Экологические проблемы умеренного пояса Северной Америки

В Северной Америке чрезвычайно остро стоит проблема окружающей среды. С каждым годом ухудшаются условия жизни населения в городах, особенно промышленных центрах, используются активно эксплуатируемые природные ресурсы — поверхностные воды, почвы и т. п. Этот процесс сопровождается разрушением природного ландшафта и вытеснением его «искусственной средой», не всегда пригодной для жизни людей. Воздействие человека затрагивает важнейшие компоненты природной среды — атмосферу, гидросферу, почву, а поскольку они все взаимосвязаны, то разрушение или загрязнение природных компонентов приобретает повсеместный характер.

Загрязнение атмосферы. Загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека.

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др.

В количественном отношении первое место среди них занимает особенно опасное вещество — угарный газ, который образуется в результате неполного сгорания топлива главным образом в двигателях автомобилей. Из 150 млн. т угарного газа, поступающего ежегодно в атмосферу США, более 110 млн. т выбрасывают различные средства транспорта. Именно там, где много автомобилей, наиболее сильно загрязнена атмосфера. В крупных городах отходы электростанций и промышленных предприятий отравляют воздух окислами серы и наполняют его пылью.

Циклоны, сопровождающиеся сильными ветрами, дождем или снегом, способствуют очищению атмосферы. Поэтому восточная часть Северной Америки, где циклоны бывают довольно часто, особенно зимой, менее страдает от загрязнения атмосферы, чем западная и юго-западная. Наиболее тяжелая обстановка возникает в США на побережье штата Калифорния, вдоль которого проходит холодное течение. В конденсирующихся над прибрежными водами парах задерживаются выхлопные газы многих тысяч автомобилей, заполняющих улицы Лос-Анджелеса и пригородных автострад. Антициклональная погода, постоянная в летнее полугодие, усиливает приток солнечной радиации, которая в свою очередь способствует сложным химическим превращениям в атмосфере. В результате образуется густой, насыщенный ядовитыми парами туман, так называемый «лосанджелесский смог», губительно сказывающийся на богатой субтропической растительности побережья и способствующий распространению различных заболеваний среди людей.

Не меньшую известность получил также «фэрбанкский смог», образующийся зимой в глубоких котловинах Аляски. В условиях антициклонической циркуляции, способствующей застаиванию холодного воздуха, выбросы тепловых электростанций и различных отопительных систем надолго задерживаются в атмосфере. Пока на Аляске не так много городов и промышленных объектов, но в будущем загрязнение атмосферы зимой может принести большой ущерб ее природе.

В пределах основной территории США уже сейчас стало ощутимым воздействие загрязнения воздуха Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники [3].

В зоне умеренного пояса АЭС насчитывается около 70 станций, что устанавливает мировое лидерство в атомной энергетики.

Примером загрязнения может послужить авария на АЭС Пенсильвании.

Авария на АЭС Три-Майл-Айленд (англ. Three Mile Island accident) — одна из крупнейших аварий в истории ядерной энергетики, произошедшая 28 марта 1979 года на атомной станции Три-Майл-Айленд, расположенной на реке Саскуэханна, неподалёку от Гаррисберга (Пенсильвания, США). Последствия. Хотя ядерное топливо частично расплавилось, оно не прожгло корпус реактора, так что радиоактивные вещества, в основном, остались внутри. По разным оценкам, радиоактивность благородных газов, выброшенных в атмосферу, составила от 2,5 до 13 миллионов кюри (480· 1015 Бк), однако выброс опасных нуклидов, таких как йод-131, был незначительным. Территория станции также была загрязнена радиоактивной водой, вытекшей из первого контура. Было решено, что в эвакуации населения, проживавшего рядом со станцией, нет необходимости, однако губернатор Пенсильвании посоветовал покинуть пятимильную (8 км) зону беременным женщинам и детям дошкольного возраста. Средняя эквивалентная доза радиации для людей живущих в 10-мильной (16 км) зоне составила 8 миллибэр (80 мкЗв) и не превысила 100 миллибэр (1 мЗв) для любого из жителей. Для сравнения, восемь миллибэр примерно соответствуют дозе, получаемой при флюорографии, а 100 миллибэр равны одной трети от средней дозы, получаемой жителем США за год за счёт фонового излучения.

Работы по устранению последствий аварии были начаты в августе 1979 года и официально завершены в декабре 1993 г. Они обошлись в 975 миллионов долларов США. Была проведена дезактивация территории станции, топливо было выгружено из реактора. Однако часть радиоактивной воды впиталась в бетон защитной оболочки, и эту радиоактивность практически невозможно удалить.

