
Несмотря на сложность этих проблем, имеющиеся данные позволяют утверждать, что споры вокруг воды можно урегулировать дипломатическими методами. За последние 50 лет имело место лишь
37 приведших к применению насилия ожесточенных споров из-за водных ресурсов, тогда как в этот же
период было подписано 150 связанных с этими ресурсами договоров. Государства высоко ценят эти соглашения, поскольку они позволяют повысить уровень стабильности и предсказуемости международных отношений. Действительно, история международных договоров по вопросам водных ресурсов уходит в далекое прошлое: еще в 2500 году до Р.Х. два шумерских города-государства Лагаш и Умма заключили соглашение, положившее конец спору из-за воды в реке Тигр, которое часто называют самым
ранним известным международным соглашением в истории человечества. С тех пор сформировался
обширный корпус договоров, связанных с водными ресурсами. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации за период с 805 года после Р.Х. по настоящее время было заключено более 3600 договоров, касающихся международных водных ресурсов. Большинство из этих договоров
связаны с судоходством и демаркацией границ. В прошлом столетии основное внимание в рамках переговоров и процессе подготовки договоров стало уделяться уже не вопросам судоходства, а использованию, освоению, охране и сохранению водных ресурсов.
Международно-правовые договоренности о совместном пользовании водными ресурсами заключались подчас между злейшими врагами и выполнялись даже в периоды конфликтов, связанных с другими проблемами. Вьетнам, Камбоджа, Лаос и Таиланд при поддержке Организации Объединенных
Наций с 1957 года осуществляют сотрудничество в рамках Комиссии по реке Меконг, ранее известной
под названием «Комитет по Меконгу», которое продолжалось на уровне технических обменов даже в
годы войны во Вьетнаме. С 1955 года Израиль и Иордания при участии Соединенных Штатов регулярно проводят переговоры о совместном пользовании водами реки Иордан, хотя до последнего времени
эти страны юридически находились в состоянии войны друг с другом. Комиссия по реке Инд, созданная
при поддержке Всемирного банка, пережила две войны между Индией и Пакистаном. В феврале 1999
года в целях борьбы с нищетой и стимулирования экономического развития в регионе на основе поощрения справедливого распределения общих водных ресурсов и получаемых благодаря им благ была достигнута договоренность по бассейну Нила, где живут более 160 млн. человек и находятся 10 стран. Эта
инициатива, поддержанная Всемирным банком и Программой развития Организации Объединенных
Наций, представляет собой переходный механизм, который будет действовать до учреждения постоянной системы. Все девять стран бассейна реки Нигер согласовали рамки для учреждения аналогичного
партнерского механизма.
Эти примеры иллюстрируют важное значение двух элементов международного сотрудничества
по вопросам водных ресурсов: необходимости в наличии структуры, которая эффективно развивала бы
процесс постепенного налаживания взаимодействия; и наличия располагающей достаточными финансовыми ресурсами третьей стороны, пользующейся доверием все заинтересованных групп. Процесс обсуждения нередко занимает длительное время: для достижения соглашения по Инду понадобилось 10
лет; по Гангу — 30 лет; а по Иордану — 40 лет, что было связано с необходимостью укрепления доверия и формирования чувства собственной ответственности за процесс у задействованных стран. Поскольку этот процесс часто бывает длительным, решающее значение приобретает финансовая поддержка. Несмотря на важность этой проблемы, доноры вносят лишь небольшую долю в общем объеме помощи на цели управления водными бассейнами.
Необходимо сделать больше
Наличие более чем 3 600 соглашений и договоров — это само по себе достижение, однако при
более внимательном их рассмотрении в глаза бросаются их серьезные недостатки. Больше всего не хватает реально работающих положений о мониторинге, механизмах принуждения и конкретном порядке
распределения водных ресурсов, учитывающих изменчивость водных потоков и изменения потребностей.
Одним из международных документов, непосредственно посвященных совместному пользованию водными ресурсами, является заключенная в 1997 году Конвенция о праве несудоходных видов
использования международных водотоков. В ней закреплены два ключевых принципа, которые должны
определять поведение государств в отношении общих водотоков: «справедливое и рациональное использование» и «обязанность не причинять существенного вреда» соседям. Тем не менее, страны сами
должны определять, что именно означают эти термины в контексте их конкретных водосборных районов. Для вступления в силу Конвенции необходимо, чтобы ее ратифицировали не менее 35 стран; до
настоящего времени ее ратифицировали лишь 12 стран.
131
Специалисты сходятся во мнении, что соглашения по международным водотокам должны быть
более конкретными и предусматривать меры, обеспечивающие обязательное выполнение заключенных
договоров, а также включать детально проработанные механизмы разрешения конфликтов на случай
возникновения споров. Для улучшения сотрудничества также требуется четкое и одновременно гибкое
распределение воды и определение стандартов ее качества с учетом гидрологических явлений, изменений динамических параметров бассейна и общественных ценностей. Наконец, в процессе освоения
международных водотоков может возникнуть необходимость в определенных компенсационных механизмах, например выкупа прав на воду.
Право на воду
Без воды невозможна жизнь человека. Она нужна для поддержания здоровья и выживания, приготовления пищи и экономической деятельности. Вместе с тем сегодня весь мир стоит на пороге чрезвычайной ситуации, когда более 1 млрд. человек лишены доступа к необходимым для жизни количествам чистой воды, а более 2 млрд. человек не имеют доступа к адекватной санитарии, что является
главной причиной связываемых с водой болезней. Участники идущих на международной арене обсуждений нередко утверждают, что признание права на воду в качестве одного из прав человека может
стать важнейшим шагом в направлении решения проблем предоставления населению этого наиболее
элементарного компонента жизнеобеспечения.
В обсуждениях, связанных с водой как одним из прав человека, часто подчеркивается, что наличие воды является одним из необходимых предварительных условий осуществления всех других общечеловеческих прав. Отмечается, что без равноправного доступа к соответствующей минимальным требованиям чистой воде другие признанные права, например, право на адекватный с точки зрения здравоохранения и благополучия уровень жизни, а также гражданские и политические права останутся недостижимыми. Широко признается, что текст первоначальной Декларации прав человека, сыгравшей роль
фундамента, на котором были основаны тексты последующих деклараций, не задумывался как исчерпывающий по своему охвату, а был призван отразить составные элементы адекватного уровня жизни.
Отсутствие в нем упоминания о праве на воду как эксплицитной нормы в большей степени объясняется
самой сущностью воды; подобно воздуху, она воспринималась авторами Декларации как столь очевидная основа бытия, что эксплицитное включение права на нее не было сочтено целесообразным.
Многие лица, ответственные за формирование политики, и правозащитники призывают признать
право на воду в качестве одного из прав человека, рассматривая эту меру в качестве важного шага, который обеспечит практические действия в интересах тех, кто страдает от отсутствия или нехватки чистой воды. Они полагают, что возникновение в результате такого признания права на воду юридического обязательства побудит правительства развивающихся стран и стран-доноров провести реальные преобразования в национальной политике и стратегиях предоставления помощи и распределения ресурсов
и послужит для гражданских групп более прочным основанием для оказания давления на правительства. Кроме того, некоторые критики расширяющейся приватизации услуг водоснабжения во всем мире
считают, что признание права на воду сделает более убедительными их аргументы в пользу усиления
роли государственного сектора как противовеса стремящимся только к извлечению прибыли корпорациям в удовлетворении столь важной потребности .
