Экология, окружающая среда и человек

5 декабря 1952 г. над всей Англией возникла волна высокого давления, и в течение нескольких дней не ощущалось ни малейшего дуновения ветра. Однако трагедия разыгралась только в Лондоне, где была высокая степень загрязнения атмосферы, — за три-четыре дня там погибли более 4000 человек. Английские специалисты определили, что смог 1952 г. содержал несколько сотен тонн дыма и сернистого ангидрида. При сопоставлении загрязненности атмосферного воздуха в Лондоне в эти дни с уровнем смертности было отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа. В 1963 г. смог, опустившийся на Нью-Йорк, вызвал гибель более 400 человек. Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха.

Трансграничное загрязнение атмосферного воздуха — загрязнение атмосферного воздуха в результате переноса вредных (загрязняющих) веществ, источник которых расположен на территории иностранного государства.

Согласно Закону «Об охране атмосферного воздуха» (1999) в целях уменьшения трансграничного загрязнения атмосферного воздуха источниками выбросов вредных (загрязняющих) веществ, расположенных на территории РФ, Россия обеспечивает проведение мероприятий по уменьшению их выбросов в атмосферный воздух, а также иные меры в соответствии с международными обязательствами в области охраны атмосферного воздуха.

Успешное сотрудничество в этой области ведется в рамках Конвенции ЕЭК ООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979). Совместная программа наблюдений и оценки переноса на большие расстояния загрязняющих воздух веществ в Европе (ЕМЕП) дает возможность регулярно оценивать концентрации в воздухе, объемы и распределение плотности выпадений контролируемых веществ на территориях 49 государств — участников конвенции. При этом рассматриваются трансграничные выпадения как суммарные, так и от конкретных стран — сторон конвенции. В суммарные трансграничные выпадения входят выпадения от национальных источников, от источников в государствах — участниках конвенции и других странах, а также от природных источников — вулканов и морей.

По данным ЕМЕГТ 2002 г., на Европейской территории России (ЕТР) в 2000 г. выпало около 2 млн т окисленных соединений серы и азота (вызывающих не только подкисление почв и вод, но и усиливающих подвижность тяжелых металлов и высокотоксичных стойких органических соединений в окружающей среде), 3321 т тяжелых металлов (свинца, кадмия и ртути) и более 23 т наиболее опасных соединений — стойких органических загрязнителей: бензопирена, полихлорированных бифенилов, диоксинов, фуранов и других веществ, попадающих под действие конвенции.

Суммарные выпадения свинца на ЕТР составили 3195 т, в том числе 1731 т (54%) — трансграничные выпадения и 1464 (46%) — от российских источников.

Больше всего трансграничного свинца на территорию России поступило от Украины (89,8 т), Польши (64,5 т), Италии (46,2 т) и Румынии (43 т).

На ЕТР выпало 99,1 т кадмия, из них 65,0 т (65,6%) обусловлено трансграничными поступлениями и 34,1 т (34,4%) от российских источников. Наибольшее загрязнение территории России кадмием приходится на Польшу — 4,68 т, Румынию — 1,66, Украину — 1,52, Словакию — 0,58 и Германию — 0,56 т.

Выпадение ртути на ЕТР от российских и зарубежных источников составило 26,9 т, из них 23,3 т (86,5%) — трансграничные поступления. Значительное загрязнение России ртутью (75,5%) происходило из природных и антропогенных источников, находящихся за пределами Европейского региона (20,3 т). Выпадения ртути на ЕТР от российских источников составили 3,6 т (13,5% их общего объема). Наибольший вклад в трансграничное загрязнение ЕТР ртутью внесли: Украина — 0,73 т, Польша — 0,68 и Германия — 0,32 т.

Суммарные выпадения ртути от российских источников в пределах Европейского региона оценены в 4,08 т, из которых 3,62 т (88,8%) пришлись на ЕТР, а 0,46 т (11,2%) составили трансграничные выпадения.

В связи с принятием Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях (СОЗ) заслуживают внимания выполненные ЕМЕП оценки загрязнения этими наиболее токсичными веществами, к которым особо чувствительны северные регионы России.