Загрязнение гидросферы. Другой важной экологической проблемой является истощение водных ресурсов. Потребление воды в США непрерывно растет и к 2000 г., согласно прогнозам, оно достигнет 1112 км³ в год, в то время как реально можно использовать лишь 750−800 км3 воды (в настоящее время общий забор воды приближается к 600 куб. км в год). Это означает, что вода должна использоваться неоднократно. Во многих районах страны это уже давно стало необходимостью. Известный американский экономист А. Уолмен еще в середине 60-х годов писал о том, что более 100 млн. жителей США потребляют воду, которая по меньшей мере один раз использовалась и прошла через канализацию. Такие масштабы потребления воды требуют соблюдения двух условий: постоянного поддержания первоначального объема воды в реках и восстановления ее качества. Выполнение этих условий представляет для США трудную, практически неразрешимую задачу.

Очень велики потери воды при использовании ее в сельском хозяйстве, особенно при орошении земель. На сельское хозяйство приходится почти 1/3 потребляемой воды, причем большая часть ее расходуется безвозвратно. Пополнение недостающих водных ресурсов — одна из самых острых проблем. Уже сейчас, особенно в жаркие сухие дни, крупные города испытывают водный кризис: иссякает вода в водопроводах, надвигается угроза пожаров, эпидемий. В некоторых районах широко используют ресурсы подземных вод, но их потребление превосходит поступление вод в подземные горизонты. В результате уровень подземных вод понижается. В штате Техас, например, он понизился на несколько десятков метров, а в Калифорнии место пресных вод начали занимать проникающие из океана соленые воды.

Не менее трудную проблему представляет загрязнение воды в водоемах. Среди различных форм загрязнения вод — биологического, химического, теплового — последнее приобрело в США самые широкие размеры. Из 600 км³ воды, изымаемых ежегодно из водоемов США, около 180−200 км3 приходится на тепловые и атомные электростанции. Почти вся вода возвращается вновь в реки, но после нагрева содержание кислорода в ней понижается. Организмы, оказавшиеся в такой воде, часто обречены на гибель. Известно, что АЭС мощностью 1 млн. кВт в год потребляет до 1,7 км³ воды, повышая ее температуру при возвращении в водоемы на 10−12 °С. Во многих реках южной части страны температура и без того бывает довольно высокой и ее повышение хотя бы на 3−4 °С становится опасной для жизни многих видов рыб. С середины 60-х годов в США ежегодно от загрязнения в водоемах погибает от 10 до 17 млн. особей рыбы.

Под давлением общественности в последние годы был принят ряд законов, ограничивающих хозяйничанье промышленных компаний и способствующих созданию очистных сооружений. В некоторых районах вода стала чище, но возникли новые проблемы. Во-первых, значительно возросло число источников загрязнения. На сельскохозяйственных территориях, где все больше селится покидающих города людей, где в землю (а оттуда и в воду) все больше поступает химикатов и других веществ, очищать сточные воды гораздо сложнее, чем в городах или на отдельных предприятиях. Стоки с полей трудно заключить в трубу и подвергнуть очистке до того, как они поступят в реку. Поэтому в районах интенсивного земледелия восстановить прежнее качество вод практически невозможно. Во-вторых, обнаружилось, что во многих водоемах, вода которых содержит сравнительно «безопасные» загрязнители, появились новые вещества с весьма неблагоприятной реакцией на живые организмы. Они возникли в результате взаимодействия различных химических веществ, и прежде всего «безопасных загрязнителей».

В-третьих, расширилась сфера загрязнения вод. Грязные стоки стали отравлять прибрежные воды морей, проникать в грунтовые воды. Последнее часто случается в местах добычи полезных ископаемых, где нарушено залегание пластов земли, или там, где вода широко используется для извлечения или транспортировки сырья. Кроме того, грязные воды поступают в грунт из многочисленных свалок. Специальные исследования показали, что многие источники водоснабжения, базирующиеся на грунтовых водах, в настоящее время не отвечают санитарным нормам [17].

На территории умеренного пояса располагаются Великие озера, которые не только являются большой достопримечательностью, но и широко используются человеком, что непосредственно ведет к загрязнению и ухудшению качества воды.

Великие озера /Great Lakes/ (США, Канада) включают группу из 5 озер в восточной части Северной Америки, в бассейне реки Святого Лаврентия:

• 1 Верхнее (площадь — 82 400 км2, максимальная глубина — 393 м),
• 2 Гурон (59 600 км2, 208 м),
• 3 Мичиган (58 000 км2, 281 м),
• 4 Эри (25 700 км2, 64 м),
• 5 Онтарио (19 500 км2, 236 м).

