Экологические проблемы современности

       Научные открытия и развитие физико-химических технологий в XX столетии привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих потенциальную опасность для человечества и всей биосферы. Так, многолетняя деятельность ПО «Маяк» (Челябинская область) привела к накоплению чрезвычайно больших количеств радионуклидов и загрязнений Уральского региона (районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей). Сброс отходов радиохимического производства в 1949-1951 гг. в открытую гидрологическую систему Обского бассейна через реку Теча, а так же в результате аварий 1957 и 1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23млн. кюри. Радиационное загрязнение охватило территорию 25000 км. кв. с населением более 500 тыс. человек.

       Морские воды так же подвергаются загрязнению. С реками и со стоками прибрежных промышленных и сельскохозяйственных предприятий ежегодно выносятся в моря миллионы тонн химических отходов, а с коммунальными стоками и органических соединений. Из-за аварий танкеров и нефтедобывающих установок в океан попадает по разным источникам не менее пяти миллионов тонн нефти в год, вызывая гибель многих водных животных, морских птиц. Опасение вызывают захоронения ядерных отходов на дне морей, затонувшие корабли с ядерными реакторами и ядерным оружием на борту. Наиболее значительные скопления таких источников находятся в Баренцевом, Карском, Японском морях. Более 20 лет военными использовались акватории вблизи Новой Земли и Кольского полуострова в качестве ядерной свалки.

       Производство  энергии. Потребность в энергии является одной из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна как для нормальной деятельности современного человеческого общества, так и для простого физического существования каждого человека. В конце XX столетия электроэнергию главным образом получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях. С получением энергии на теплоэлектроэнергетических предприятиях связаны сложные экологические проблемы. Например, многие десятилетия считали, что гидроэлектростанции являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. В России построили крупнейшие ГЭС на основных, великих реках. Этим строительством, как теперь стало ясно, нанесен большой урон не только природе, но и человеку. Во-первых, строительство плотин на равнинных реках вызывает затопление больших территорий под водохранилища, что связано с переселением людей и потерей пахотных земель, лугов и пастбищ.

       Во-вторых, плотина, перегораживая реку, создает  непреодолимые препятствия для миграции проходных и полупроходных рыб, которые поднимаются на нерест в верховья рек.

       В-третьих, в хранилищах вода застаивается, проточность  ее замедляется. Это сказывается на жизни всех организмов, обитающих в реке и у реки.

       В-четвертых, местное повышение воды оказывает  влияние на грунтовые воды, приводит к подтоплению, заболачиванию, а гак же к эрозии берегов и оползням.

       В-пятых, крупные высотные плотины на горных реках представляют собой источники опасности, особенно в районах с высокой сейсмичностью. Известны в мировой практике несколько случаев, когда прорыв таких плотин приводил к большим разрушениям и гибели сотен и тысяч людей.

       Опаснейшими загрязнителями природной среды  являются ТЭЦ, на которых сжигаются огромные объемы топлива. Миллионы кубометров вредных и опасных отходов от работы тепловых электростанций практически целиком поступают в природную среду.

       Долгие  годы считалось, что атомные АЭС  являются более чистыми, чем ГЭС, ГРЭС, ТЭЦ. Однако они таят в себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. Так, взрывы, пожары и извержение продуктов деления при аварии в 1986 году на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС стали катастрофой глобального масштаба. Было выброшено из разрушенного реактора около 7,5 тонны ядерного топлива и продуктов деления с суммарной активностью не менее 50 млн. кюри. Чернобыльским выбросом в разной степени загрязнены 80% территории Белоруссии, северная часть Правобережной Украины, 17 областей Российской Федерации.

       Таким образом, энергетика ставит сложнейшие экологические проблемы.

       Сведение  лесов - одна из важнейших глобальных экологических проблем современности. В функционировании природных экосистем роль лесных сообществ огромна. Лес поглощает атмосферное загрязнение антропогенного происхождения, защищает почву от эрозии, регулирует сток поверхностных вод, препятствует снижению уровня грунтовых вод и т. д.

