Вред окружающей среде

Развитие всех отраслей материального производства — промышленности, транспорта, коммунального хозяйства, сельского хозяйства — возможно лишь при опережающих темпах наращивания энергетических мощностей. Увеличение объема потребляемых природных ресурсов, интенсификация промышленного производства также обусловлены ростом энерговооруженности человечества.

Все источники  энергии делят на две группы. К  числу невозобновимых относятся ископаемые виды  топлива и ядерная  энергия.

Использование этих источников энергии сопровождается дополнительным нагревом среды обитания. Их энергия добавляется к теплу, обусловленному солнечной радиацией, и поэтому называется добавляющей. К возобновимым относятся все виды энергии, которые непрерывно действуют в атмосфере: солнечная, ветровая, приливная, гидроэнергия. Их использование не приводит к дополнительному нагреву географической оболочки. Эти виды энергии изымаются из солнечного потока и после переработки возвращаются в географическую оболочку в прежнем объеме.

При современных технологиях преимущественно производится добавляющая энергия. Ее рост обостряет качественно новую проблему защиты географической оболочки и биосферы от прямого энергетического перегрева. Энерговооруженность человечества стремительно увеличивается, и это приводит к повышению средних температур приземных слоев атмосферы. При сохранении современных темпов технического развития хозяйственная деятельность людей через 50—70 лет окажет существенное воздействие на климатические условия многих стран и регионов мира. При этом могут произойти значитальные изменения в географии почвенно-рнстительного покрова, уменьшиться контрасты между природными зонами, измениться динамические свойства горных ледников. Возможны таяние полярных льдов, активизация селей, возникновение засухи в одних районах земного шара и значительное увеличение осадков в других.

В настоящее  время ученые разрабатывают глобальные и региональные прогнозы геоэкологических изменений, которые могут возникнуть в результате техногенного потепления климата, ищут способы сохранения благоприятных экологических качеств биосферы.

По расчетам отечественных и американских геофизиков, безопасный предел использования добавляющей  энергия составляет около 0,1% от солнечной энергии, приходящей на Землю. Дальнейшее увеличение ее производства вызовет быструю гибель человеческой цивилизации. Следовательно, существует четкий экологический предел роста добавляющей энергетики, развития традиционных видов ее производства.

Возобновимая  энергия составляет лишь 10% от всей энергии, которая используется на земном шаре человеческим обществом. Она участвует в естественном круговороте энергии и веществ. 90% используемой энергии является добавляющей энергией. Ее получают за счет высвобождения энергии, накопленной в прошлые геологические эпохи, в виде ископаемого топлива или радиоактивных материалов, возникших на ранних стадиях развития планеты.

Для того чтобы  не нарушать естественный круговорот веществ и энергии в биосфере, человечеству необходимо уменьшить потребление энергии, ограничить дальнейший рост энергетических мощностей. Возникла необходимость установления квот на производство энергии во всех государствах мира. А это неизбежно приведет к обострению политических, экономических и экологических конфликтов.

Предотвращение быстро надвигающегося эколого-энерге-тического кризиса возможно лишь при переходе к прямому использованию энергии Солнца, ветра и приливов. Однако широкое применение этих рассеянных потоков энергии пока невозможно из-за непреодоленных технических трудностей.

В настоящее  время в основном используются традиционные формы получения энергии преимущественно с помощью сжигания топлива и, следовательно, процесс антропогенного потепления климата продолжается. Поэтому ведутся поиски путей эффективной защиты географической оболочки от перегрева с помощью инженерно-технических средств.