По расчетам ЕМЕП, общие выпадения бензопирена на ЕТР оценены в 18,90 т, в том числе 12,54 т (66%) трансграничные, а 6,36 т (34%) — выпадения от российских источников. Существенно трансграничное загрязнение ЕТР бензопиреном от источников, расположенных на территориях Польши, Украины, Грузии,

Германии, — почти половина трансграничных выпадений этого канцерогена.

Максимальные среднесуточные концентрации бензопирена меняются от 0,3 до 3,3 нг/м3. В Калининградской, Псковской, Новгородской, Московской и Владимирской областях, в Карачаево-Черкесской Республике, в Республике Северная Осетия—Алания, Республике Ингушетия, а также в Чеченской Республике среднесуточные концентрации бензопирена превышали ПДК (1 нг/м3).

Выпадения полихлорированных бифенилов (ПХБ) на ЕТР варьируют в пределах 0,1—4 г/км2 в год, наибольшие значения отмечены в западной и центральной частях ЕТР — Республике Карелия, Калининградской, Ленинградской, Новгородской, Псковской, Смоленской, Брянской, Вологодской, Ярославской, Ивановской, Владимирской, Тверской, Московской и Нижегородской областях.

Сравнительно большие выпадения ПХВ (до 1 г/км/год) фиксируются на территориях Севера России (Мурманская область, Республика Саха (Якутия), Ненецкий, Ямало-Ненецкий, Чукотский и Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономные округа). По предварительным оценкам, общая величина выпадений ПХВ на территории этих регионов оценена в 4,3 т, а вклад трансграничного загрязнения в выпадения на севере России составляет 2,5 т (60%). Выпадения ПХВ на ЕТР оцениваются в 4,1 т.

Самоочищенные атмосферы. Воздушный океан обладает способностью к самочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы, а также вследствие гравитации. Частица размером 10 мкм проходит путь от устья трубы высотой 45 м до поверхности земли за 1,4 ч. За это время при скорости ветра 2 м/с выброс из трубы будет отнесен на 10 км, частицы меньшего диаметра осядут на еще большем расстоянии. Оседанию способствует сорбция их на поверхности более крупных частиц. В отсутствие атмосферных осадков происходит выпадение аэрозолей в результате соприкосновения нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и предметами, расположенными на ней. Так, воздушные потоки, переносящие загрязнения, очищаются, встречая на своем пути лес. На деревьях осаждаются не только твердые частицы, но и летучие вещества.

Вследствие турбулентного перемещения приземной слой воздуха все время обновляется, поэтому на поверхности осаждается значительное количество аэрозолей. Так, на 1 м2 земли под Санкт-Пе-тербургом выпадает столько аэрозолей, сколько заключено в 250 м приземного слоя воздуха, при этом за сутки очищается слой высотой 250 м. Эта величина условно называется скоростью очистки.

Процессы самоочищения атмосферы связаны не только с выпадением осадков и образованием нисходящих потоков, но и с другими метеорологическими явлениями.

Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время бездумно и хищнически эксплуатировалась человеком. Отходы производства выбрасывались в воздух в расчете на то, что будут обезврежены и переработаны самой природой. Казалось, что, как ни велика общая масса отходов, по сравнению с защитными ресурсами она незначительна. Однако загрязнение резко прогрессирует, и становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такой натиск, так как способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы.

Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения. От загрязнения воздуха страдают животные и растения. Например, отходы медеплавильных заводов — хлор, мышьяк, сурьма — вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу, фтористые соединения — тяжелые заболевания скота. Медь и цинк, попадающие с выбросами заводов на землю, могут полностью уничтожить травяной покров.

Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыхательных путей, под их влиянием происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшаются фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.

Общее количество выбросов сернистого газа в атмосферу нашей планеты тепловыми электростанциями, металлургическими заводами, нефтеперерабатывающими предприятиями и другими антропогенными источниками с 1905 по 1965 г. возросло в 4 раза и в настоящее время достигло 150 млн т. Из этого количества до 110 млн т (более 70% мировых выбросов сернистого газа) приходится на страны Европы, Соединенные Штаты Америки и Канаду. Учитывая, что использование твердого топлива, в частности бурого угля (характеризующегося высоким содержанием серы), постоянно возрастает, следует предвидеть соответствующее увеличение таких выбросов.

