CC BY
213
УДК 502/504
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
Казанцева Лидия Кузьминична,
кандидат исторических наук, старший научный сотрудник Тагаева Татьяна Олеговна,
кандидат экономических наук, доцент, старший научный сотрудник Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН г. Новосибирск, Россия [email protected]
В статье анализируется наиболее острые проблемы загрязнения атмосферного воздуха. Изложены основные направления дискуссии о причинах глобального изменения климата.
Ключевые слова: атмосферный воздух; глобальное потепление климата; парниковый эффект; загрязняющие вещества техногенного происхождения.
THE GLOBAL ENVIRONMENTAL PROBLEMS: ATMOSPHERIC AIR
Kazantceva Lidia, senior researcher, Ph.D of History (candidate of History)
Tagaeva Tatyana, senior researcher, Ph.D of Economics (candidate of Economics), associate professor Institute of Economics and Industrial Engineering SB RAS Novosibirsk, Russia [email protected]
The article contains analysis topical problems concerning atmospheric air pollution. There is description of world discussion about reasons of global climate changing.
Keywords: atmospheric air, the global climate warming, "greenhouse" effect, polluting anthropogenic hazardous substances.
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований в России и за рубежом свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека и окружающую среду.
В последние годы получены данные о существенной роли озонового слоя атмосферы для сохранения биосферы. Именно он поглощает губительное для жи-
вых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирует на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.
Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биологический мир, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.
С конца 19 в. в связи с быстрым ростом добычи основного энергоресурса -ископаемого топлива - отмечается резкий рост эмиссии углекислого газа. Если за все время существования цивилизации в результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу, по некоторым оценкам, поступило около 360 млрд. тонн углекислого газа, то основная его часть приходится именно на последнее столетие, причем темпы этого процесса неуклонно растут. Так, с 1950 по 1996 гг. ежегодная эмиссия углерода только индустриального происхождения выросла в 4,6 раза. В последнее время (начиная с 2000 г) среднегодовой темп эмиссии составляет около 2,5% (рассчитано по [1], стр. 233), и, по оценкам, мировые выбросы углерода в 2003 г. составили 7,7 млрд. тонн (масса СО2 пересчитывается в углерод с помощью коэффициента 3,664).
Выбросы углерода играют важную роль в так называемом парниковом эффекте, который был обнаружен Жаном Батистом Жозефом Фурье еще в 1824 г. и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896 г. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты. На Земле основными парниковыми газами являются: водяной пар (ответственен примерно за 36-70% парникового эффекта, без учёта облаков), диоксид углерода (углекислый газ -С02) - 9-26%, метан (СН4) - 4-9% и озон - 3-7%. Атмосферные концентрации С02 и СН4 увеличились на 31% и 149%, соответственно, по сравнению с серединой XVIII века.
Менее известно, что парниковый эффект - столь же необходимое условие для поддержания жизни на Земле, как и сама атмосфера, и что парниковые газы "перехватывают" часть отражаемого Землей длинноволнового солнечного излучения, согревая нижние слои атмосферы. В результате добавка к приземной температуре, которую дают парниковые газы, является существенной. То есть опасность представляет не сам парниковый эффект как таковой, а превышение некоторого его фонового уровня, сохранявшегося почти неизменным на протяжении миллионов лет, что приводит к глобальному потеплению.
Глобальное потепление - процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) Организации Объединённых Наций, и непосредственно поддержанное национальными академиями наук развитых стран, заключается в том, что средняя температура на Земле поднялась на 0,7°С по сравнению со временем начала промышленной революции (со второй половины ХУШ века), и что основной причиной потепления является деятельность человека, в первую очередь, из-за выбросов газов, вызывающих парниковый эффект.
Оценки, полученные по климатическим моделям, на которые ссылается МГЭИК, говорят, что в XXI в. средняя температура поверхности Земли может
повыситься на величину от 1,1 до 6,4°С, в результате чего может начаться своего рода цепная реакция, обусловленная таянием арктических льдов с высвобождением содержащихся в вечной мерзлоте СО2 и метана, а также накоплением в атмосфере обладающего парниковым эффектом водяного пара. Глобальные последствия такого развития событий очевидны. Это радикальные сдвиги в распределении мировых климатических зон. Это подъем уровня Мирового океана с затоплением прибрежных низменных территорий, где проживает почти треть населения Земли. Это трансформация природной среды, от которой зависит существование человека. В отдельных регионах температура может немного понизиться по причине охлаждения теплых подводных течений из-за таяния ледников.