Определенную  помощь в этих поисках оказывают  географические исследования. География помогает найти важнейшие звенья природных процессов, воздействуя на которые можно уменьшить или даже предотвратить техногенный перегрев атмосферы. Например, установлено, что горные ледники отводят избыток тепла в космос. В связи с этим возникает вопрос о целесообразности осуществления предложений по ускорению таяния ледников путем тех или иных воздействий на их поверхность. Ледники играют важную роль в качестве регуляторов теплового баланса атмосферы и должны быть сохранены на тех площадях, которые они занимают в настоящий момент. На основе этих географических данных о роли ледников инженерами разрабатываются технические проекты специальных устройств, способных отводить избыток тепла в верхние слои атмосферы. Одним из важнейших путей решения проблемы перегрева Земли является более широкое использование прямой энергии Солнца с помощью мощных гелиоустановок в пустынях, где имеется обилие солнечного света в течение круглого года. Видимо, в будущем придется в значительной степени потреблять солнечное тепло, трансформированное в энергию ветра.

Все эти меры, вместе взятые, могут в какой-то степени стабилизировать тепловой баланс земного шара. Но они технически сложны и дорогостоящи. Поэтому в целом защита географической оболочки Земли от техногенного перегрева пока остается одной из наиболее сложных глобальных геоэкологических проблем.

До сих пор при получении энергии очень ве-Экологнческие лика роль древесного топлива. На древес-проблемы                                                                                                                                     ное топливо приходится 19% всего потреб-

тешюэнергетики      ления энергии в развивающихся  странах.

Его используют 62% населения Африки, 34% зарубежной Азии. Сведение лесов в наименее развитых странах тропиков и субтропиков  напрямую связано с ростом потребления  древесного топлива (рис. 7).

В настоящее  время основная доля энергии получается за счет сжигания или переработки  природного органосодержа-щего сырья  — угля, нефти, горючих сланцев и торфа. При этом образуется большое количество токсичных отходов. В среднем в мире на каждый млрд кВт-ч энергии образуется более 16 тыс. т выбросов вредных веществ (не считая СО₂) — токсичных газов, содержащих сернистый ангидрид, оксиды азота, радиоактивные вещества, пыль и др. По сравнению с 

углем более  благоприятным в экологическом  и техническом отношении является жидкое топливо {мазут). При его сжигании не образуется летучей золы и, следовательно, в меньшей степени загрязняется воздух, не нужны земельные площади под золоотвалы. Еще более приемлемым в экологическом отношении является газ. При его сжигании существенными загрязнителями остаются лишь оксиды азота. Но и их поступление в атмосферу на 20% ниже, чем при сжигании угля. В целом если уровень загрязнения воздуха при использовании угля принять за единицу, то при сжигании мазута он составит 0,6, а газа — 0,2. Поэтому создание единой системы газоснабжения России позволило улучшить экологическую обстановку в десятках тысяч городов и поселков.

Сложные геоэкологические проблемы при сжигании топлива возникают в связи с выбросами в воздух сернистых соединений и диоксида углерода.

При соединении сернистого газа с водой из воздуха  образуются капельки серной кислоты. Ее растворы могут долгое время держаться в воздухе в виде плавающих капелек тумана или выпадать вместе с дождем и снегом (табл. 3). Такие осадки называют кислыми (кислотными). Их выпадение сопровождается подкислением водоемов и почвы, что приводит к гибели водных организмов, деградации почвенной фауны, ухудшению 

состояния лесов  и их усыханию. В результате подкисления  почвы снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции. Кислотные дожди и туманы разъедают металлы, краски, синтетические соединения, ткани, сокращают сроки и ухудшают условия хранения продуктов питания и т. д. Наибольшую опасность кислотные дожди представляют для индустриальных стран. Однако посредством трансграничных переносов они достигают и соседних государств. Кислотные дожди поставили под угрозу сохранение и восстановление лесов в Германии и Канаде, на северо-востоке США. Их вынос с территории Великобритании угрожает лесам и озерной рыбе в Скандинавских странах, морским организмам в Балтийском море. На территорию России кислотные осадки поступают вместе с западным переносом воздушных масс из европейских стран, особенно из Польши, Чехии, Германии и Украины. Кислотные дожди особенно часты в Карелии и на северо-западе России.