Решение Организации Объединенных Наций
В ноябре 2002 года Комитет по экономическим, социальным и культурным правам Организации
Объединенных Наций подтвердил, что доступ к достаточным количествам чистой воды для личных и
бытовых нужд является одним из основополагающих общечеловеческих прав каждого человека. В своем замечании общего порядка № 15 об осуществлении статей 11 и 12 Международного пакта об экономических, социальных и культурных правах Комитет отметил, что «право человека на воду является
обязательным условием для жизни в условиях соблюдения человеческого достоинства. Это право является непременным условием для осуществления других прав человека». Хотя это замечание общего порядка не является юридически обязательным документом для 146 государств, ратифицировавших Международный пакт, оно нацелено на содействие осуществлению Пакта и его поощрение и имеет вес и авторитет «рекомендательных правовых норм».
Это замечание также подтверждает тот факт, что государства — участники Международного
пакта обязаны постепенно обеспечить осуществление без какой-либо дискриминации права на воду, которое означает, что каждый человек вправе рассчитывать на достаточное количество доступной как по
цене, так и физически, безопасной и приемлемой воды для личных и бытовых нужд. В соответствии с
замечанием, это право, как и все другие предусмотренные в Пакте права, должно быть практически реа132
лизуемым, поскольку все государства-участники контролируют широкий диапазон ресурсов, включая
воду, технологии, финансовые средства и международную помощь.
В этом решении уточняется, что понятие «адекватность воды» не должно интерпретироваться
узко, сугубо с использованием количественных и технических параметров. Вода должна рассматриваться как общественное и культурное благо, а не только как, прежде всего, экономический сырьевой ресурс. Этим данное замечание отличается от решений, принятых на ряде международных форумов по
воде в 90-е годы ХХ века, в которых вода рассматривалась как экономический сырьевой ресурс, что
свидетельствует о переходе к рыночным подходам, обеспечивающим учет реальной себестоимости воды, уменьшение субсидий и возможности подключения частного сектора к водоснабжению населения.
Решения, принимавшиеся ранее
Хотя право на доступ к чистой воде является одним из предварительных условий реализации
многих прав, предусмотренных в принятых ранее международных правозащитных соглашениях, непосредственно вода упоминалась только в Конвенции о правах ребенка. В ней право на чистую питьевую
воду рассматривается как элемент права на максимально достижимый уровень здоровья.
Начиная с 70-х годов ХХ века проблемы доступа к базовым ресурсам и прав на воду рассматривались на ряде международных конференций по проблемам окружающей среды и водным ресурсам.
Участники эпохальной Конференции Организации Объединенных Наций по водным ресурсам, которая
прошла в Мар-дель-Плате в 1977 году, договорились, что все люди имеют право на доступ к питьевой
воде для удовлетворения своих элементарных потребностей. В принятую в 1986 году Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций Декларацию о праве на развитие было включено обязательство государств обеспечивать равенство возможностей для всех в области доступа к базовым ресурсам. В Декларации вода имплицитно включена в категорию базовых ресурсов, так как в ней утверждается, что сохраняющаяся недостаточная занятость, из-за которой миллионы людей «лишены достаточного доступа к таким элементарным ресурсам, как продукты питания, вода, одежда, жилье и лекарства»,
представляет собой грубое «массовое нарушение прав человека».
Концепция удовлетворения базовых потребностей в воде получила дальнейшее развитие в ходе
проходившей в 1992 году в Рио-де-Жанейро Встречи на высшем уровне «Планета Земля», где она была
распространена на экологические аспекты: «При освоении и использовании водных ресурсов первоочередное внимание следует уделять удовлетворению основных потребностей и обеспечению сохранности
экосистем. При превышении этих потребностей с водопользователей должна взиматься надлежащая
плата».
В Плане выполнения решений, принятом на Встрече на высшем уровне в Йоханнесбурге в 2002
году, правительства также обязались «обеспечить использование всего набора инструментов политики,
включая регулирование, мониторинг ... и механизм возмещения затрат на водохозяйственные службы,
при этом цели, связанные с возмещением затрат, не должны становиться препятствием для доступа
бедных людей к безопасной воде ...».
Таким образом, хотя мировые лидеры признали, что право на доступ к питьевой воде является
одним из основных прав человека, они также признают, что в отношении использования воды свыше
базового уровня должен применяться принцип возмещения расходов. Системы водоснабжения не будут
устойчивыми без инвестиций, необходимых для технического обслуживания и расширения охвата сетей
в целях удовлетворения потребностей развития и растущего населения.
Обеспечение людей во всем мире водой и санитарией — это грандиозная задача, для решения
которой нужны деньги. Вопрос о том, кто лучше всего справляется с этой задачей — государство или
частный сектор, активно обсуждается специалистами по формированию политики, экспертами и гражданскими группами. Ниже приводится информация, имеющая определенное отношение к предмету этих
споров, и излагаются основные аргументы их участников.
Для обеспечения безопасной питьевой водой и санитарией всех, кто лишен сегодня этих благ,
требуются значительные инвестиции, общемировой объем которых, по оценкам, должен достигать 14–
30 млрд. долл. США в год в дополнение текущим среднегодовым ассигнованиям в размере 30 млрд.
долл. США. Как и в случае с другими инфраструктурными услугами, например электроснабжением,
электросвязью и транспортом, большинство развивающихся стран опираются на государственное коммунальное хозяйство, финансирующее водопроводные и канализационные сети и обеспечивающее их
функционирование. Тем не менее, в связи с ограниченностью финансовых и людских ресурсов государственный сектор зачастую работает с низкой производительностью, а предоставляемые им услуги отличаются низким качеством и недостаточностью охвата. По данным Всемирного банка только техниче133
ская неэффективность систем энергоснабжения, водоснабжения, автодорожных и железнодорожных
сетей в начале 90-х годов ХХ века нанесла мировой экономике ущерб, оцениваемый в 55 млрд. долл.
США в год, что равно 1 проценту ВВП всех развивающихся стран вместе взятых, составляет четвертую
часть ежегодного объема их инвестиций в развитие инфраструктуры и в два раза превышает ежегодные
расходы на финансирование сооружения и эксплуатации инфраструктуры.
Во второй половине 80-х годов ХХ века, откликаясь на призывы международных кредиторов,
многие страны во всем мире стали опираться на частный сектор, который привлекался как для эксплуатации имеющихся объектов инфраструктуры, так и для финансирования строительства новых инфраструктурных активов. Утверждалось, что опыт частного сектора в областях финансирования и управления может обеспечить повышение качества и увеличение объема инфраструктурных услуг. Появлялась
возможность задействования частных финансовых ресурсов и расширения охвата населения услугами и
одновременно облегчения бремени, ложащегося на скудные ресурсы государства.
В развивающихся странах услуги в области водоснабжения и санитарии часто субсидируются,
традиционно с помощью прямых выплат коммунальным предприятиям, а соответствующие государственные расходы покрываются за счет общего налогообложения. Нынешний ежегодный объем инвестиций развивающихся стран в сектор водоснабжения и санитарии составляет примерно 15 млрд. долл.
США. По данным Всемирного банка правительства покрывают почти 75 процентов финансирования, а
частный сектор — около 11 процентов, тогда как остальные 14 процентов финансирования поступают
от внешних учреждений в форме помощи.
Распространено мнение, согласно которому вода считается общим достоянием и базовой потребностью, которую лучше всего и с весьма невысокими расходами может удовлетворять государственный
сектор. Поэтому потребителям редко приходится полностью оплачивать себестоимость воды. Даже там,
где промышленные пользователи платят по существующим тарифам, такие тарифы обычно рассчитываются на основе средних затрат и без учета реальной стоимости внешних факторов, таких, как необходимость очистки сточных вод, а также издержек неиспользованных возможностей, например выгод,
утраченных из-за невозможности альтернативного использования водных ресурсов. Основным результатом применения этого подхода является значительная недооценка и нерациональный расход воды,
несмотря на все больший дефицит водных ресурсов во всем мире. Не получая компенсации за понесенные расходы, правительства развивающихся стран обычно не могут изыскать достаточно средств для
расширения сетей услуг в целях охвата ими всех нуждающихся, и лишенные таких услуг неимущие нередко вынуждены прилагать значительные усилия для доставки в дом воды и, рискуя собственным здоровьем, использовать небезопасные ее источники. Некоторые сторонники приватизации систем водоснабжения и санитарии утверждают, что благодаря ей можно решить некоторые из вышеупомянутых
проблем. В настоящее время частный сектор обеспечивает водой лишь 7 процентов мирового народонаселения. Предполагается, что к 2015 году этот показатель увеличится более чем вдвое. Сегодня объем
услуг, предоставляемых частным сектором в сфере управления водными ресурсами, оценивается в 200
млрд. долл. США в год, однако согласно прогнозам Всемирного банка к 2021 году этот показатель достигнет 1 трлн. долл. США.
