Николай Печуркин - Энергия и жизнь

Если говорить о воздействии человека на первичную продуктивность биосферы, то по ряду оценок в результате отчуждения земель для непроизводительных нужд (производство, города, дороги и замены лесных экосистем на сельскохозяйственные монокультуры, менее продуктивные по первичной продукции) уменьшение составляет 15—20% [Титлянова, 1979].

Рассмотрим подробнее влияние человека на основные резервуары и аккумуляторы веществ в биосфере: атмосферу, гидросферу и литосферу (точнее, ее верхнюю часть на суше — почву).

Состояние атмосферы.Что же происходит в атмосфере, а проще говоря, с тем самым воздухом, без которого нам не обойтись и пары минут? К сожалению, точный анализ этой сложной задачи невозможен. Поскольку наш подход связан с изучением потоков энергии, то большее внимание мы будем уделять влиянию энергетики на состояние и динамику процессов в атмосфере.

Из-за высокого уровня развития промышленности в Северном полушарии около 93% всех газовых выбросов в атмосферу сосредоточено именно здесь. Более того, около 90% этих выбросов приходится на 8— 10% поверхности суши, включающей часть Европы, Северной Америки и Японии. Следовательно, основная часть продуктов сгорания всех видов топлив выбрасывается в атмосферу на площади лишь около 3% от всей поверхности планеты. И на этой территории темными шлейфами дымов выделяются крупные города.

Одними из наиболее токсичных соединений, поступающих в атмосферу из технических источников, являются оксиды серы и азота. Согласно различным оценкам, техногенный выброс в атмосферу оксидов серы к началу 80-х годов достигал 70—100 млн т, а оксидов азота — около 20 млн т. Эти показатели примерно равны величине естественных выбросов этих элементов в атмосферу [Курьер ЮНЕСКО, 1985, № 5, с. 21]. Наиболее токсичным из газообразных оксидов является сернистый ангидрид. (По некоторым оценкам, если бы его не перерабатывали высшие растения, то за 20 лет все высшие животные погибли бы.) К сожалению, он составляет до 99% от выбросов сернистых соединений энергоустановками. Время жизни его в атмосфере может достигать нескольких десятков суток при сухом воздухе или уменьшаться до нескольких часов в присутствии воды. Он участвует в различных каталитических, фотохимических реакциях, переходит в сульфаты и, растворяясь в парах воды, образует серную кислоту. Сходным образом оксиды азота дают азотную кислоту. Получающиеся из-за этого кислотные дожди стали бичом Северного полушария.

Еще большую опасность представляет техногенный выброс в атмосферу металлов, особенно тяжелых. В естественных условиях поступление металлов в атмосферу — это ветровые переносы с поверхности и выбросы вулканов. Но все эти потоки отступают перед техногенными. Антропогенные источники приносят в атмосферу почти в 20 раз больше свинца, почти в 10 раз больше кадмия, более чем в 7 раз — цинка. По величине выбросов цинка, меди, кадмия всем вулканам Земли далеко до мусоросжигательных печей. Особую тревогу вызывает свинцовое загрязнение планеты. Связано оно также с энергетикой, но с малой, точнее, с выхлопами автомобильных двигателей.

Концентрация свинца растет во льдах не только Гренландии, но и Антарктики, в иле рек, морей, в теле животных, не исключая человека. Если в скелете первобытного человека было лишь 2 мг свинца, то в наших скелетах его в 50—100 раз больше. А ведь избыток свинца в организме очень опасен для здоровья.

Примеры накопления ядовитых веществ в атмосфере и из нее попадания в другие сферы можно, к сожалению, множить почти беспредельно. Достаточно вспомнить об авиационных методах применения различных химикатов в сельском и лесном хозяйстве. Неудивительно, что ДДТ был обнаружен в заметных количествах в снегах Антарктиды, где он никогда не применялся. Известно, что многие пестициды способны концентрироваться в пищевых цепях. Так, в цепях питания от морской воды через планктон, рачков и рыб смытые в воду химикаты (тот же ДДТ) в яйцах морских птиц могут аккумулироваться в миллион (!) раз.

Приведенных примеров вполне достаточно, чтобы видеть, что загрязнение атмосферы приняло угрожающие масштабы, и угрожают они прежде всего самому человеку. Чтобы избежать уже упоминавшегося бумеранг-эффекта, необходимо принимать серьезные меры по очистке газовых выбросов. По оценочным расчетам, снижение выбросов серы вдвое на обычных тепловых электростанциях в Европе стоило бы не менее 10% издержек на производство самой электроэнергии. Может показаться дорого, но что может быть дороже здоровья человека и биосферы?

Хорошим обнадеживающим примером того, что человечество в состоянии справиться с глобальным загрязнением, служит снижение радиоактивности на поверхности Земли. В начале 60-х годов, к моменту запрещения испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой, содержание радиоактивных стронция-90 и цезия-137 в продуктах питания возросло по сравнению с естественным фоном в несколько, вплоть до десятков, раз. Концентрация этих элементов в мышечной и костной тканях человека и высших животных тоже возросла и в некоторых регионах даже более чем в 100 раз. После прекращения испытаний, примерно в течение десятилетия, радиоактивный фон и содержание радиоактивных соединений в живых организмах вернулись к обычному естественному уровню, кроме отдельных мест, связанных с повышенной техногенной радиоактивностью.

Загрязнение гидросферы.Вода составляет основу жизни, и мы неоднократно обсуждали на страницах этой книги, что и в циклах вещества, и в энергетике всех живых существ она занимает ведущее место. Она пронизывает нашу жизнь на всех ее уровнях. И вдруг неожиданно для человечества оказалось, что мы практически не имеем чистой воды на планете. Недаром 80-е годы объявлены ООН десятилетием борьбы за чистую воду. Громадный Мировой океан на пути превращения в бессточную мусорную яму. Особенно загрязнен Атлантический океан.

С ростом энергетики, промышленных и сельскохозяйственных технологий резко возрастает потребность в чистой воде. Если ежегодно мировое потребление энергетических ресурсов составляет около 10 млрд т, то человек расходует около 10 млрд т воды ежедневно. И это не удивительно. Каждая тысяча киловатт мощности, выработанной тепловыми электростанциями, требует миллионы кубических метров воды в год. Для производства 1 т стали нужно более 100 т воды, 1 т произведенной соды «потребляет» 300 т воды, искусственного шелка — 400, бумаги — более тысячи, резины — 4000.

Одним из основных потребителей воды является сельское хозяйство. Например, чтобы вырастить 1 т пшеницы, требуется за вегетационный период 1500 т воды, 1 т риса — более 7 тыс. т, 1 т хлопка — около 10 тыс. т воды. С ростом технологий к 2000 г. без их качественного изменения может понадобиться практически весь речной сток. И здесь сельское хозяйство является одним из главных поставщиков различных ядовитых соединений типа пестицидов: гербицидов, инсектицидов, фунгицидов и пр.