       Уменьшение площади лесов вызывает нарушение круговоротов кислорода и углерода в биосфере. Хотя катастрофические последствия сведения лесов широко известны, их уничтожения продолжаются. Леса на нашей планете занимают площадь около 42млн. км. кв., но их площадь ежегодно уменьшается на 2%. Несмотря на то, что Россия имеет самую большую в мире площадь лесов (на каждого жителя приходится около 5 га лесных угодий), используется это богатство не эффективно. По мнению академика М.Я.Лемешева, массовые экстенсивные лесозаготовки, базирующиеся на сплошных вырубках, к концу XX столетия охватили по существу весь гослесофонд страны. Эти рубки 
зачастую подрывают основы лесного воспроизводства, особенно в европейской 
части России и на Урале.

       Сведение  лесов влечет за собой гибель их богатейших фауны и флоры. Человек должен помнить, что его существование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесных экосистем.

       Водородная  энергетика. Широкое использование водорода в качестве источника энергии будет способствовать сохранению чистоты окружающей среды, так как в процессе его сгорания образуется лишь пары дистиллированной воды. Теплота сгорания водорода 116000 кДж/кг. Это почти втрое больше, чем у нефти и нефтепродуктов, примерно вчетверо больше, чем у каменного угля.

       Мировое производство водорода превышает 200 млрд. куб.м./год. Свыше половины его используется в производстве аммиака и около 30% - на нефтеперерабатывающих заводах.

       Основным  и неисчерпаемым источником получения  водорода является вода. Она используется почти во всех методах производства водорода из горючих ископаемых (природного газа, нефти, угля и др.). Процессы прямого получения водорода из воды пока не нашли широкого применения из-за больших энергетических затрат, однако они представляют интерес как процессы будущего.

       Первое  в мире экспериментальное предприятие  по получению водорода из обыкновенной воды встало под нагрузку в Японии в 1986 году. Производительность этого уникального завода – 18 литров водорода и 9 литров кислорода за 35 часовой цикл. В течении этого цикла вода разлагается на водород и кислород с помощью термохимического метода при использовании окиси магния, двуокиси серы и йода в качестве реактивов.

       Загрязнение подземных вод. Источниками загрязнения подземных вод могут быть: 1. Места хранения и транспортировки промышленной продукции и отходов производства; 2. Места аккумуляции коммунальных и бытовых отходов; 3. Сельскохозяйственные или другие угодья, на которых применяются удобрения, пестициды и другие химические вещества; 4. Загрязнённые участки поверхностных водных объектов, питающих подземные воды; 5. Загрязнённые участки водоносного горизонта, естественно или искусственно связанного со смежными водоносными горизонтами; 6. Участки инфильтрации загрязнённых атмосферных осадков; 7. Промышленные площадки предприятий, поля фильтрации, буровые скважины и другие горные выработки.

       Загрязнение подземных вод  химическими веществами может идти через загрязнённые поверхностные воды, которые питают подземные.

       В подземные воды могут поступать  и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Загрязнение ПАВ наблюдается при использовании почвенных методов очистки сточных вод, содержащих ПАВ, при пополнении запасов подземных вод из поверхностных водоисточников, содержащих ПАВ.

       Попадание загрязняющих веществ в подземные воды из источников загрязнения должно быть исключено. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ядерная зима. 

         «Первый ангел  вострубил: и сделались  град и огонь,  смешанные с кровью, и были брошены на землю; и треть земли сгорела, и треть лесов сгорела, и всякая трава зелёная сгорела».

       Откровение  Иоанна Богослова, гл.8

       Во  всём мире после трагедии Хиросимы и Нагасаки начали изучать последствия возможной ядерной войны - разрушения от мощнейших взрывов, распространение радиации, биологические поражения. В 80-е годы были предприняты исследования, посвящённые и климатическим эффектам, известным теперь как «ядерная зима».

       Огненный  шар ядерного взрыва сжигает или  обугливает объекты на значительном удалении от эпицентра. Около 1/3 энергии взрыва, произошедшего на небольшой высоте, выделяется в виде интенсивного светового импульса. Так, в 10 км от эпицентра взрыва мощностью 1 Мт световая вспышка в первые секунды в тысячи раз ярче солнца. За это время загораются бумага, ткани и другие легко воспламеняющиеся материалы. Человек получает ожоги третьей степени. Возникающие очаги пламени (первичные пожары) частично гасятся воздушной волной взрыва, но разлетающиеся искры, горящие обломки, брызги горящих нефтепродуктов, короткие замыкания в электросети вызывают обширные вторичные пожары, которые могут продолжаться много дней.