Растущее недовольство
Тем не менее увеличение доли частного сектора в общем объеме услуг водоснабжения и санитарии вызывает растущее недовольство. В частном секторе иногда наблюдаются те же явления, которые
инкриминируются государственным компаниям, а именно загрязненность поставляемой воды опасными
веществами, утечки из труб, которые не ликвидируются неделями, и, что вызывает наибольшую тревогу, рост цен, в результате которого неимущим нередко приходится выбирать между пищей и водой. В
третьем по величине городе Боливии Кочабамбе после передачи в 1999 году городского водопровода в
управление частному консорциуму цены увеличились на 35 процентов, что стало причиной многочисленных демонстраций протеста. Менее чем через год после этого контракт с частной компанией по водоснабжению был расторгнут.
Даже попытки правительств некоторых развивающихся стран взять на вооружение подходы,
традиционно использовавшиеся частным сектором, привели к плачевным результатам. Когда в 2000 году правительство Южной Африки попыталось отменить субсидии на воду, миллионы неимущих оказались вынуждены пользоваться водой из загрязненных рек и озер, что привело к одной из самых крупных эпидемий холеры в истории этой страны.
Эти примеры подтверждают два распространенных мнения — что участие частного сектора приводит к обогащению кучки людей за счет широких масс и что вода течет в сторону тех, кто способен
134
платить за нее. Критики утверждают, что в попытке выглядеть привлекательнее конкурентов при участии в конкурсах на долгосрочные контракты частные компании нередко недооценивают стоимость
эксплуатации водопровода. Заполучив контракт и приступив к эксплуатации системы, они стремятся к
извлечению прибыли и для этого сокращают штаты и технико-эксплуатационные расходы и/или повышают цены. Другие противники приватизации указывают на то, что водопользование является одним из
прав человека и что все люди должны быть обеспечены равноправным и адекватным доступом к воде
на некоммерческой основе. Водоснабжение не должно доверяться коммерческим предприятиям.
Поиск решений
Вместе с тем, кто бы ни распоряжался этим важнейшим ресурсом, кто-то должен и платить за
услуги водоснабжения и санитарии — потребитель или налогоплательщик. Некоторые специалисты
утверждают, что частные предприятия, которые во многих случаях могут более эффективно выявлять
пробелы и предоставлять необходимые услуги, должны играть здесь активную роль. Однако взаимодействие с частным сектором вовсе не означает, что правительство может или должно просто перекладывать управление национальными водными ресурсами на частный сектор и позволять фактору прибыли играть доминирующую роль в определении своего курса. Напротив, такое взаимодействие подразумевает диалог между правительством, частным сектором и всеми потребителями, целью которого является изыскание обеспечивающих равноправие и экологически обоснованных решений.
В этом процессе может вырабатываться широкий диапазон взаимосвязей, в котором роль частного сектора может значительно варьироваться. Правительства могут преобразовывать свою роль эксклюзивного финансового спонсора и поставщика инфраструктурных услуг в функцию координации и регулирования услуг, предоставляемых частными компаниями. При этом контракты должны тщательно
прорабатываться на предмет обеспечения надлежащего баланса между минимальными стандартами и
штрафными санкциями, равно как и стимулами. В любом случае правительство должно осуществлять
как надзор, так и общее регулирование.
Оптимизация ценообразования на воду правительствами — это еще одно возможное предлагаемое решение. Однако разработка схем ценообразования, обеспечивающих учет социальных, технических, экономических и экологических составляющих, представляет собой нелегкую задачу. Один из вариантов, который опробуется в некоторых странах, предусматривает оплату из государственного бюджета части счетов за пользование водой неимущими домашними хозяйствами, определяемыми как таковые на основе установленных критериев, в форме прямого субсидирования. Вся вода, потребляемая
свыше минимального базового объема, должна оплачиваться потребителями по прогрессивным тарифам из расчета за каждую единицу. Это позволит предотвратить возникновение ситуации, когда цена
воды неизбирательно занижается по сравнению с ее себестоимостью.
СРСП № 5. Тема: «Безотходные и малоотходные технологии».
Цель: познакомиться с безотходными и малоотходными технологиями.
Задание: составить блок-схему «Концепция безотходного производства» + заполнить таблицу «Основные направления безотходного производства» (форму таблицы разработать самостоятельно).
По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий.
Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального
использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
«Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором
все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую
среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе
абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет. Однако отходы
не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы
должны выработать критерии ненарушенного состояния природы.
Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным
производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на
окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е.
ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сы135
рья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.
Концепция безотходного производства.
1. Критерии безотходности.
В соответствии с действующим в России законодательством предприятия, нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть реконструированы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.
Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном производстве может направляться на длительное хранение или захоронение? В этой связи в ряде отраслей
промышленности России уже имеются количественные показатели оценки безотходности. Так, в цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности, определяемые долей полезных
веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству. В ряде случаев он уже превышает 80%.
В угольной промышленности введен коэффициент безотходности производства: Kбп = 0.33 *
( Кбт + Кбж + Кбг), где Кбт, Кбж, Кбг — коэффициенты использования соответственно породы,
образующейся при горных работах, попутно забираемой воды при добыче угля (сланца) и использования пылегазовых отходов.
Как известно, добыча угля является одним из самых материалоемких и экологически сложных в
народном хозяйстве процессов. Для этой отрасли установлено, что производство является безотходным (правильнее — малоотходным), если коэффициент безотходности превышает 75%. В
случае использования наряду с вновь образующейся породой отвалов прошлых лет, коэффициент
безотходности может быть более 100%.
Вероятно, в первом приближении для практических целей значение коэффициента безотходности (или коэффициента комплексности), равное 75% и выше, можно принять в качестве количественного критерия малоотходного, а 95% — безотходного производства и в ряде других материалоемких отраслей народного хозяйства. При этом, безусловно, должна учитываться токсичность отходов.
Безотходная технология — это идеальная модель производства, которая в большинстве случаев в
настоящее время реализуется не в полной мере, а лишь частично (отсюда становится ясным и термин «малоотходная технология»). Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные заводы перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и цемент по практически безотходным технологическим
схемам. Причем эксплуатационные затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового сырья, на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.
2. Принципы безотходных технологий.
При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших организационных,
технических,
технологических,
экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.
Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или
производство рассматривается как элемент динамичной системы — всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы
в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно- экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных,
социальных и природных процессов.
Другим важнейшим принципом создания безотходного производства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в
среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее
время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно
при переработке комплексных руд.
136
Конкретные формы реализации принципа комплексности в первую очередь будут зависеть от
уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства,
производственного комплекса и эколого-экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим
примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений
энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного
ее использования.
К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду
с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства.
Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как
атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.
Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов
сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых
экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные
отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию
производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков — отхода производства
серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента.
Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков — медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки
пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим
использованием железа.
Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и рациональным освоением природных ресурсов, необходимо выделить главные направления создания мало- и безотходных
производств. К ним относятся комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование существующих и разработки принципиально новых технологических
процессов и производств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных
циклов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.
3. Требования к безотходному производству.
На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:
 осуществление производственных процессов при минимально возможном
числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них
образуются отходы, и теряется
сырье;
 применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно
использовать
сырье и энергию;
 увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;
 интенсификация производственных процессов, их оптимизация и
автоматизация;
 создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с
технологией позволяет полнее использовать энергию химических
превращений, экономить энергоресурсы,
137
сырье и материалы и увеличивать
производительность агрегатов. Примером такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.
Основные направления безотходного производства.
При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно.
По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться.
Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже
существует в целых отраслях, однако доля его пока мала. О каких новых технологиях можно вести
разговор, если с 1985 г. — начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие
при переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных фондов все больше
увеличивается, в отдельных производствах составляет 80—85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.
Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотходного и малоотходного производства,
ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель.
Все-таки, современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на
себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся отходов.
Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.
Энергетика.
В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие,
как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в
отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.
Горная промышленность.
В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии по полной утилизации
отходов, как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь
при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять
гидрометаллургические методы переработки руд.
Металлургия.
В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:
 вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение
выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;
 при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт,
дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных
ресурсов;
 переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное
увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;
 резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;
 повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;
 широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических
производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;
138

утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем
внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа — окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;
 на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого сокращения
объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;
 разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях
высокоэффективного
очистного оборудования, а также аппаратов контроля
разных параметров загрязненности
окружающей среды;
 быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и
безотходных
процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы
получения стали, порошковую
металлургию, автогенные процессы в цветной
металлургии и другие перспективные технологические процессы,
направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;
 расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в
целях экономии
энергии и материалов, а также контроля образования
отходов и их сокращения.
Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.
В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупныхмасштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление ивосстановление с применением кислорода,
азота и воздуха; электрохимическиеметоды, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей;биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органическихпродуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.
Машиностроение.
В машиностроении в области гальванического производства следуетнаправлять научноисследовательскую деятельность и разработки наводоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды иизвлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов ширевнедрять получение деталей из пресс-порошков.
Бумажная промышленность.
В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрятьразработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдаваяпредпочтение созданию замкнутых и
бессточных систем промышленноговодоснабжения; максимально использовать экстрагирующие
соединения:содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и
озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые
продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.
Переработка и использование отходов.
Отходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, химических соединений,
образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Отходы потребления — изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.
Отходы производства и потребления являются вторичными материальными ресурсами (ВМР), которые в настоящее время могут вторично использоваться в народном хозяйстве.
Отходы бывают токсичные и опасные. Токсичные и опасные отходы — одержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах или в таких концентрациях, что они представляют потенциальную опасность для здоровья человека или окружающей среды.
Следует также выделить проблемы, связанные с образованием твердых бытовых отходов
(ТБО) и осадков сточных вод.
Большая доля загрязнения окружающей среды — неорганизованные свалки вокруг садовых кооперативов и дачных участков. Во многих городах в каждом дворе, вокруг каждого дома образовались
139
огромные «залежи» не убираемых и гниющих месяцами бытовых отходов. В ряде городов случайно
были обнаружены подземные озера масел, дизельного топлива.
Проблема переработки скапливающихся отходов становится в современных условиях одной из
первоочередных проблем, которые необходимо решать немедленно для сохранения окружающей
среды и своего собственного здоровья.
СРСП № 7. Тема: «Тепловое загрязнение ОС».
Цель: рассмотреть причины, последствия теплового загрязнения ОС.
Задание: таблица + 10 тезисов.
Источник теплового
загрязнения
Эколого-экономические
последствия
Пути решения проблемы
В настоящее время антропогенное воздействие на биосферу достигло планетарных масштабов
(Яншин, 1998). Производственно-хозяйственная деятельность человека видоизменяет природные потоки вещества и энергии, вызывая глобальные эффекты последствия во всех основных средах Земли.
Значительная доля промышленной деятельности человека связана с получением энергии, что сопровождается выделением большого количества тепла, лишь часть которого может быть использована.
Избыток тепловой энергии по существующим технологиям должен быть выведен из технологического
цикла. Традиционно для целей охлаждения используется вода, попадающая в конечном итоге в природные водоёмы, поэтому локальное тепловое загрязнение имеет неуклонную тенденцию увеличиваться с
ростом промышленности. Известно, что до 80 % электроэнергии в промышленно развитых странах вырабатывается ТЭС и АЭС. Экологические изменения биоты возникающие в зонах сильного подогрева
достаточно хорошо освещались в литературе. Высокие значения подогрева обычно достаточно однозначно действуют на природные сообщества, вызывая как минимум, резкое обеднение видового состава, нередко сопровождаются изменением продуктивности сообщества, нарушениями жизненного цикла
массовых видов планктонных и бентосных организмов. Обычно исследователями рассматривается действие довольно значительного подогрева над фоновой (выше 5°С) и игнорируется возможный эффект
слабого подогрева на экосистемы водоёмов охладителей.
Температура является одним из определяющих факторов для биоты. В литературе всё шире обсуждается вопрос о грядущих климатических перестройках, обусловленных накоплением в атмосфере
парниковых газов антропогенного происхождения. Изменение температуры при этом происходит медленно с небольшим нарастанием. Поэтому изучение влияния слабого подогрева представляет особый
интерес как прототип возможных изменений в биоценозах, под влиянием возможного потепления климата.
Проблемы сброса подогретых вод в естественные водоёмы интенсивно изучалась в США с 60-х годов.
В СССР первым научным учреждением, приступившим к исследованию в этой области был Институт
гидробиологии АН УССР, где в основном л изучались небольшие озёра и водохранилища площадью от
4 до 15 км . Исследование крупных водохранилищ были начаты ИБВВ АН СССР.
В 1967 году ИБВВ приступил к работам по многосторонней программе на Иваньковском водохранилище, площадью 327 км2. В 70-х годах группой Горьковского отделения "Теплоэлекторопроэкта"
начались исследования на Горьковском л водохранилище, площадью 1300 км . Исследование этих водохранилищ, а также других водоёмов - охладителей занимался также Институт озёрного и речного
рыбного хозяйства (ГосНИОРХ) (Мордухай - Болтовской, 1975, Биологические ресурсы ., 1985, Особенности гидробиологического ., 1989, Лаврентьева, 1990, Лаврентьева и др., 1995).
Наиболее полные многолетние исследования проводились на Конаковской ГРЭС (Бергельсон,
1974, Бергельсон и др., 1970, Бойцов, 1971, 1972, 1975, Горобий, 1977а, б, Девяткина, Мордухай - Болтовской, 1971, 1974, Ривьер, 1975, Ефимова, 1974, Жгарева и др., 1979, Поддубная, 1971, Филон, 1971),
Костромской ГРЭС (Сулимов, 1974, 1977; Елагина, 1974, 1977; Скальская, 1974, Житенева, 1976), Приднепровской ГРЭС (Пидгайко и др., 1970, Журавель, 1971), Трипольской ГРЭС (Пидгайко, 1974, Поливанная, Сергеева, 1974), Литовской ГРЭС (Астраускас, Рачунас, 1975, Астраускас, Лукшене 1974, 1975,
Лукшене 1978; Вибрицкас и др., 1986, Рачюнас, 1973), водоёмах-охладителях Урала (Раимова, 1998,
Матюхин идр., 1992, Любимова и др, 1989, Любимова, 1989, Проблема стабилизации., 2001).