Загрязнение атмосферного воздуха ослабляет не только здоровье людей, но и наносит большой экономический ущерб. Соединения серы в воздухе ускоряют коррозию металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культуры, ухудшают качество промышленных изделий и материалов. Например, в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.

Вредные для человека и природы выбросы могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстояния. Например, из Германии и Великобритании они переносятся на расстояния более 1000 км и выпадают на территории Скандинавских стран, а из северо-восточных штатов США — на территории Канады. Вредоносные последствия загрязнения среды сказываются и в нашей стране. Так, по данным Европейской экономической комиссии ООН, через российскую границу в воздушных потоках с запада на восток идет в 4 раза больше серы, чем в обратном направлении.

В России самыми неблагоприятными с точки зрения здоровья населения по-прежнему остаются города с высокой концентрацией промышленности, загрязненная атмосфера которых вызывает рост заболеваний дыхательных путей. Например, в Москве предрасположенность к бронхиальной астме, бронхиту, конъюнктивиту, фарингиту, тонзиллиту, хроническому отиту на 40—60% выше в пределах Садового кольца, в северо-западной и северо-восточной частях столицы.

В Новокузнецке были изучены данные о нарушении здоровья различных групп населения под влиянием загрязнений атмосферы. Исследования выполнялись в Институте комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН. Максимальные разовые и среднесуточные концентрации загрязнений атмосферного воздуха в жилых районах превышали предельно допустимые по пыли в 4,2—8,6 раза, сернистому газу — 2—10, окиси углерода — 1,9—7, двуокиси азота — 2,7—16,3, сероводороду — 1,4—9, фенолу — 5—17,6, саже — 4,2—24,7, серной кислоте —1,1, формальдегиду — 2—8,3 раза. В пробах пыли содержалось до 36 микроэлементов, среди которых такие токсичные, как свинец, кадмий, ртуть, хром, сурьма, цинк. С уровнем загрязнения атмосферного воздуха особенно связаны показатели заболеваемости детей всех возрастных групп. В наиболее загрязненном районе заболевания органов дыхания выше среднего по городу в 2,1 раза, кожи и подкожной клетчатки — 2,7, крови и кроветворных органов — 2 раза.

Комплексная оценка состояния здоровья детей на основе углубленного медицинского осмотра школьников 7—11 лет показала, что общее число здоровых детей в высокозагрязненном районе составило 6,6%, в контрольном районе — 19,9%.

Более трети учащихся в загрязненном районе имеют функциональные отклонения, 60,5% страдают различными хроническими заболеваниями. У 20,3% детей, проживающих в районе с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, выявлено повышенное артериальное давление (в контрольном районе — у 9,7%), у 47,7% — анемия (в контрольном районе — у 19,3%).

Изучение распространенности аллергенных заболеваний среди детей в Новокузнецке показало, что наибольшее число их отмечается в районах с высоким загрязнением атмосферы (в 5,6 раза по сравнению с контрольным районом). Причем в этих районах отмечено большое число тяжелых форм аллергий в сочетании с другими заболеваниями.

По заключению исследователей, все названные патологии связаны с воздействием пыли, сернистого ангидрида, серной кислоты и двуокиси азота. Высокая корреляция указанных заболеваний с суммарным загрязнением атмосферного воздуха наблюдалась постоянно.

Парниковый эффект

Российский климатолог Н. И. Будыко еще в 1962 г. выдвинул гипотезу, что сжигание человечеством огромного количества разнообразного топлива, особенно возросшее во второй половине XX в., неизбежно приведет к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. А он задерживает отдачу солнечного и глубинного тепла с поверхности Земли в космос, что приведет к эффекту, который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться.

