Экологическое глобальное прогнозирование и концепция устойчивого развития

Глобальные проблемы человечества.

В данном разделе авторы учебника выражают свое видение дальнейших экологических перспектив человечества в свете так называемой концепции «устойчивого развития», опираясь не только на свою позицию, но на мнения проф. Г. Т. Фрумина и доц. В. Н. Молчанова, высказанные ими в совместной с В. В. Дмитриевым работе «Экологическое нормирование и устойчивость природных систем» (2004).

Среди глобальных проблем современности (проблема мира и разоружения, предотвращения мировой войны; демографическая проблема; продовольственная проблема; энергетическая и сырьевая проблемы; преодоление отсталости развивающихся стран; проблемы использования Мирового океана и мирового освоения космоса) одно из ведущих мест занимают экологические проблемы.

Интегральная типология экологического состояния регионов (по Н. Ф. Глазовскому и др., 1991) («Экодиагностика и сбалансированное развитие», 2003).

Рис. 119. Экологическая ситуация на территории России и сопредельных государств (по Б. И. Кочурову и др., 1991).

Ареалы экологических ситуаций: 1 — острые; 2 — очень острые; 3 — кислые атмосферные осадки (по снежному покрову 1988 г.);

4 — защитная (охраняемая) полоса притундровых лесов; 5 — деградация естественных кормовых угодий; 6 — южная граница распространения многолетнемерзлых грунтов; 7 — северная граница распространения пыльных бурь; 8 — захоронения радиоактивных отходов (открытые данные) Воздействие современного индустриального общества на биосферу приводит по крайней мере к трем основным типам необратимых изменений в равновесии естественных экосистем:

• • сокращается разнообразие биоценозов в средах, которые эксплуатируются человеком;
• • нарушен круговорот веществ, так как отходы деятельности человека больше не минерализуются деструкторами (деятельность микроорганизмов в воде и почве тормозится различными токсичными загрязняющими веществами; появились промышленные отходы, которые невозможно разложить биологическим путем и которые накапливаются в биосфере, нарушая жизнедеятельность экосистем, — небиодеградирующие отходы);
• • приток энергий за счет все возрастающего потребления нефти, угля и газа приводит к истощению невозобновляемых природных ресурсов.

Обеспеченность основными видами сырья, прогнозируемая по 2130 г., не может не вызывать опасений (рис. 120), хотя ситуация с сырьем в нашей стране несколько лучше, чем в других странах. Запасы пресной питьевой воды, как указывалось ранее, могут обеспечить не более 10 млрд чел.

Рис. 120. Обеспеченность зарубежных стран (без учета России) разведанными запасами сырья (по современному уровню добычи) (по Г. А. Мирличу, 1984)

Антропогенные воздействия на атмосферу ведут к разрушению озонового слоя, усилению «парникового эффекта», глобальному потеплению и последующему повышению уровня Мирового океана. Являясь защитным экраном от ультрафиолетового излучения, озоновый слой особенно интенсивно разрушается над полюсами, где возникают «озоновые дыры», — над Антарктикой (скорость расширения — 4% в год) и меньшая по размерам над Арктикой.

В. В. Дмитриев и Г. Т. Фрумин (2004), анализируя «озоновую» проблему, отмечают, что уменьшение озонового слоя позволит большему количеству ультрафиолетовых лучей, повреждающих клетки, достигать Земли, что почти наверняка будет опасными для живых организмов, так как значительная доля раковых опухолей кожи вызывается воздействием солнечного света на протяжении длительного времени. Предположительно каждое уменьшение озонового слоя на 1% приводит к 2%-му усилению ультрафиолетовой радиации и к 2—5%-му учащению случаев рака кожи.

Наиболее опасные для человека последствия истощения озонового слоя —увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Согласно данным ООН, сокращение озонового слоя всего на 1% означает появление в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи.

Средства массовой информации активно распространяют следующую теорию разрушения озонового сдоя. Фреоны (хлорфторуглеводороды) широко используются в качестве хладоагентов, вспенивателей пластмасс, газоносителей в аэрозольных баллончиках, средств пожаротушения и т. п. Выполнив свою рабочую функцию, большая часть фреонов попадает в верхнюю часть атмосферы, где под действием света разрушается с образованием свободных атомов хлора по реакции.

Далее атомы хлора интенсивно взаимодействуют с озоном по реакции.

и регенерируются по реакции.