140
Менее изучен слабый подогрев, и его последствия оцениваются как незначительные. В то же
время его воздействие, несомненно. Особенно мало изучены механизмы его воздействия на популяционно-динамические и другие показатели на популяционном уровне. При слабом подогреве могут проявиться и другие последствия сброса вод ТЭЦ, ведущие либо к угнетению (токсический сток), либо к
стимулированию биологических процессов в водоёме. Эти эффекты ранее не рассматривались ввиду
сложности их оценки. Воздействие ТЭС на структуру и функционирование экосистем водоёма охладителя носит синергичный характер, что в определённой мере затрудняет выявления главного фактора подогрева (Мордухай - Болтовской, 1975а, б).
Тепловое загрязнение – изменение температуры среды в связи с выбросами нагретых или охлажденных
газов, воздуха, воды в окружающую среду. Примером могут служить выпуски теплых вод от различных
энергетических установок (тепловые, атомные станции, котельные) в водные объекты.
Повышение температуры оказывает существенное влияние на термический и биологический режимы в водных объектах, нарушаются условия нереста рыб, повышается зараженность их паразитами,
снижается количество растворенного кислорода и т.д.
Источниками повышения температуры грунтов являются подземное строительство, прокладка
коммуникаций. Повышение температуры грунтов стимулирует деятельность микроорганизмов, которые
являются агентами коррозии различных коммуникаций.
Повышение температуры в водоемах пагубно влияет на жизнь водных организмов. В процессе
эволюции холоднокровные обитатели водной среды приспособились к определенному интервалу температур. Для каждого вида существует температурный оптимум, который на определенных стадиях
жизненного цикла может несколько изменяться. В каких-то пределах эти организмы способны приспосабливаться к жизни при более высоких или более низких температурах. Если организм живет в условиях самых высоких значений присущего ему температурного интервала, он настолько к ним приспосабливается, что гибель его может наступать при температурах несколько более высоких, чем для организма, постоянно живущего в условиях более низких температур. Большая часть водных организмов
быстрее приспосабливается к жизни в более теплой воде, нежели в более холодной. Однако способность к адаптации не имеет абсолютных максимальных или минимальных пределов и меняется в зависимости от вида.
В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды.
Но если в результате сброса в реки и озера горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, то времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.
Тепловой шок — это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоемы
нагретых стоков могут быть и иные, более серьезные, последствия. Одним из них является влияние на
процессы обмена веществ. Согласно закону Ван Хоффа, скорость химической реакции удваивается с
увеличением температуры на каждые 10 °С. Поскольку температура тела холоднокровных организмов
регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В свою очередь, это повышает их потребность в
кислороде. В результате же возрастания температуры воды содержание в ней кислорода падает. Нехватка кислорода вызывает жестокий физиологический стресс и даже смерть.
В летнее время повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать 100%ную гибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у южных границ температурного
интервала. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб — вызвать
несвоевременный нерест, нарушить миграцию. Если разрушающая сила электростанций превышает
способность видов к самовосстановлению, популяция приходит в упадок.
Таким образом, повышение температуры воды способно нарушить структуру подводного растительного
мира. Характерные для водоемов с холодной водой водоросли заменяются более теплолюбивыми и при
возрастании температур постепенно ими вытесняются — вплоть до полного исчезновения.
Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоем органических и минеральных
веществ (смыв удобрений с полей, навоза с ферм, бытовые стоки), происходит процесс эвтрофикации, т.
е. резкого повышения продуктивности водоема. Азот и фосфор, служа питанием для водорослей, в том
числе микроскопических, позволяют последним резко усилить свой рост. Размножившись, они начинают закрывать друг другу свет, в результате чего происходит их массовое отмирание и гниение. Процесс
141
сопровождается ускоренным потреблением кислорода: он может оказаться полностью исчерпанным, а
это грозит гибелью всей экосистемы.
Кроме того, что электростанции способны изменять среду обитания водных организмов, они могут оказывать на них и физическое влияние. Соленая вода, использующаяся для охлаждения, оказывает
значительное коррозирующее влияние на металлические поверхности и вызывает высвобождение ионов
металлов, особенно меди, в воду. Ракушечные животные накапливают медь в таких количествах, что
становятся опасными при использовании их в пищу.
Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоемов наносят огромный вред
природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущерб в результате теплового загрязнения можно условно разделить на несколько направлений:
• экономический (потери вследствие снижения продуктивности водоемов, затрат на ликвидацию последствий от загрязнения);
• социальный (эстетический ущерб вследствие деградации ландшафтов);
• экологический (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический
ущерб).
Технологические пути решения проблемы охлаждения на электростанциях.
Вместо использования в качестве охладителя воды из естественных водоёмов инженерами разработан метод, позволяющий решить данную проблему без вреда для окружающей среды. Это метод
испарительных или охладительных башен. Вместо спуска нагретой воды в реку электростанция перекачивает эту воду в нижнюю часть 90-150-метровой охладительной башни со скошенными стенками.
Нагретая вода из труб разбрызгивается на водоуловитель и охлаждается, стекая через ряд перегородок и
планок. Температурные и атмосферные различия, созданные нагретой водой, вызывают приток воздуха,
который всасывается снизу, проходит между планками и перегородками и выходит через верхнее отверстие башни. Вода скапливается в бассейне под днищем башни и вновь возвращается в конденсатор.
Незначительная часть воды, примерно 2,8-4,0 % , теряется при испарении.
Другим типом охладительной башни является испаряющая циркуляционная сухая колонна. В
ней используются воздушно-охладительные батареи, через которые при помощи естественной тяги или
при помощи механических вентиляторов, приводимых в действие самой станцией, проходят большие
объёмы воздуха. Потери воды на испарение в работе такой колонны отсутствуют.
При использовании охладительных башен полностью исключается тепловое загрязнение среды,
но данное природоохранное мероприятие требует определённых материальных затрат.
СРСП № 7. Тема: «Глобальные экологические проблемы».
Цель: обобщить знания о глобальных экологических проблемах.
Задание: составить кроссворд (10-15 слов).
СРСП № 8. Тема: «Изменения биологического разнообразия».
Цель: рассмотреть причины глобального изменения биологического разнообразия.
Задание: составить кроссворд из 20 слов.
Уровни биоразнообразия.
Здоровая окружающая среда составляет огромную экономическую, эстетическую и этическую ценность. Поддержание здоровья окружающей среды означает сохранение в хорошем состоянии всех ее
составляющих: экосистем, сообществ, видов и генетического разнообразия.
Первоначальные небольшие нарушения в каждом из этих компонентов могут в конечном итоге привести к его полному разрушению. При этом сообщества деградируют и сокращаются пространственно,
теряют свое значение в экосистеме и в конечном итоге окончательно разрушаются. Но пока все исходные для сообщества виды сохраняются, оно еще может восстановиться. При уменьшении численности
вида сокращается внутривидовая изменчивость, что может повлечь за собой такие генетические сдвиги,
от которых вид уже не сможет оправиться.
Потенциально после своевременных успешных спасательных мероприятий вид может восстановить
свою генетическую изменчивость путем мутаций, естественного отбора и рекомбинаций. Но у вымирающего вида уникальность содержащейся в его ДНК генетической информации и комбинаций признаков, которыми он обладает, утрачиваются навсегда. Если вид вымер, то его популяции уже не восстано142
вимы; сообщества, в которые они входили, безвозвратно обеднены и потенциальная ценность вида для
человека окончательно утрачена.
Темпы исчезновения
Термин "исчезающий" или "вымирающий" имеет много нюансов и его значение может варьировать в
зависимости от контекста. Вид считается полностью исчезнувшим (вымершим), когда нигде в мире не
осталось ни одной живой особи этого вида. Если остаются живыми только отдельные особи в неволе
или они так или иначе сохранились только под прямым контролем человека, то говорят, что вид исчез в
естественных экосистемах.