По мнению ученых Сибирского отделения РАН, климатические изменения, а также реакция окружающей среды и экосистем в различных районах мира индивидуальны и разновременны [2], [3].
Как ожидает МГЭИК, потепление и подъём уровня Мирового океана будут продолжаться на протяжении тысячелетий даже в случае стабилизации уровня парниковых газов в атмосфере из-за эффекта большой теплоёмкости океанов. Недавние исследования установили существование негативного влияния парниковых газов на урожай сельскохозяйственных культур [4]. Согласно данным экспериментов повышение концентрации углекислого газа приводило к повышенному развитию сорняков и распространению вредителей. В докладе руководителя экономической службы правительства Великобритании Николаса Стерна приведены результаты расчетов по экономическим моделям, согласно которым оценка затрат и ущерба от неконтролируемого изменения климата составляет сейчас 5% глобального ВВП ежегодно, но эта цифра может увеличиться до 20% при учете более широкого спектра видов ущерба и рисков [5].
Среди ученых-экологов существует также и другие точки зрения по выше обозначенной проблеме. Некоторые исследователи считают, что глобальное потепление - это миф. Один из ведущих экспертов в области климатологии американский журналист Джон Колман считает «так называемое глобальное потепление величайшим жульничеством в истории» [6]. По его словам, «некоторые подлые и трусливые ученые ради защиты окружающей среды и разных политических целей нагло манипулируют долгосрочными наблюдениями за погодой, чтобы создать у людей иллюзию глобального потепления. Никакого стремительного изменения климата не будет, т. к. воздействие человечества на климат Земли ничтожно. Через одно-два десятилетия несостоятельность теории глобального потепления будет очевидна для всех».
Известный американский физик Фримен Дайсон утверждает, что меры, предлагаемые для борьбы с глобальным потеплением давно уже не относятся к сфере науки, а являются политиканством и спекулятивным бизнесом. По мнению датского эколога и экономиста Бьорна Ломборга, «тема потепления перегрета», глобальное потепление имеет не столь угрожающий характер, как это рисуют некоторые специалисты и вторящие им журналисты [7].
Известный российский журналист (по образованию теплофизик) Анатолий Вассерман полагает, что вред от потепления и парникового эффекта преувеличен, а торговля квотами на выбросы промышленных парниковых газов и меры по их ограничению используется для финансовых махинаций и управления экономикой слаборазвитых стран.
Ряд критиков указывает на то, что в прошлом (например, в эоценовой эпохе) температура была значительно выше сегодняшней, и хотя тогда вымерло множество видов, в дальнейшем жизнь процветала. По их мнению, потепление наблюдается слишком непродолжительное время, поэтому нельзя достаточно уверенно сказать, происходит ли оно вообще. Временно наблюдаемое потепление не носит глобального характера, а является результатом выхода из холодного Малого ледникового периода.
В ноябре 2009 г. в результате действий группы неизвестных хакеров был взломан почтовый сервер Университета Восточной Англии и общественности стало известно о переписке ученых. В числе документов, ставших достоянием общественности, оказалось датированное 1999 г. письмо профессора Фила Джонсона, возглавляющего в Университете Центр по изучению климата, в котором он сообщает о "трюке", позволяющем скрыть снижение температуры. Критики заявили, что из переписки можно сделать вывод, что последние годы температура на Земле не повышается. Руководство Университета распространило заявление, в котором подборка писем для публикации называется тенденциозной и «отрицающей признанный мировым сообществом факт негативного воздействия деятельности человека на климат».
Другая группа ученых признает факт глобального потепления, но отвергает возможность влияния человека на этот процесс. Исследователи предлагают учитывать, что земная атмосфера испытывает периодически повторяющиеся воздействия планетарного и космического происхождения. Чередование различных по своей природе и по продолжительности периодов изменения интенсивности солнечной радиации, достигающей нашей планеты, в сочетании с тепловой инерцией океанов, движением материков, вулканической активностью, а возможно, и влиянием обратных реакций всей земной биосферы, как целого, - и определяет среднюю температуру земной поверхности и распределение климатических зон в различные геологические эпохи. Этот сложный комплекс множества знакопеременных геофизических и космических факторов, воздействия на земной климат, может, по мнению некоторых ученых, обуславливать и наблюдаемое в наше время потепление. Человек в настоящее время не в силах влиять на процессы таких масштабов. Профессор А.П. Капица, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой географического факультета МГУ, считает вклад человечества в климатические изменения несущественным на фоне космических и геофизических факторов [8].