Средняя температура на планете за 100 лет выросла на 0,7°С. Доктор геолого-минералогических наук Н. А. Ясаманов предполагает, что в нынешнем глобальном потеплении «повинен» в основном метан. Этот газ не поднимается в верхние слои атмосферы, а в нижнем успешно поглощается растительностью и почвенными организмами, растворяется в реках, озерах и морях. Большая часть углекислого газа тратится на постройку скелета водных организмов и усваивается фитопланктоном, а избыток аккумулируется в донных осадках. Метан же с земной поверхности быстро попадает на границу тропосферы и стратосферы. Мало того, что он создает парниковый эффект, на высоте 15—20 км под действием солнечных лучей он разлагается на водород и углерод, который, соединяясь с кислородом, образует углекислый газ.

Откуда же метан поступает в атмосферу? Он образуется в болотах при гниении органики. Недаром его еще называют болотным газом. В немалых количествах поставляют его и обширные мангровые заросли в тропиках. Попадает он в атмосферу и из тектонических разломов и трещин при землетрясениях. Велики и антропогенные выбросы метана. В целом же неуклонный рост содержания в атмосфере метана, фиксируемый в последние десятилетия, заставляет усомниться в том, что климатические изменения вызваны лишь С0₂.

Наблюдаемое глобальное потепление, вероятно, вызвано естественными процессами обмена веществ (в том числе парниковых газов) между атмосферой, океаном и сушей, а не воздействием человека. К такому заключению пришел исследователь из Санкт-Петербурга, проанализировав отчет Межправительственной группы экспертов по проблеме изменений климата (МГЭИК, 2001).

Вовсе не парниковые газы виноваты в повышении температуры атмосферы, как принято считать, а процессы, происходящие в атмосфере в наши дни, которые не раз возникали на Земле. Как показали исследования, проведенные на научной станции «Восток», на протяжении последних 100 тыс. лет рост температуры всегда предшествовал увеличению концентрации парниковых газов, а не наоборот. А когда температура начинала убывать, концентрация газов продолжала расти еще некоторое время: парниковые газы «опаздывали» за температурой примерно на 2—3 тысячи лет. Ученые проанализировали изменения за 5, 20 и 100 тыс. лет и выяснили, что каждый раз при потеплении температура и парниковые газы вели себя одинаково: сначала повышалась температура, концентрация же парниковых газов отставала от нее на несколько тысяч лет. Но рост концентрации газов оказывался интенсивнее и со временем обгонял повышение температуры. Он продолжался еще некоторое время, после того как потепление сменялось похолоданием.

Потепление в Северном полушарии в XX в. было, по-видимо-му, самым сильным за последнюю тысячу лет, 90-е годы — самым теплым десятилетием. 1998 г. — наиболее теплым годам. По статистике Всемирной организации здравоохранения, во время всплеска экстремальной жары в Европе в 2003 г. погибли 25,5 тыс. человек. Особенно сильно пострадала благополучная Франция — почти 15 тыс. человек. Даже на туманно-дождливую Англию пришлось более

2 тыс. жертв. Мало того, что растет прямая смертность от тепловых ударов, создаются благоприятные условия и для других болезней — обезвоживание организма, например, приводит к росту почечной н едостаточ ности.

Из-за повышения среднегодовой температуры уровень Мирового океана поднялся в XX столетии на 10—20 см, что в 10 раз выше прежней скорости. Эксперты считают, что основная причина потепления — воздействие человека на природу Земли. Однако не все ученые согласны с этим мнением, например, академик Кирилл Кондратьев из Научно-исследовательского центра экологической безопасности РАН полагает, что глобальное потепление не может быть вызвано одним лишь парниковым эффектом и нужно изучать обмен веществ между атмосферой, океаном, сушей, ледяным покровом и биосферой. Все прогнозы ученых, касающиеся потепления, страдают неопределенностью. Развитию теорий климата мешает огромное число параметров, которое необходимо учитывать. По-видимому, основная причина трудностей в том, что у исследователей слишком мало экспериментальных данных.

Океанологи выявили нарастающее в последние годы потепление верхнего слоя вод Ледовитого океана. Возможно, эта одна из причин уменьшения толщины ледяного покрова океана, изменений климата, а также глобального потепления.