Озеро Мичиган находится в США, по другим озерам и соединяющим их коротким рекам проходит граница между США и Канадой. Канаде принадлежит часть акватории 4 озер. Великие озера имеют общую длину береговой линии около 18 000 км, площадь водного зеркала — 245 200 км2. Площадь бассейна Великих озер оценивается в 768 000 км2 (включая площадь самих озер). Объем воды составляет около 22 725 км3. Великие озера расположены ступенями, разница в высоте озер Верхнее, Гурон, Мичиган и Эри не превышает в 9 м, и только озеро Онтарио находится почти на 100 м ниже озера Эри. Озера соединены между собой относительно короткими, но многоводными реками: озера Верхнее и Гурон рекой Сент-Мэрис (длина 112 км), озера Гурон и Эри рекой Сент-Клэр (длина 43 км) и озеро Сент-Клэр (площадь 1275 км2) рекой Детройт (длина 51 км), озера Эри и Онтарио рекой Ниагара (длина 54 км), образующей Ниагарский водопад (высота около 50 м). Озера Гурон и Мичиган соединяет пролив Макино шириной около 3 км. В Великие озера впадает несколько сотен малых рек, сток из озер происходит по реке Св. Лаврентия, вытекающего из озера Онтарио) и впадающего в Атлантический океан. Средний расход воды в истоке — около 6640 м3/сек. Воды Великих озер имеют малую минерализацию (от 0,06 до 0,13 г/л). В озёрах водится боле 170 видов рыб (карповые, окуневые, лососевые, сиговые, форелевые и др.). С юга и юго-востока к Великим озерам примыкают густо заселенные индустриальные районы, с севера и запада — аграрно-сырьевые районы США и Канады. На Великих озерах расположены крупнейшие города США — Чикаго и Милуоки на берегах озера Мичиган, Буффало и Кливленд — озера Эри, Детройт на берегах одноименной реки, а также второй по величине город Канады — Торонто на берегах озера Онтарио. Великие озера соединены с бассейнами реки Миссисипи системой судоходных каналов, начинающейся у г. Чикаго, и реки Гудзон каналом, берущим начало из озера Эри.

Бассейн Великих озер — одна из крупнейших на планете водосборных систем; содержит 18% мировых запасов пресных вод. Скорость возобновления воды в озерах составляет менее 1% в год за счет осадков, поверхностного и подземного стока. Масштабное использование водных ресурсов в США и обжитой части Канады привели к серьезным экологическим и социально-экономическим проблемам, прежде всего — загрязнению поверхностных и подземных вод. Особенно интенсивно экономика США стала развиваться после второй мировой войны, когда наблюдался невиданный ранее рост промышленности. Промышленные, хозяйственно-бытовые и иные стоки без очистки в водные объекты. В озерах значительно понизилось содержание кислорода, стала погибать рыба. Концентрация ртути, пестицидов и других загрязнителей во много раз превышала допустимую норму. Использование и сброс в водные системы токсичных хлорсодержащих (ДДТ, ПХБ) соединений, синтетических удобрений приводило к попаданию их в пищевые цепи. В конце 1960 гг.

40% водных систем США не могли использоваться для ловли рыбы и купания из-за загрязнения вод. При этом большие объемы загрязнителей сбрасывались в Великие озера. В частности, в начале 1970;х гг. озеро Эри стало практически «мертвым» из-за интенсивного загрязнения [14].

До начала 1970 гг. озера подвергались загрязнению вредными веществами из-за недостаточной очистки промышленных сточных вод, поступления с поверхностным стоком удобрений и отходов. Так, в этот период в водах озера Эри отмечались избыток фосфора, цветение водорослей, сокращение популяции рыб. Особенно пострадали аборигенные (местные) сообщества живых водных организмов.

Загрязнения почв. Многие почвы Северной Америки обеднены минералами, особенно йодом, селеном, железом, цинком и хромом.

Каждый урожайный год еще больше истощает их обработкой синтетическими удобрениями, которые искусственно заставляют почву производить больше, чем она может.

Практика выращивания одних и тех же культур усугубляет исчезновение из почв многих незаменимых следовых элементов. Помимо этого, в Америке ежегодно теряется более 5 миллиардов тонн верхнего почвенного слоя возделываемых земель. Установлено, что с 1920 г. в Америке утеряно 75% почвенного слоя. Это пугающие цифры, поскольку для восстановления только одного дюйма почвы требуется от 500 до 1000 лет. А поскольку почвы почти не содержат минералы, последние не могут оказаться и в продуктах. Их не будет ни в растительных продуктах, ни в животных, которые питаются этими же растениями.

Овощи и фрукты сейчас содержат лишь часть того количества полезных веществ, какое они содержали в прошлом. К примеру, пшеница 50 лет назад включала 20−30% белка, а сейчас — всего 8−12%.