Дерево Франклина исчезло в природе, но хорошо растет в питомниках. В обоих случаях вид считается
повсеместно исчезнувшим. Вид считается локально исчезнувшим, если его больше не обнаруживают на
всей площади исходного ареала, но еще обнаруживают в некоторых точках: американский жукмогилыцик, когда-то встречавшийся повсюду между восточной и центральной
частями Северной
Америки, сейчас локально исчез.
Самый существенный вопрос для биологии сохранения природы -это как долго сможет данный вид
продержаться до полного исчезновения, вслед за крайним сокращением численности, деградацией или
фрагментацией его местообитания? Когда численность популяции снижается до определенного критического уровня, вероятность его исчезновения становится очень высокой. В
годы или десятилетия и даже размножаться, но все равно их дальнейшая судьба - исчезновение, если
только не будут приняты решительные меры по их сохранению.
Чтобы успешно сохранять виды, биологам необходимо выявлять те виды человеческой деятельности,
которые влияют на устойчивость популяций и приводят к вымиранию видов. Они также должны определить факторы, усиливающие подверженность популяций вымиранию.
Исчезновение видов, вызванное человеком
В современный геологический период глобальное разнообразие видов достигло наивысшего расцвета.
Так, прогрессивные группы организмов - насекомые, позвоночные, цветковые растения -наиболее разнообразно были представлены около 30 тыс. лет назад. Однако с того времени видовое разнообразие
снизилось в связи с ростом численности людей. Сегодня 40% от первичной продукции (живого вещества, производимого растениями) наземных экосистем так или иначе используется или уничтожается
человеком; это составляет около 25% всей первичной продукции на Земле. Люди также оказывают все
возрастающее доминирующее влияние на другие компоненты экосистем, например на круговорот азота
и уровень углекислого газа.
Первое заметное влияние деятельности человека на темпы исчезновения проявилось на примере уничтожения крупных млекопитающих в Австралии, Северной и Южной Америке людьми, заселившими
эти континенты тысячи лет назад. Вскоре после появления там человека от 74 до 86 % мегафауны млекопитающих, весивших более 44 кг, - в этих областях исчезло. Это, возможно, было непосредственно связано с охотой и косвенно с выжиганием и расчисткой лесов, а также с распространением принесенных заболеваний. На всех континентах и многочисленных островах существуют разнообразные яркие свидетельства того, что изменение и разрушение мест обитания, производимые доисторическим человеком, совпадают с высокими темпами исчезновения видов.
Как же повлияла деятельность человека на темпы исчезновения в более современные эпохи? Лучше
всего изучены темпы исчезновения птиц и млекопитающих, поскольку эти относительно крупные животные заметны и потому хорошо изучены. Темпы исчезновения остальных 99,9% существующих в мире видов остаются на сегодня лишь грубо прикидочными. Но и масштабы исчезновения птиц и млекопитающих определены весьма неточно, поскольку некоторые считавшиеся исчезнувшими виды были
вновь обнаружены, а другие, напротив, считавшиеся еще существующими, могут в действительности
оказаться вымершими. По наиболее точной оценке имеющихся данных, с 1600 года исчезло около 85
видов млекопитающих и 113 видов птиц, что составляет 2,1% существовавших в этот период видов
млекопитающих и 1,3% птиц.
На первый взгляд эти цифры сами по себе не кажутся тревожными, но пугающей стала тенденция к
возрастанию темпов исчезновения за последние 150 лет. За период с 1600 до 1700 темпы исчезновения
птиц и млекопитающих составляли примерно один вид в десятилетие, а за период от 1850 года до 1950
года они возросли до одного вида в год. Такое увеличение темпов исчезновения видов говорит о серьезной угрозе, нависшей над биологическим разнообразием.
В то же время есть некоторые свидетельства того, что за последние десятилетия произошло снижение
темпов исчезновения птиц и млекопитающих. Частично это можно отнести за счет предпринимаемых
143
усилий по спасению видов от исчезновения, но в то же время здесь кроется и иллюзия, созданная благодаря принятой международными организациями процедуре, согласно которой вид считается вымершим только в том случае, если его не встречали более 50 лет или если специально организованные поиски не позволили обнаружить ни одного оставшегося экземпляра. Многие виды, формально еще не
окончательно исчезнувшие, сильно подорваны деятельностью человека и сохранились только в очень
малом числе. Эти виды могут считаться экологически исчезнувшими, поскольку они больше не играют
роли в организации сообщества. Будущее многих таких видов сомнительно.
Около 11 % оставшихся видов птиц в мире находится под угрозой вымирания; близкие показатели
получены для млекопитающих и деревьев. В табл. 2.2 показаны группы животных, для которых эта
опасность наиболее велика, например семейство ящериц игуан. Столь же велика опасность исчезновения для некоторых пресноводных рыб и моллюсков. В тяжелом положении находятся и виды растений.
Особенно уязвимы голосемянные (хвойные, гинкго, саговники) и пальмы. Хотя вымирание является
естественным процессом, более 99% случаев исчезновения современных видов можно отнести на счет
деятельности человека.
В настоящее время под биоразнообразием понимают все виды растений, животных, микроорганизмов, а
также экосистемы и экологические процессы, частью которых они являются.
Количественные оценки биоразнообразия основаны на использовании различных показателей: от
простого числа видов в сообществе до расчетов различных зависимостей и индексов на основе математико-статистических подходов. При этом обязательно учитывается временной фактор, поскольку биоразнообразие может быть оценено только в определенный момент времени. Большую популярность получили показатели разнообразия, которые отражают не только общее число видов, но и особенности
состава биоценозов.
Выделяют три уровня биоразнообразия: генетический, видовой и экосистемный. Генетическое
разнообразие представляет собой весь объем генетической информации, содержащийся в генах организмов, населяющих Землю. Видовое разнообразие - это разнообразие видов живых организмов, обитающих на Земле. Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и
экологических процессов в биосфере, а также огромного разнообразия сред обитания и процессов в
рамках экосистемы.
Индикатором биоразнообразия на глобальном уровне считают соотношение площадей территорий природных комплексов, в различной степени подверженных антропогенному воздействию и охраняемых государством.
Биоразнообразие является основой жизни на Земле, одним из важнейших жизненных ресурсов,
его считают главным фактором, определяющим устойчивость биогеохимических циклов вещества и
энергии в биосфере. Причинно-следственные отношения между многими видами играют большую роль
в круговороте вещества и потоках энергии в компонентах экосистем, которые непосредственно связаны
с человеком. Так, например, животные - фильтраторы и детритофаги, не используемые человеком в пищу, вносят существенный вклад в круговорот биогенных элементов (в частности, фосфора). Таким образом, даже виды организмов, которые не входят в пищевую цепь человека, могут быть ему полезными,
хотя и приносят пользу косвенным путем.
Многие виды сыграли главную роль в становлении климата на Земле и продолжают быть мощным стабилизирующим фактором в отношении климата.
Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли. Около 65 млн. лет назад в конце мелового
периода исчезло много видов, особенно птиц и млекопитающих, полностью вымерли динозавры. Позже
биологические ресурсы утрачивались быстрее, причем, в отличие от великого вымирания мелового периода, вызванного скорее всего природными явлениями, утрата видов сейчас происходит вследствие
деятельности человека. По мнению экспертов, в ближайшие 20 ч 30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться примерна 25% всех видов Земли.
Все больше внимания уделяется диким видам растений и животных как биотической составляющей природных экосистем. Некоторые виды, послужившие базовыми при селекции для искусственного
отбора (например, лошадь, корова), уже не существуют в природе. Некоторые из предков домашних
животных (свинья, кошка, собака) обитают в природе, до сих пор. Между дикими видами и домашними
формами в определенных условиях происходит успешная гибридизация с образованием плодовитого
144
потомства. Известны примеры гибридов волка и собаки, кабана и свиньи, лесной и степной кошек и домашней кошки. Для Европы и для России, в частности, эта проблема исключительно актуальна.