Еще одна тайна океана раскрыта — считают ученые из Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН. Они установили, что три года назад началось быстрое повышение температуры Северного Ледовитого океана.

Оказалось, что с марта—апреля 1999 г. началось значительное потепление и расширение ядра атлантических вод в бассейне Нансена к северу от Евразийского континентального склона. Возможно, именно это потепление не только играет решающую роль в уменьшении толщины ледяного покрова Северного Ледовитого океана, но и способствует изменению климата и в конечном счете глобальному потеплению. Это явление уже в ближайшем будущем может привести к серьезным экологическим и экономическим последствиям для России. В частности, отступит зона вечной мерзлоты, а Северный морской путь станет доступным для судоходства круглый год.

Максимальное потепление зафиксировано в самых холодных регионах, где сконцентрированы основные запасы льда: в Сибири, на Аляске и в Антарктиде. В Сибири суммарный эффект от потепления в 10 раз сильнее, чем в среднем по планете. По расчетам профессора А. Голуба из Высшей школы экономики, потепление в Сибири, учитывая, что территория России на 60% состоит из вечной мерзлоты, экономически особенно опасно: «поползут» наши валютоемкие трудопроводы, осядут северные города. В некоторых районах Сибири и Дальнего Востока за столетие средняя температура выросла на 3,5°С. Участившиеся в тайге лесные пожары объясняются ослабленностью леса, который пожирают вредители, из-за нарушения экологического баланса.

Факт потепления практически никем из ученых не оспаривается. Уже подсчитываются возможные выгоды и убытки, связанные с этой тенденцией. За последние 30 лет температура воздуха повысилась в разных регионах Земли на 0,5—1,6°С. Но несмотря на очевидные «плюсы», потепление наделало уже немало бед. И на подходе новые.

В целом же по планете оно грозит одним территориям подтоплениями, переувлажнением грунтов, снижением плодородия почв из-за избытка влаги, а в других регионах плодородие будет снижаться, напротив, из-за переосушения.

На Россию, судя по прогнозам Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, обрушится настоящий вал чрезвычайных происшествий. Повышение уровня подземных вод и заболачивание грозят ростом числа обвалов на шахтах и других подземных сооружениях. Прогнозируемый подъем уровня Мирового океана примерно на полметра приведет к затоплению прибрежных территорий, может возрасти число техногенных аварий из-за коррозии оборудования и сооружений.

За 1989—2002 гг. деградация слоя вечной мерзлоты достигла 10— 15-метровой глубины. Специалисты делают вывод, что в ближайшие полвека почти на трети территории Якутии и в других районах (до 40%) северо-востока России, где сегодня властвует вечная мерзлота, будет постоянно что-то рушиться и «плыть».

У ученых нет твердой уверенности, что в глобальном потоплении виноват углекислый газ. Так, ряд геокриологов связывают потепление с естественными колебаниями климатообразующих факторов: космических, общепланетарных и других. А некоторые геофизики уверяют, что изменения в экосистемах обусловливаются ритмическими колебаниями внутри планеты, в ее жидком ядре и на его границах. Но это остается пока за пределами исследований.

Группа европейских ученых из 10 стран извлекла из антарктического ледяного щита настоящее научное сокровище. Если это и преувеличение, то все равно климатологов, участвующих под руководством Жана Жузеля в проекте «Эпика», можно понять. Чуть ли не 10 лет они бились, чтобы заполучить картину климата Земли за последние почти 800 тыс. лет. Она запечатлена в трехкилометровой ледяной колонне.

Теперь спор о причинах глобального потепления и о том, виноват ли в нем углекислый газ, станет предметней. Ведь полученные сейчас климатические «записи» вдвое более древние, чем те, которыми наука располагала до сих пор. Проект «Эпика» изменит взгляд на климат и на причины глобального потепления.

Итак, ученые установили, что в течение последних 800 тыс. лет природа не баловала нашу Землю теплом и вообще планета была довольно прохладным местом.

Она пережила целых восемь жесточайших ледниковых периодов. Правда, каждые сто лет получала «послабление» — временное потепление. Однако длились эти периоды недолго, около 10 тыс. лет, а потом вновь наступало длительное испытание холодом. Как известно, в наиболее суровые времена лед доходил почти до тропиков.