Увеличение сжигания топлива сопровождается все большим расходованием кислорода. До середины XIX в. содержание кислорода в атмосфере оставалось более или менее постоянным. Его поглощение в естественных окислительных процессах компенсировалось фотосинтезом. Поглощая из воздуха 55 млрд т кислорода, Мировой океан выделяет в атмосферу 61 млрд т. В результате воздушная оболочка Земли получает ежегодно из океана 6 млрд т кислорода. Ныне этот баланс нарушен главным образом процессами сжигания топлива. Особенно много кислорода потребляют развитые промышленные страны. США, где проживает лишь 6% населения мира, потребляют свыше 30% общемирового производства энергии. В результате такого энергетического изобилия в США расходуется больше кислорода, чем его производит растительность страны. Уровень развития энергетики и, следовательно, промышленности, а также общего благосостояния этой ведущей индустриальной державы строится в значительной мере на ис-пользовании природных ресурсов других стран, в том числе на потреблении кислорода, продуцируемого вне территории США.

За весь период человеческой деятельности безвозвратно израсходовано на процессы горения 273 млрд т кислорода, в том числе за последние 50 лет — 246 млрд т. Однако это не привело к заметному уменьшению концентрации кислорода в атмосфере, так как его содержание очень велико. Следовательно, несмотря на постоянный рост потребления, кислородное голодание в ближайшей перспективе человечеству не грозит. Но если основным источником энергии по-прежнему будет служить ископаемое топливо, эта проблема может обостриться ко второй половине XXI в.

В результате деятельности человечества во все увеличивающихся размерах изменяется количественное соотношение газов, составляющих атмосферный воздух. Нарастающими темпами растет концентрация диоксида углерода (регулярные наблюдения за его содержанием в атмосфере проводятся с середины XX в.). В конце XIX в. оно составило 0,029% от общего объема атмосферы. В течение последних ста лет за счет сжигания топлива в атмосферу поступило свыше 400 млрд т диоксида углерода. Лесные и степные пожары, вызванные человеком, также внесли свою лепту в этот процесс. Кроме процессов горения, источником увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере служит постоянное уничтожение наземной фитомассы и гумуса почвы. По масштабам продуцируемого СО₂ процессы сведения лесов и сжигания топлива примерно равны. Все это, вместе взятое, привело к тому, что поступление диоксида углерода в атмосферу стало превышать его потребление растениями. В результате за последнее столетие его концентрация в атмосфере увеличилась на 15% и в среднем составляет 0,032—0,033% (в городах — 0,034%) (рис. 8).

Повышение концентрации диоксида углерода в атмосфере усиливает так называемый парниковый эффект. Суть парникового эффекта заключается в том, что молекулы СО₂ не препятствуют проникновению коротковолнового солнечного излучения сквозь атмосферу к поверхности Земли и ее нагреванию. В то же время углекислый газ задерживает основную часть теплового излучения поверхности планеты. И поэтому чем выше концентрация этого газа в атмосфере, тем меньше тепла излучает Земля в космос и тем выше средняя температура воздуха у земной поверхности. Кром^ диоксида углерода, определенная роль в возникновении парникового эффекта принадлежит газу метану. Доля участия антропогенной угле-кислоты в создании парникового эффекта оценивается в 61%, метана — в 23%, закиси азота — в 4%. Увеличение концентрации метана в атмосфере связано с распашкой земель и особенно с расширением рисовых плантаций.

По современным  представлениям климатологов, суммарные величины потепления атмосферы за счет парникового эффекта за последние сто лет составили 0,5 °С. Ожидается дальнейшее потепление на 1,5—2 °С.

Ряд последствий  глобального антропогенного потепления благоприятен для человечества. Так, расширяются возможности хозяйственного использования территорий с холодным климатом. Потепление на 1—2 °С увеличивает водные ресурсы отдельных континентов на 10—20%. В бассейне Волги предстоит возрастание годового стока за счет теплых зим. В настоящее время толщина льдов в Северном Ледовитом океане уменьшилась на один метр, а площадь сократилась примерно на 35%. Повышение температуры в высоких широтах, возможно, вызовет удлинение продолжительности вегетационного сезона у сельскохозяйственных культур и позволит продвинуть земледелие к северу.