Биологические ресурсы являются источником сырья для промышленности, от которых зависит
национальная экономика. Некоторые виды: являются жизненно необходимыми; так, люди используют в
пищу около 7000 видов растений, но 90% мирового продовольствия создается за счет! всего 20 видов, а
из них 3 вида (пшеница, кукуруза и рис) покрывают! более половины всех потребностей.
Утрата видов.
Опасность, грозящая биоразнообразию, постоянно нарастает. Согласно прогнозам, в период между 1990
и 2020 годом могут исчезнуть от 5 до 15% видов. Это составит от 15000 до 50000 видов в год или от 40
до 140 видов в день. Около 22000 видов растений и животных сейчас находятся под угрозой исчезновения. Из них 66% видов позвоночных животных являются обитателями континентов.
Наиболее важные причины утраты видов:
- утрата среды обитания, фрагментация и модификация;
- чрезмерная эксплуатация ресурсов;
- загрязнение окружающей среды;
- вытеснение естественных видов интродуцированными экзотическими видами.
Во всех случаях это причины антропогенного характера. Основной причиной в контексте утраты среды
обитания считают обезлесивание в тропиках. По некоторым оценкам каждый год погибают тропические
леса на площади 11,1 млн. га. Сокращение же 70% тропических лесов ведет не только к исчезновению
тех видов, которые обитали на уничтоженных участках леса, но и к сокращению до 30% численности
видов, обитающих на соседних участках. Крупные наземные животные (например, африканский слон)
находятся под угрозой исчезновения вследствие чрезмерной антропогенной нагрузки на зоны естественного обитания.
Многие виды, особенно морские, исчезают в результате промышленной добычи.
Большую опасность антропогенного воздействия на окружающую среду представляет ее загрязнение, особенно токсичными химическими веществами и ксенобиотиками. Очень чувствительны к изменениям в окружающей среде земноводные, так как из-за уникальной структуры кожного покрова они
быстрее реагируют на загрязнение, ультрафиолетовое излучение и другие факторы. Многие земноводные уже исчезли, что является весьма серьезным сигналом ухудшения экологической обстановки.
Все больше внимания в настоящее время уделяется опасности генетической эрозии. Внедрение
новых сортов сельскохозяйственных культур, таких как пшеница и рис, на Среднем Востоке и в Азии
повлекло за собой утрату генетических банков в Турции, Ираке, Иране, Афганистане и других странах.
Реальной становится опасность биотехнологий в связи с непредсказуемостью изменений при широкомасштабном внедрении генетически модифицированных сортов растений в практику сельского хозяйства. Эти вопросы обсуждались в Братиславе в 1998 году участниками Конвенции по биоразнообразию.
Возможные изменения климата вследствие выброса в атмосферу парниковых газов (глобальное
потепление) по прогнозам специалистов могут привести к изменению видового состава многих экосистем на Земле, так как количество одних видов уменьшится, а других возрастет. Есть предположения, в
частности, об увеличении численности возбудителей ряда заболеваний и их переносчиков (промежуточных хозяев).
Меры по сохранению биоразнообразия.
Утрата видового разнообразия как жизненного ресурса может привести к серьезным глобальным
последствиям, так как угрожает благополучию человека и даже самому его существованию на Земле.
Устойчивость экосистем может быть нарушена при уменьшении биоразнообразия; виды, которые в
данный момент не являются доминирующими, могут стать доминантами при изменении условий среды.
Пока нельзя предсказать, как отразится на функционировании экосистемы потеря биоразнообразия, но
специалисты предполагают, что вряд ли такие потери будут благоприятными.
Принимаются активные меры, направленные на сохранение биоразнообразия. Конвенция по биоразнообразию принята в 1992 году на КОСР-2. Россия ратифицировала Конвенцию в 1995 году; принят
ряд законов, связанных с сохранением биоразнообразия. Россия является участником конвенции СИТЕС (1976 год) как правопреемница СССР.
Разрабатываются следующие меры по сохранению биоразнообразия и его устойчивому использованию:
145
1) защита особой среды обитания - создание национальных парков, биосферных заповедников и других
охранных зон;
2) защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;
3) сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или банках;
4) снижение уровня загрязнений окружающей среды.
Реализация намеченных мер осуществляется путем разработки международных и национальных
программ, направленных на осуществлена этих мер (например, программа DIVERS1TAS). Разработана
Панъевропейская Стратегия по биологическому и ландшафтному разнообразию (1995 год). Создается
информационная база данных BioNET (в Великобритании), где сосредотачиваются данные обо всех известных на Земле видах растений и животных; создан первый в мире банк данных о животных и растениях, находящихся под угрозой вымирания (в Германии).
Пока не ясно, окажется ли Конвенция по биоразнообразию, принята 153 государствами, эффективной. Приходится пока констатировать, что процесс утраты видов продолжается в глобальном масштабе.
6. ПЛАНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАНЯТИЯМ В РАМКАХ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ (СРС)
СРС № 1. Презентация на тему: «Экологическое значение лесов. Проблемы Семипалатинского соснового бора».
СРС № 2. Презентация на тему: «Последствия негативного влияния на атмосферу транспорта (автомобильного, воздушного, космического)».
СРС № 3. Презентация на тему: «Глобальное потепление. Смог».
СРС № 4. Презентация на тему: «Глобальные экологические катастрофы и кризисы (стихийные
бедствия, источники их возникновения и последствия, техногенные катастрофы, промышленные
аварии)».
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Почва как природное образование со свойствами живой и неживой природы.
2. Пути попадания загрязнений в почву.
3. Классификация почвенных загрязнений.
4. Экологические функции литосферы.
5. Антропогенные воздействия на литосферу.
6. Назовите крупнейшие реки РК.
7. Что включает в себя понятие «водные ресурсы» ?
8. Какие реки характеризуются наибольшим уровнем загрязнения?
9. Характеристика использования земельных ресурсов.
10. Опустынивание - как глобальная экологическая проблема.
11. Деградация и использование земель в различных странах.
12. Земельный фонд РК.
13. Почвенно-экологическое состояние территории РК.
14. Проблемы опустынивания и деградации почв в РК.
15. Проблемы Приаралья
16.Назовите основные ресурсы Мирового океана
17.Каковы перспективы разработки минеральных ресурсов Мирового океана
18.Проблема опреснения вод Мирового океана
19.Каковы перспективы использования энергетических ресурсов Мирового океана
20.Общая характеристика водных ресурсов.
21.Мировое водопотребление.
22.Загрязнение гидросферы.
23.Экологические последствия загрязнения гидросферы.
24.Истощение подземных и поверхностных вод.
25.Источники загрязнения Мирового океана.
26.Экологические последствия загрязнения Мирового океана.
146
27.Природное загрязнение окружающей среды.
28.Антропогенное загрязнение окружающей среды.
29.Проблема загрязнения окружающей среды в РК.
30.Проблемы водообеспечения в РК.
31.Трансграничные проблемы водообеспечения.
32.Водно-экологические проблемы Арала
33. Водно-экологические проблемы Каспия
34. Водно-экологические проблемы Балхаша
35. Факторы, препятствующие экологически безопасному водопользованию
36. Виды отходов.
37. Классификация отходов
38. Пути утилизации отходов
39. Пути переработки отходов
40. Проблема ТБО в РК.
41. Уровни биоразнообразия.
42. Утрата видов.
43. Меры по сохранению биоразнообразия.
44. Химические источники пищи.
45. Синтетический белок.
46. Альтернативные источники пищи.
47. Основные направления в области клонирования органов
48. Основные направления в области клонирования живых организмов.
49. Проблема клонирования человека.
