167890 (Экологические проблемы современности), страница 2

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).

В первом случае используется примерно 75% суммарного потенциала ядерных держав. Это так называемая всеобщая ядерная война, первичные, немедленные последствия которой характеризуются огромными масштабами гибели и разрушений. Во втором сценарии «расходуется» менее 1% имеющегося в мире ядерного арсенала. Правда, и это 8200 «хиросим» («жесткий» вариант - почти миллион)!

Сажа, дым и пыль в атмосфере над регионами северного полушария, подвергшимся атакам, из-за глобальной циркуляции атмосферы распространяется на огромные площади, через 2 недели накрыв все Северное полушарие и частично Южное. Немаловажно, сколько времени сажа, и пыль будут находиться в атмосфере и создавать непрозрачную пелену. Частицы аэрозоля будут оседать на землю под действием силы тяжести, и вымываться дождями. Продолжительность оседания зависит от размера частиц и высоты, на которой они оказались. Расчеты с использованием упомянутой модели показали, что аэрозоль в атмосфере сохранится значительно дольше, чем полагали прежде. Дело в том, что сажа, нагреваясь солнечными лучами, станет подниматься вверх вместе с нагретыми ею массами воздуха и выйдет из области образования осадков. Приземный воздух окажется холоднее находящегося выше, и конвекция (включая испарения и выпадение осадков, так называемый круговорот воды в природе) значительно ослабеет, осадков станет меньше, так что аэрозоль будет вымываться гораздо медленнее, чем в обычных условиях. Все это придет к тому, что «ядерная зима» затянется.

Итак, главным климатическим эффектом ядерной войны, независимо от ее сценария, станет «ядерная зима» - резкое, сильное (от 15 до 40 градусов по Цельсию в разных регионах) и длительное охлаждение воздуха над континентами. Особенно тяжёлыми последствия оказались бы летом, когда над сушей в Северном полушарии температура упадет ниже точки замерзания воды. Иными словами, все живое, что не сгорит в пожарах, вымерзнет.

«Ядерная зима» повлекла бы за собой лавину губительных эффектов. Это прежде всего резкие температурные контрасты между сушей и океаном, поскольку последний обладает огромной термической инерцией, и воздух над ним охладится гораздо слабее. С другой стороны, как уже отмечалось, изменения в атмосфере подавят конвекцию, и над погруженными в ночь, скованными холодом континентами разразятся жестокие засухи. Если рассматриваемые события пришлись бы на лето, то примерно через 2 недели, как указывалось выше, температура поверхности суши в Северном полушарии упадет ниже нуля, и солнечного света почти не будет. Растения не успеют приспособиться к низким температурам и погибнут. Если бы ядерная война началась в июле, то в Северном полушарии погибла бы вся растительность, а в Южном частично. В тропиках и субтропиках она погибла бы почти мгновенно, ибо тропические леса могут существовать лишь в узком диапазоне температур и освещенности.

Многие животные в Северном полушарии так же не выживут из-за недостатка пищи и сложности ее поиска в «ядерной ночи». В тропиках и субтропиках важным фактором будет холод. Погибнут многие виды млекопитающих, все птицы; рептилии могут сохраниться.

Если бы описываемые события происходили зимой, когда растения северной и средней полосы «спят», их судьбу при «ядерной зиме» определили бы морозы. Для каждого участка суши с известным соотношением пород деревьев, сравнивать температуры зимой и во время «ядерной зимы», а также данные о гибели деревьев в обычные и аномальные зимы с длительными морозами, можно оценить процент гибели деревьев при «ядерной зиме».

Образовавшиеся на огромных площадях мертвые леса станут материалом для вторичных, лесных пожаров. Разложение этой мертвой органики приведет к выбросу в атмосферу большого количества углекислого газа, нарушится глобальный цикл углерода. Уничтожение растительности (особенно в тропиках) вызовет активную эрозию почвы.

«Ядерная зима», несомненно, вызовет почти полное разрушение существующих ныне экосистем, и в частности агроэкосистем, столь важных для поддержания жизнедеятельности человека. Вымерзнут все плодовые деревья, виноградники и т.п. Погибнут все сельскохозяйственные животные, поскольку инфраструктура животноводства окажется разрушенной. Растительность частично может восстановиться (сохранятся семена), но этот процесс будет замедлен действием других факторов. «Радиационный шок» (резкий рост уровня ионизирующей радиации до 500-1000 рад) погубит большинство млекопитающих и птиц, и вызовет серьезно лучевое поражение хвойных деревьев. Гигантские пожары уничтожат большую часть лесов, степей, сельскохозяйственных угодий. Во время ядерных взрывов произойдет выброс в атмосферу большого количества окислов азота и серы. Они выпадут на землю в виде пагубных для всего живого «кислотных дождей».