При указанных превращениях один атом хлора может разрушить не менее 10 000 молекул озона. Однако представления о роли фреонов в разрушении озонового слоя (экрана) нашей планеты — всего лишь гипотеза. С ее помощью трудно объяснить причины периодического убывания концентрации озона над Антарктидой, тогда как не менее 90% фреонов попадают в атмосферу в Европе и США. Другая гипотеза появления озоновых дыр основана на взаимодействии озона с потоками водорода и метана, поступающими в тропосферу через разломы в земной коре. Она основана на том, что географические координаты озоновых дыр очень близки к координатам зон разломов в земной коре. В том случае, если это справедливо, то колебания концентрации озона следует отнести к природным факторам. Согласно гипотезе геохимика В. Л. Сывороткина разрушение озонового слоя Земли — это естественный процесс, связанный с водородной дегазацией Земли. Именно водород — «главный газ Земли». Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы следует считать то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли. В этой связи постоянство озоновой дыры над Антарктидой объясняется тем, что главные каналы дегазации — срединно-океанские рифты — сближаются вокруг Антарктиды, увеличивая «водородную продувку атмосферы» в этом районе. Кроме того, на Антарктиде расположен действующий вулкан Эребус с наибольшими газовыми выбросами в атмосферу.

И все же нельзя не отметить, что во второй половине XX в. замечено все усиливающееся разрушение озонового слоя вплоть до появления так называемых «озоновых дыр» не только над полярными, но и над другими, в том числе густонаселенными областями Земли. Наибольшие потери стратосферного озона раньше приходились на каждую антарктическую весну (октябрь), но сейчас и в северных широтах исчезает около 10% озона стратосферы зимой и весной и около 5% летом и осенью. Ежегодно вся Земля теряет около 0,5% озонового слоя. За последние 10—15 лет его потеря составила примерно 7% и этот процесс идет с нарастающей интенсивностью. В первой половине 1997 г. впервые возникла огромная по своим размерам озоновая «дыра» площадью около 30 млн км² над всей Арктикой, включая север Европы, Канады, Гренландию, Балтийское море, северные области Сибири вплоть до Урала и Байкала.

В связи с этим к началу 1980;х гг. ряд стран прекратили или резко сократили производство фторхлоруглеводородов. В настоящее время темп загрязнения атмосферы СС1₄, CFC1₃, CF₂C1₂ заметно спал.

Отметим, что отечественная холодильная промышленность была практически разрушена, потому что СССР подписал Монреальский протокол (1987), предусматривающий прекращение производства фреонов, якобы разрушающий озоновый слой. Гипотеза об их вредоносности до сих пор не подтвердилась, но фреоновые холодильники уже не могут составить конкуренции агрегатам нового поколения от фирмы «Дюпон» даже с учетом того, что заменители фреонов дороги, токсичны и обладают сильным парниковым эффектом.

Если в стратосфере наблюдается уменьшение концентрации озона, то в приземном тропосферном слое происходит его повышенный синтез, особенно в загазованной атмосфере городов под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения. При высокой концентрации озон сильнейший окислитель, который по своей токсичности превосходит цианистую кислоту и угарный газ. Стандартами ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) озона в воздухе — 100 мкг/м³.

По данным немецких ученых, в густонаселенных областях Европы содержание озона в настоящее время в 5—10 раз превышает эти нормы, а ведь даже при 200 мкг/м³ озона в воздухе начинают гибнуть лиственницы, сосны и другие растения, в том числе злаковые (рожь, ячмень и т. д.).

Не так все просто и со сценариями нарастания парникового эффекта и глобального потепления. Постепенно меняются взгляды на роль различных газов в создании парникового эффекта и на вклад человечества в выбросы этих газов по сравнению с естественными выбросами. Динамику выбросов углекислого газа можно проследить на рис. 121. Конечно, нельзя игнорировать выявленную зависимость повышения температуры атмосферы от роста концентрации диоксида углерода (рис. 122).

Рис. 121. Динамика мировой эмиссии диоксида углерода (по CDIAC; Le Querte et al., 2014; Global Carbon Budget, 2014)

Рис. 122. Повышения температуры в зависимости от роста концентрации диоксида углерода (по А. С. Степановских, 2003):

1 — при постоянном потреблении энергии; 2 — при растущем потреблении энергии Повышение температуры воздуха в Северном полушарии с начала 1980;х гг. на 1,2 °С и ее дальнейший рост (по приблизительным прогнозам дальнейшее возрастание до 1,5—2,5 °С к 2050 г. и до 6 °C к 2100 г.) может привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана на 0,5—1,5 м с постепенным затоплением многих густонаселенных районов (рис. 123). Уже сейчас считается, что средняя скорость повышения уровня Мирового океана составляет 1 мм/год, а к 2020 г. она может возрасти до 3—4 мм/год и более.