50. Юридическим проблемам клонирования человека
8.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература:
1.
Панин М.С. Химическая экология – Семипалатинск, 2000 г.
2.
Панин М.С. Экология Казахстана– Семипалатинск, 2004 г.
3.
Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек.- М., 2000г.
4.
Фурсов В.И. Экологические проблемы окружающей среды. – Алматы, 1991г.
5.
Мировой океан / В.Н.Степанов М.: Издательство «Знание», 1974
6.
Глобальные проблемы человечества / И.А.Родионова М.: «АО Аспект Пресс», 1994
7.
Романова Э.П., Куракова Л.И., Ермаков Ю.Г. Природные ресурсы мира, М.У., 1993.
8.
Быховер Н.А. Размещение мировых ресурсов минерального сырья по эпохам рудообразования.
9.
М., 1984.
10.
Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. – М.: Мысль, 1974. – 448 с.
11.
Львович М.И. Воды и жизнь (Водные ресурсы, их преобразование и охрана). – М.: Мысль, 1986.
– 254 с.
12.
Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. – М.: Гидрометеоиздат, 1974. – 638 с.
13. Скиннер Б. Хватит ли человечеству земных ресурсов? Пер. с англ.- М.: Мир, 1989,- 264 с.
14.
Минц А.А. Экономическая оценка естественных ресурсов. М., 1972.
15.
Комар И. В. Рациональное использование природных ресурсов и ресурсные циклы. М., 1986.
16.
Андруз Дж. Введение в химию окружающей среды / Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т.
Джикелз, П. Лисс; Пер. с англ. А. Г. Заварзиной; Под ред. Г. А. Заварзина. – М.: Мир, 1999. – 271 с.
17.
Богдановский Г. А. Химическая экология: Учебное пособие /Г. А. Богдановский. –
М.: Изд–во МГУ, 1994. – 237 с.
18.
Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера / В. И. Вернадский. – М.: Айрис-пресс, 2004. – 576 с.
19.
Заславский Е. М. Введение в теорию биокосных систем / Е. М. Заславский. –
20.
М.: Ин–т Географии РАН, 1995. – 68 с.
21.
Израэль Ю. А. Антропогенная экология океана / Ю. А. Израэль, A. В. Цыбань. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 528 с.
147
22.
Кондратьев К. Я. Экодинамика и геополитика. Т. 1. Глобальные проблемы / К. Я. Кондратьев, В.
К. Донченко. – СПб, 1999. – 1032 с.
23.
Мазур И. И. Инженерная экология: общий курс. В 2-х т. Т. 2. Справочное пособие / И. И. Мазур,
О. И. Молдаванов, В. Н. Шишов; Под.ред. И. И. Мазура. – М.: Высшая школа, 1996. – 655 с.
24.
Одум Ю. Экология. В 2-х т./ Ю. Одум; Пер. с англ. Ю. М. Фролова; Под ред. Е. Соколова. – Т. 1.
– М.: Мир, 1986. – 328 с.
25.
Реймерс Н. Ф. Природопользование: Словарь–справочник / Н. Ф. Реймерс. –
26.
М.: Мысль, 1990. – 637 с.
27.
Тарасова Н. П. Задачи и вопросы по химии окружающей среды / Н.П.Тарасова,
В. А. Кузнецов,
Ю. В. Сметанников,
А. В. Малков, А. А. Додонова. – М: Мир, 2002. – 368 с.
28.
Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую
a.
химию / Г. Фелленберг; Пер. с нем. А. В. Очкина; Под ред. К. Б. Заборенко. – М.:
Мир, 1997. – 232 с.
29.
Хендерсон-Селлерс Б., Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования
/ Б. Хендерсон-Селлерс, Х. Р. Маркленд; Пер. с англ. А. В. Леонова, А. К. Морозова, П. Т. Хайми, С. Ф.
Руднева; Под ред. К. Я. Кондратьева, Н. Н. Филатова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 280 с.
Дополнительная литература:
30.
Аксенов С. И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов /С. И. Аксенов. – М.: Наука,
1990. – 117 с.
31.
Будыко М. И. Глобальная экология / М. И. Будыко. - М.: Мысль, 1977. –328 с.
32.
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения /В. И. Вернадский. – 2–
е изд. – М.: Наука, 1987. – 340 с.
33.
Виноградов Ю. А. Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защита / Ю. А. Виноградов.
– М.: СОЛОН-Р, 2002. – 224 с.
34.
Перельман А. И. Геохимия биосферы / А. И. Перельман. - М.: Наука, 1973. – 167 с.
35.
Посохов Е. В. Химическая эволюция гидросферы / Е. В. Посохов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. –
285 с.
36.
Рамад Ф. Основы прикладной экологии: Воздействие человека на биосферу /Ф. Рамад; Пер. с фр.
Ю И. Ляхина, А. Г. Попова, А. И. Смирнова; Под ред. Л. Т. Матвеева. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. –
544 с.
37.
Реймерс Н. Ф. Экология: Теории, законы, правила, принципы и гипотезы /Н. Ф. Реймерс. - М.:
Россия молодая, 1994. – 367 с.
38.
Синюков В. В. Вода известная и неизвестная / В. В. Синюков. – М.: Знание, 1987. – 176 с.
39.
Страшкраба М., Гнаук А. Пресноводные экосистемы. Математическое моделирование /
Страшкраба М., Гнаук А.. – М.:Мир, 1989. – 376 с.
40.
Сытник К. М. Биосфера. Экология. Охрана природы: Справочное пособие /К. М. Сытник, А. В.
Брайон, А. В. Гордецкий. – Киев: Наукова думка, 1987. – 524 с.
41.
Холленд Х. Химическая эволюция океанов и атмосферы / Х. Холленд. – М.:Мир, 1989. – 552 с.
42.
Кузина С., Черкасов И: «Клонирование человека: Происки дьявола или победа науки» // Комсомольская правда, 2007 г.
43.
Кутковец Т.И., Юдин Б.Г. Уроки незаконченной дискуссии // Человек. 1998
44.
Баев А.А. «Геном человека»: некоторые этико-правовые проблемы настоящего и будущего//Человек, 1995, №2
45.
Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня, завтра. М., «Советская Россия», 1981
46.
Бирюлин Е. Борьба с опустыниванием и оскудением мира животных в Китае // Проблемы Дальнего Востока. — 2004. — N 2. — С. 101-109.
47.
Золотокрылин А. Н. Климатическое опустынивание / А.Н. Золотокрылин ; Рос. акад. наук, Ин-т
географии. - М. : Наука, 2003. - 245 с. : ил. - Библиогр.: с. 228-244. Шифр РНБ: 2003-5/6907
48.
Хотунцев Ю.Л. «Экология и экологическая безопасность». - М.: «Академия», 2002.
49.
Кривошеин Д.А., Муравей Л.А., Роева И.И. и др. под ред. Муравья Л.А. «Экологическая безопасность». - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.
50.
Мисник Г.А., Мисник Н.Н., Нарежная Е.В. «Экологическое право». - Ростов н/Д.: «Феникс»,
2006.
148
51.
Игнатов В.Г., Кокин А.В. «Экологичный менеджмент». - Ростов н/Д.: АООТ Ростовское книжное
издательство, 1997.
СОДЕРЖАНИЕ
1.
2.
Глоссарий
Тезисы лекционных занятий
3.
4.
5.
Методические рекомендации по выполнению заданий СРСП и СРС.
Планы и методические указания к практическим занятиям.
Планы и методические указания к занятиям в рамках самостоятельной работы
студентов под руководством преподавателя (СРСП).
Планы и методические указания к занятиям в рамках самостоятельной работы
студентов (СРС).
Контрольные вопросы к экзамену.
Список литературы.
Содержание.
6.
7.
8.
9.
3
10
149