       Когда множества независимых пожаров  объединяются в один мощный очаг, образуется «огненный смерч», способный уничтожить огромный город (как в Дрездене и Гамбурге в конце второй мировой войны). Интенсивное выделение тепла в центре такого «смерча» поднимает вверх громадные массы воздуха, создавая ураганы у поверхности земли, которые подают всё новые порции кислорода к очагу пожара. «Смерч» поднимает до стратосферы дым, пыль и сажу, которые образуют тучу, практически закрывающую солнечный свет, наступает «ядерная ночь» и, как следствие, «ядерная зима».

       Расчёты количества аэрозоля, образующегося  после таких пожаров, сделаны, исхода из средней величины 4 г горючего материала на 1 кв. см поверхности, хотя в таких городах, как Нью-Йорк или Лондон, её значение достигает 40 г кв.см. По самым осторожным подсчётам, при ядерном конфликте (согласно среднему, так называемому базовому сценарию) образуется около 200млн т аэрозоля, 30% которого составляет сильно поглощающий солнечный свет углерод. В результате район между 30 и 60 градусами с. ш. Будет лишён солнечного света на несколько недель.

       Гигантские  пожары, выделяющие в атмосферу огромное количество аэрозоля и вызывающие «ядерную ночь», до 80-х годов не учитывалось учёными при оценках последствий ядерных взрывов. Впервые на чрезвычайную важность массовых пожаров для последующего каскада необратимых глобальных климатических и экологических изменений указал в 1982 году немецкий учёный Пауль Крутцен.

       Почему  же учёные не замечали «ядерную зиму»  в 40-70-х годах и можно ли теперь наши знания о последствиях ядерной войны считать окончательными?

       Дело  в том, что проводившиеся ядерные  испытания всё-таки были изолированы, одиночными взрывами, в то время как наиболее «мягкий» (100 Мт) сценарий ядерного конфликта, сопровождающийся «ядерной ночью», предусматривает удар по многим крупным городам. Кроме того, запрещённые ныне испытания проводились так, что при этом не возникало больших пожаров. Новые оценки потребовали тесного сотрудничества и взаимопонимание специалистов различных областей науки: климатологов, физиков, математиков, биологов. Только при таком комплексном междисциплинарном подходе, набирающем силу в последние годы, удалось понять всю совокупность взаимосвязанных явлений, казавшихся ранее разрозненными фактами. Немаловажно и то, что «ядерная зима» относится к глобальным проблемам, исследовать которые учёные научились лишь недавно.

       Изучение  и моделирование глобальных проблем  началось по инициативе и под руководством Н.Н.Моисеева в ВЦ АН СССР в 70-е годы. Это исследование основывалось на представлении о то, что человек часть биосферы, и его существование немыслимо вне биосферы. Возрастающая мощь воздействие человека на окружающую среду выдвигает на первый план выбор стратегии развития общества, гарантирующей не только существование, но и совместную эволюцию (коэволюцию) человечества и окружающей среды.

       Из  известной ныне моделей различной  сложности для расчёта изменений  климата в результате термоядерного конфликта одна из наиболее совершенных трёхмерная гидродинамическая модель ВЦ РАН. Первые расчёты, проведённые по этой модели В.В.Александровым с коллегами под руководством Н.Н.Моисеева, дают географическое распределение всех метеорологических характеристик в зависимости от времени, прошедшего с момента ядерного конфликта, что делает результаты моделирования чрезвычайно наглядными, реально ощущаемые. Сходные результаты по согласованному сценарию ядерной войны одновременно получили американские учёные. В дальнейших работах оценены эффекты, связанные с распространением аэрозолей, исследована зависимость характеристик «ядерной зимы» от начального распределения пожаров и высоты подъема сажевого облака. Проведены расчеты и для двух «предельных сценариев», взятых из работы группы К.Сагана: «жесткого» (суммарная мощность взрывов 10 000 Мт) и «мягкого» (100 Мт).