Рис. 123. Изменение уровня Мирового океана и тенденции изменения температуры и содержания диоксида углерода в воздухе (по А. С. Степановских, 2003)

Составлены прогнозы потепления климата и для разных регионов России (табл. 144). Но для РФ потепление климата позитивно скажется на агроклиматическом потенциале, особенно на зоне рискованного земледелия. Хотя и здесь «плюсы» уравновешиваются «минусами»: изменение режима увлажнения, подтопление береговых зон, термоабразия берегов и многое другое.

Палеосценарии предстоящих изменений климата в экорегионах России с разной степенью экологической напряженности (по А. А. Величко и В. А. Климанову, 1990).

Таблица 144

Но и здесь прогноз изменения экологической ситуации в разных регионах в первую очередь зависит от изменения существующей хозяйственной политики в сторону расширения использования ресурсои энергосберегающих, экологически чистых технологий (табл. 145).

Таблица 145

Геоэкологический прогноз до 2010 г. (по Б. И. Кочурову, 1990).

Примечание. Н—повышается; = — неизменна; =/—неизменна/уменыда;

ется; — — уменьшается.

Кроме того, экологическая ситуация в мире все более ухудшается в связи с ускорением роста населения планеты (рис. 124). Согласно образному высказыванию американского демографа Bony, население нашей планеты увеличивается быстрее, чем бьется человеческое сердце: за год сердце делает примерно 38 млн ударов, а население увеличивается на 90 млн чел.

Современный весьма оптимистический прогноз свидетельствует о том, что максимальное число жителей на планете при предельном напряжении сельского хозяйства не должно превышать 10—14 млрд. Более осторожный прогноз учитывает обостряющиеся экологические проблемы и ставит под сомнение возможность существования такого количества людей в биосфере. Поскольку в ней могут произойти серьезные климатические сдвиги, ресурсы быстро истощаются и деградируют под давлением всего лишь 6-миллиардного населения, весьма сомнительно, что она выдержит рост даже до 10 млрд чел., а тем более обеспечит им устойчивое развитие. Для такого развития необходимы серьезные изменения как в стиле жизни, так и в уровне экологического сознания людей.

Рис. 124. Динамика численности населения Земли с 1650 по 2005 г.

(по В. В. Дмитриеву, Г. Т. Фрумину, 2004)

Ускорение роста населения сопровождается интенсивной урбанизацией. Этот процесс кроме положительных сторон (большие возможности трудоустройства, экономичная система жизнеобеспечения населения и т. д.) имеет целый ряд негативных последствий: уродливая в целом среда, загрязнение воздуха, чрезмерный шум, насилие, темпы развития инфраструктуры (жилье, транспорт, водоснабжение, канализация) не успевают за темпами роста численности населения. По мере роста населения в городах перегружается емкость среды, что приводит к снижению качества воды и воздуха. Вследствие этого увеличивается количество заболеваний, затрат на очистку воды, медицинские услуги. Кроме того, в больших городах повышаются расходы на транспорт, обслуживание, отопление, растут безработица и преступность. Иными словами, по мере роста города затраты на обеспечение его функций возрастают, а качество жизни снижается. По некоторым оценкам, оптимальная емкость среды соответствует городам умеренных размеров с населением около 100 тыс. чел.

Вспомним идею В. И. Вернадского о том, что наша планета имеет пределы распространения жизни, ограниченные физическими свойствами, и прежде всего размерами. Об ограниченном несущем потенциале Земли говорил еще Цицерон.

На 25 ноября 2016 г. в России существует 1113 городов и 1287 поселков городского типа, в которых проживает 109 млн чел., или 74,27% населения страны. Экологически неблагоприятная обстановка наблюдается во всех городах с населением свыше 1 млн чел., в 60% городов с населением от 500 тыс. до 1 млн чел. и в 25% городов с населением от 250 до 500 тыс. чел. По существующим оценкам, около 1,2 млн чел. в городах России живут в условиях резко выраженного экологического дискомфорта. Международная практика свидетельствует: для того чтобы человека окружала благоприятная, отвечающая современному уровню среда обитания, плотность населения должна быть от 30 до 50 чел. на 1 км².

Таким образом, увеличение населения Земли, стиль жизни и уровень экологического сознания людей совместно с развитием промышленности и сельского хозяйства — основные факторы деградации биосферы.

Особенность современной ситуации заключается в том, что изменения в окружающей среде опережают темпы развития методов контроля и прогнозирования ее состояния. В настоящее время человек лишь констатирует неблагоприятные экологические явления и не может их предотвратить. К сожалению, анализ основных тенденций изменений окружающей среды и прогноз ее состояния на 2030 г. не сулят ничего хорошего (табл. 146).

Таблица 146

Тенденции изменений окружающей среды (по В. И. Данилову-Данильянцу и др., 1993).