Антропогенное воздействие на биосферу

На протяжении большей части своей истории люди избавлялись от отходов за счет природных процессов. Демографический взрыв и связанный с ним резкий рост потребления природных ресурсов, развитие промышленности (считается, что общее количество полезных ископаемых, используемых человеком, удваивается каждые 7 – 8 лет и составляет в настоящее время от 20 до 30 т на человека в год) привели к поступлению в окружающую среду огромных количеств отходов, объемы которых превышают возможности естественных экосистем по их ассимиляции и рециклизации. Человечество ежегодно извлекает из земных недр свыше 100 миллиардов тонн полезных ископаемых (их известно около 250 видов). Однако только 2 % сырья, извлекаемого из недр планеты, превращается в готовую продукцию, а остальные 98 % – отходы. Например, цветные металлы обычно получают из руды, одна тонна которой содержит от нескольких граммов до нескольких килограммов полезного вещества. Отметим в связи с этим, что в цветной металлургии при получении 12 основных металлов (алюминий, медь, никель, кобальт, свинец, цинк, вольфрам, молибден, золото, ртуть, олово, сурьма) из руд может попутно извлекаться еще 63 полезных компонента, в том числе благородные и редкие металлы, редкоземельные элементы и др. Однако комплексная переработка руд цветных металлов еще не стала правилом. Ежегодно выплавляется 800 миллионов тонн различных металлов, и, например, количество железа, поступившего антропогенным путем в биосферу Земли за последние 150 лет, составило около 6,5 миллиарда тонн, а возможные последствия процесса металлизации биосферы пока полностью не изучены. На полях каждый год рассеивается свыше 500 миллионов тонн минеральных удобрений и значительное количество ядохимикатов.

Особое значение имеют нагрузки, связанные с вовлечением в биосферные циклы ископаемых энергоносителей – углеводородов и ядерного топлива. Ежегодно сжигается около 9 миллиардов тонн условного топлива (из которых около 3 миллиардов тонн приходится на нефть и нефтепродукты), при этом в окружающую среду выбрасывается 700 миллионов тонн других соединений. В.А.Конда в начале 1970-х годов подсчитал, что человечество выводит из кругооборота (т.е. превращает в отходы) в 2000 раз больше органики, чем вся остальная биосфера. А поскольку именно биота является основным, точнее, единственным регулятором биосферных процессов, то есть все основания опасаться, что компенсационные возможности биосферы либо уже нарушены, либо находятся на пределе своих возможностей.

Проблему усугубляет большое количество отходов, практически не подверженных биодеградации, прежде всего синтетических материалов, объем производства которых составляет 60 миллионов тонн в год. Так, для полного разложения бытовых отходов требуется: бумага – 2 года, металлическая консервная банка – 90 лет, полиэтиленовый пакет – более 200 лет, пластмасса – от 200 до 500 лет, стекло – практически не разлагается.

Отходы, которые не могут быть ассимилированы или рециклизованы экосистемой и приводят к экологическим нарушениям, называютсязагрязнением. Таким образом, загрязнение можно определить как"… привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических факторов или превышение естественного среднего уровня содержания данных факторов в среде, приводящее к негативным последствиям"(Н.Ф.Реймерс).

Очевидно, что загрязнение включает в себя очень много факторов, связано с весьма большим количеством источников (например, число химических веществ, поступающих в биосферу в результате производственной деятельности, достигает 100000 наименований), поэтому единственного и простого средства борьбы с ним быть не может, и, несмотря на все усилия и значительный прогресс, достигнутый в некоторых областях, проблема отходов и загрязнения еще далека от разрешения.

Обычно загрязнение связывают с деятельностью человека, но иногда оно возникает в силу естественных причин, например, при извержении вулкана, когда в атмосферу поступают тысячи тонн различных веществ. Так, при извержении вулкана Кракатау в Зондском архипелаге между островами Ява и Суматра в августе 1883 года в атмосферу было выброшено около 20 км³горных пород (грохот взрыва был слышен на расстоянии до 4000 км, в Австралии и на Цейлоне), при извержении вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году в воздух было поднято 150 км³вещества. Следствием подобных выбросов являются, в частности, существенные климатические изменения. Установлено, например, что в годы, следующие за крупнейшими извержениями или сериями извержений вулканов, средняя температура воздуха у поверхности Земли уменьшается на 0,3 – 0,5С. 1816 год, непосредственно следующий за годом извержения вулкана Тамбора, был назван в Европе и Северной Америке "годом без лета" – в Новой Англии, например, снег выпал уже в июне. С извержением Тамборы некоторые ученые связывают и пандемию холеры, которая возникла в результате голода в Бенгалии из-за неурожая 1816 года, и к 1830 – 1832 годам достигла Европы и Северной Америки.

Существует много различных подходов к классификации загрязнений. Г.В.Стадницкий и А.И.Родионов, например, выделяют следующие основные виды загрязнений:

• ингредиентное – поступление в окружающую среду чуждых естественным экосистемам веществ, например, отходов различных производств, продуктов сгорания ископаемого топлива, бытовых стоков и мусора, удобрений и ядохимикатов, отходов животноводческих ферм и т.д.;

• параметрическое – изменение характеристик окружающей среды, например, температуры, уровня освещенности, уровня шума, радиационного фона, интенсивности электромагнитного излучения и т.д.;

• биоценотическое – воздействие на состав и функционирование популяций живых организмов, нерегулируемый сбор растений и отлов или отстрел животных, перепромысел, браконьерство, случайная и направленная интродукция видов и т.д.;

• стациально-деструктивное – изменение природных ландшафтов и экосистем в процессе природопользования, например, осушение земель, вырубка леса, мелиоративные работы, лесные и степные пожары, урбанизация, эрозия почв, дорожное строительство, карьерная разработка полезных ископаемых, зарегулирование водотоков и т.д.

Ниже будут рассмотрены основные ресурсы экосистемы Земли: почва, вода и атмосферный воздух, и связанное с их эксплуатацией человеком загрязнение окружающей природной среды. Отдельно будет рассмотрен вопрос об энергетических ресурсах экосистемы из-за специфичности возникающих при их использовании проблем. Отметим, что в соответствии с законом лимитирующих факторов деление ресурсов на основные и "неосновные" может быть проведено лишь с большими оговорками. Можно сказать, что "неосновных" ресурсов для нормального функционирования любой экосистемы не бывает. Как писал выдающийся французский философ-гуманист М.Монтень "в природе нет ничего бесполезного". Мы выделили из всего многообразия ресурсов экосистемы только перечисленные три из-за их значимости для функционирования всех экосистем на Земле, глобального характера экологических проблем, порождаемых их эксплуатацией, а также потому, что почвы, водная среда и воздушно-наземная среда являются жизненными средами для всех организмов на Земле (живой организм, выделенный нами ранее как еще одна среда жизни, в свою очередь, также существует в какой-либо из перечисленных выше сред).