По данным прямых климатических наблюдений средние температуры на Земле повысились, однако, как считают исследователи, отрицающие антропогенный характер климатических изменений, это наблюдаемое потепление находится в пределах естественной изменчивости климата и не нуждается в отдельном объяснении. Против такой точки зрения возражает МГЭИК, в третьем отчете которой утверждается, что солнечная и вулканическая активность может объяснить лишь половину температурных изменений до 1950 года, но их общий эффект после этого был примерно равен нулю. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 г., по оценке МГЭИК, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности.
Можно выделить еще одну группу ученых-экологов, кто не отрицает факт потепления и допускает его антропогенный характер, но не соглашается с тем, что наиболее опасными из воздействий на климат являются промышленные выбросы парниковых газов. С их точки зрения, основная масса парниковых выбросов вы-
звана изменениями ландшафта, в первую очередь, вырубкой лесов, являющихся основными регуляторами газообменных процессов на планете и играющих ключевую роль в фиксации атмосферного углерода в процессе фотосинтеза. Известный британский учёный-натуралист и телеведущий Дэвид Беллами полагает, что активное влияние на изменение климата оказывает уменьшение площади тропических лесов в Южной Америке. К аналогичному выводу пришёл российский физик-теоретик В.Г. Горшков, основываясь на разрабатываемой им с 1979 г. теории биотической регуляции, согласно которой необратимые изменения климата скорее будут вызваны не промышленными парниковыми газами, а нарушением механизма глобального влагопереноса, который обеспечивается растительностью планеты, при условии некоторого запорогового сокращения площади естественных лесов.
Только до эпохи промышленной революции на Земле по разным оценкам было уничтожено от 30 до 50% лесов, еще 9% лесов, в первую очередь тропических, было сведено в последние 200-300 лет, и, к сожалению, нельзя сказать, чтобы процесс этот сколько-нибудь замедлился в наши дни. Площадь естественных лесов продолжает сокращаться примерно на 1% в год, а большая часть существующих в развитых странах лесов претерпела резкое изменение своей структуры. Собственно то, что сейчас называют лесом, обычно представляет собой либо возделываемые лесные плантации, либо, так называемые, вторичные леса, находящиеся на той или иной стадии естественного восстановления после корчевания, порубки или пожара. Первичный же, то есть естественный лес, занимает в этих странах только четвертую часть всей покрытой лесами территории. Так, в Европе, исключая Россию, первичные леса уцелели лишь на севере Швеции, где их площадь составляет всего 450 тыс. га.
Не меньшая роль в образовании парникового эффекта принадлежит землепользованию, так как при освоении пахотных земель из плодородного слоя выделяется значительное количество углекислого газа. Таким образом, лесные и почвенные экосистемы представляют собой важнейший компонент механизма формирования и стабилизации окружающей среды. Накапливая и испаряя воду, они обеспечивают основную часть континентального влагооборота, поддерживают устойчивость речного стока, снижают скорость движения приземных масс воздуха, сглаживая тем самым метеорологические экстремумы, работают как фильтры при загрязнении атмосферы.
Авторы разделяют позицию Межгосударственной группы экспертов по изменению климата. Результаты последних исследований подкрепляют теорию о том, что в глобальном потеплении виновата человеческая деятельность, связанная как с промышленными выбросами загрязняющих атмосферу веществ, так и с истреблением лесов. Исследование с участием ученых из Шотландии, Канады и Австралии показало, что вероятность естественных, а не антропогенных причин изменения климата на планете составляет не более 5% .
Бесспорным доказательством изменения климата на планете является учащение природных катаклизмов, таких как наводнения, засухи, ураганы и др., в результате изменений в количестве и распределении атмосферных осадков. Согласно результатам исследований, проведенных World Watch Institute, увеличивается не только число катастроф, но и их масштаб, что ведет к росту экономических потерь и количеству жертв (табл. 1).
Таблица 1
Динамика крупных стихийных бедствий в мире (число бедствий) [9]
Вид ущерба 1963-1972 гг. 1973-1982 гг. 1983-1992 гг.
Более 100 пострадавших 187 233 367
Пострадало более 1%
населения страны, потерпевшей бедствие 93 155 255
Потеряно более 1%
валового продукта страны, потерпевшей бедствие 31 86 124
Если в 1990 г. было зафиксирован 261 случай стихийных бедствий с крупными размерами ущерба, то в 2003 г. - уже 337. В настоящее время ежегодный прирост ущербов от природных катастроф составляет около 6%, а темпы прироста мирового валового продукта составляли около 2,2% в год до недавних событий глобального экономического кризиса. Расчеты показывают, что если принять во внимание такие темпы, то уже к 2050 г. более 50% прироста валового продукта будет уходить на покрытие ущербов от природных катастроф [10, с. 98].