Интересное исследование, именуемое докладом Ф. А. Бэра, было проведено в Университете Висконсина. Для изучения собирались овощи и фрукты с разных ферм одного региона, а также из других местностей. Результаты констатировали огромный разброс питательной ценности продуктов. Например, в одном пучке шпинат содержал достаточно много железа, а в другом мог не содержать железа вообще.

Пестициды и химикаты. США и Канада являются самым крупным в мире потребителем пестицидов; им принадлежит третья часть мировых закупок пестицидов на сумму 7 миллиардов долларов ежегодно. Используется более миллиона тонн пестицидов, причем 60% из них — в сельском хозяйстве.

Химикаты (инсектициды, гербициды, фунгициды) используют для удобрения почвы, борьбы с сорняками, насекомыми и грызунам, для защиты урожая от плесени и грибков. С их помощью повышают урожайность, увеличивают срок хранения растений, улучшают внешний вид фруктов, овощей и зерна.

Еще тридцать лет назад Р. Карсон предупреждала о растущей зависимости от пестицидов и их опасности.

Сегодня фермерам предлагается выбор из 5 000 видов пестицидов и 700 химических ингредиентов. По сравнению с началом 40-х гг., когда были впервые использованы пестициды, их потребление в сельском хозяйстве возросло в десять раз. А потери урожая из-за насекомых за последние 50 лет увеличились вдвое. Эта статистика ставит под сомнение «эффективность» пестицидов.

Интересно, что применение пестицидов привело к развитию 650 видов вредителей, устойчивых к некоторым из этих ядов.

Каждый день в США около 860 человек отравляются пестицидами. Это 315 000 отравлений в год химическими веществами, загрязняющими воздух, почвы, воду и продукты. Известно, что многие пестициды опасны для здоровья и обладают канцерогенными свойствами.

Пестициды — это «мина замедленного действия». За десятки лет использования эти химикаты скопились в почве. Они попадают в растения, а также в источники воды и, соответственно, в рыбу. Страдает и животноводство: скот питается обработанными химикатами растениями и к тому же получает инъекции гормонов роста и антибиотиков. В итоге, вся «химия» встраивается в ткани животных. Факты очевидны — если все не будут потреблять органически произведенные растительные и молочные продукты, мясо и рыбу, мы с большой вероятностью будем получать значительные дозы пестицидов ежедневно.

Вызывает тревогу, что многие из этих химикатов являются биологическими ядами, рассчитанными на уничтожение, и в организме человека они медленно, прогрессирующе разрушают клетки и органы.

В 1990 г. A. Эванс, профессор Медицинского колледжа университета в Чикаго, утверждал, что по его оценкам от 70 до 90% случаев рака у человека возникают под воздействием факторов окружающей среды.

Сюда входят химикаты, синтетические пищевые добавки, сельскохозяйственные химикалии и другие факторы, в том числе солнечный свет и пищевые компоненты. При этом Эванс отмечает, что большинство перечисленных факторов могут не являться канцерогенами сами по себе, однако, действуя в комбинации с другими факторами, могут оказывать канцерогенный эффект. Другими словами, они начинают работать друг с другом синергистически.

Согласно данным Национального института рака, в период 1950;1985 гг. в США: Заболеваемость раком мочевого пузыря увеличилась на 51%, раком почек и почечных лоханок — на 82% (оба заболевания связаны с токсинами в водопроводной воле). Рак яичек участился на 81% (и существенно больше среди сельскохозяйственных рабочих и рабочих на заводах пестицидов). Лимфома (не Ходжкина) участилась на 123% (что связано с непосредственным воздействием пестицидов). Рак у детей в возрасте до 15 лет участился на 32%. В период 1973;1985 гг. заболеваемость раком груди увеличилась на 14%.

Воздействие на растительность и животный мир. Основная причина сокращения площади лесов — их прямая вырубка для заготовки древесины, а также при расчистке земель под сельскохозяйственные угодья (рисунок 6).

Рисунок 6 Вырубка леса и сравнения территории по годам [18].

Сокращение площади лесов приводит к негативным экологическим последствиям: изменению альбедо земной поверхности, нарушению баланса углерода и кислорода в атмосфере, возрастанию процессов эрозии почв, нарушению гидрологического режима рек. Леса, к тому же, обладают большой поглотительной способностью и помогают в борьбе с антропогенным загрязнением природной среды. Они поглощают примерно 20% выбросов углерода и большую часть оксидов серы.

Воздействие на животный мир. С начала нашего века на всех континенте резко возросло число видов вымирающих и редких животных. Так, в Северной Америке на грани полного исчезновения стали: бизон, белый американский журавль, калифорнийский кондор и другие виды.

Основной причиной этому является охота, разрушение места обитания животных, загрязнение окружающей среды [15].