С точки зрения международной экологической организации Гринпис, борьба за снижение выбросов «парниковых газов» в любом случае принесет немалую пользу. Она предполагает переход на инновационный путь развития экономики, путем внедрения энергоэффективных технологий, развития возобновляемой энергетики и т. д. Эти требования были бы актуальны даже в том случае, если бы проблемы изменения климата не существовало, так как технологическая революция всегда выгодна для экономического развития.
Назовем основные вещества техногенного происхождения, загрязняющие атмосферу:
1. Оксид углерода выделяется при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух это вещество попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодный объем газа, поступающего в атмосферу, составляет не менее 1250 млн. тонн. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
2. Сернистый ангидрид образуется в процессе сгорания топлива, содержащего серу, или в результате переработки сернистых руд (ежегодно их перерабатывается до 170 млн. тонн). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выбрасываемого в атмосферу сернистого ангидрида составляет 65 процентов от общемирового выброса.
3. Серный ангидрид образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими
пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометал-лургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
4. Сероводород и сероуглерод поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
5. Основными источниками выброса оксилов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. тонн в год.
6. Источниками загрязнения соединениями фтора являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
7. Соединения хлора поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. Например, в металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 тонн передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
8. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 11 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы.
Типичными загрязнителями атмосферы являются также аэрозоли - мельчайшие взвешенные частицы диаметром от 0,1 до сотен микрон, средний размер аэрозольных частиц составляет 11-51 мкм. В статистическом сборнике "Europe's Environment: statistical compendium for the Dobris assesment" (1995 г.) опубликована карта среднегодовой концентрации атмосферных аэрозолей над территорией Европы за 1992 год. На ней хорошо видно, как тонкая аэрозольная взвесь промышленного происхождения плотностью более 20 мкг/м3 сплошным облаком покрывает огромные территории Центральной и Восточной Европы, юго-востока Англии, стран Бенилюкса и северо-восточной Франции.
В состав аэрозолей входят как твердые (пыль, зола, сажа), так и жидкие компоненты, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. К жидким относятся окислы серы и азота, аммиак, летучие органические углеводороды. Кроме
того, на них абсорбируются многие металлы (в частности, свинец) и высокомолекулярные токсичные соединения. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки.
В заключение назовем некоторые из глобальных проявлений загрязнения атмосферы:
- изменение климата как результат повышения мировой среднегодовой температуры или так называемого "парникового эффекта";
- расширение "озоновых дыр" - появление их не только над Антарктидой, но и над другими регионами мира;
- увеличение масштабов "кислотных дождей", особенно в промышленно развитых регионах;
- увеличение случаев стихийных бедствий с крупными размерами ущерба.
Таким образом, из обобщенных материалов мировой социально-экологической статистики можно сделать вывод: деградационные изменения биосферы в различных районах и регионах планеты создают потенциальную, а в ряде случаев - реальную опасность для всего живого на Земле, в том числе - для человека.
Литература
1. Охрана окружающей среды в России. 2006: Стат. сб. Росстат. - М., 2006. - 239 с.
2. Кузьмин М.И. Прогноз погоды на 8 млн лет назад //Наука из первых рук. - 2005. - № 3. - С. 54-65.
3. Добрецов Н.Л. Глобальные изменения природной среды 2000. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2001. - 373 с.
4. Крапивин В.Ф., Потапов И.И. Проблемы глобализации и социально-экономического развития в контексте изменений климата //Экономика природопользования. - М.: ВИНИТИ, 2008. - № 1. - С. 3-11.
5. Обзор доклада Н. Стерна «Экономика изменения климата» /Кокорин А.О., Кураев С.Н. WWF, GOF. - M.: WWF России, 2007. - 50 с.
6. Сайт www.annews.ra/news/detail.php?ro=137725
7. Ломборг Б. Охладите глобальное потепление. - Санкт-Петербург: Изд-во ООО «Питер Пресс», 2008. - 202 с.
8. Интернет-пресс-конференция А.П.Капицы на сайте http://www.lenta.ru/conf/kapitsa/
9. Майбуров И. А., Манохин И.В., Мишина Е.Б. О некоторых аспектах реализации механизмов Киотского протокола в регионах РФ // Экологические проблемы промышленных регионов. - Екатеринбург: АМБ, 2006. - 329 с.
10. Василенко В.А. Устойчивое развитие регионов: подходы и принципы /Под ред. А.С. Новоселова. - Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2008. - 208 с.