Наконец, самая важная для землян информация, добытая учеными «Эпики» изо льдов шестого континента: уже более 10 тыс. лет длится та самая кратковременная оттепель, на смену которым обычно приходят суровые и длительные холодные времена.

Однако признаков поворота к исторической зиме пока не просматривается. Более того, кривая среднегодовой температуры на планете постоянно растет.

Участники проекта «Эпика» обратили внимание, что около 400 тыс. лет назад был один период оттепели, очень похожий на нынешний. Именно тогда форма земной орбиты была такой же, как сейчас, и на Землю приходило повышенное количество солнечной радиации. Тогда потепление длилось не 10 тыс., как обычно, а 28 тыс. лет. Вполне вероятно, и нас ожидает очень долгое «лето».

Об этом свидетельствует и содержание парниковых газов. Никогда за все 800 тыс. лет, которые ученые анализировали, оно не было столь высоким. А это, как уже установлено, напрямую связано с ростом температуры.

Таким образом, зная, как менялся климат без воздействия человека, теперь ученые могут спрогнозировать, к чему приведет все более активная его роль в жизни планеты. И прогноз неутешителен. Например, летняя жара 2003 г. может стать для французского климата нормой уже через 50 лет.

Земля — саморегулирующийся живой организм. И дело не в том, сколько С0₂ в атмосфере, а в том, как реагирует на это живая природа планеты. Как только в атмосфере увеличивается содержание углекислого газа, в ответ начинает бурно развиваться растительность. Биота, которая его поглощает, концентрирует и как бы консервирует. Яркий пример тому — кораллы. Именно за счет бурного поглощения углекислого газа с фантастической скоростью растут коралловые рифы тысячекилометровой длины, образуют острова в открытом океане. Основной «строительный материал» для них — углекислый газ и минеральные соли моря.

Поэтому без научных доказательств того, что газы, создающие парниковый эффект, действительно губительно воздействуют на климат, флору и фауну планеты, нельзя человеку вмешиваться в глобальные процессы. Общеизвестный факт: от лесных пожаров на планете ежегодно в атмосферу Земли поступает С0₂ на порядок больше, чем от всей хозяйственной деятельности человека.

В результате вулканической деятельности в атмосферу выбрасывается в десять раз больше парниковых газов, чем из-за деятельности человека. Сейчас на планете много действующих вулканов, которые могут влиять на ее климат.

Киотский протокол был принят в 1997 г. на экологической конференции в Японии. Этот документ обязывает подписавшие стороны сокращать выбросы парниковых газов на 5% в год. В итоге к 2012 г. концентрация вредных примесей в воздухе должна оказаться значительно ниже, чем в 1990 г. У каждой страны — участницы протокола свои нормы, они зависят от площади страны и объемов ее выбросов. Например, для стран ЕС это 8%, Японии — 6%.

По сравнению с 1990 г. российские выбросы углекислого газа в связи с закрытием заводов и фабрик сократились на 34%. Это означало, что Россия не сможет выработать предназначенные ей квоты и получит шанс продать их тем странам, которым квот не хватит, например, странам ЕС и Японии. Вступление протокола в силу означает, что большинство стран должны будут перейти с нефти на другие источники энергии. А это весьма невыгодно экспортерам нефти и, в частности, России.

После того как США, главный загрязнитель атмосферы (35% мировых выбросов углекислого газа), вышли из Киотского протокола, «контрольный пакет акций» оказался в руках России с ее 17% выбросов.

23 октября 2004 г. Государственная Дума ратифицировала Киотский протокол к рамочной конвенции ООН об изменении климата, в котором с 2008 г. для участников устанавливаются обязательства по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу.

От России требуется ограничить свои выбросы к 2008 г. уровнем, соответствующим показателю 1990 г. (сейчас из-за падения производства он намного меньше). Хотя многие ученые не видят связи между выбросами и глобальным потеплением, заботиться о чистоте окружающей среды необходимо, тем более что российскую промышленность все равно надо модернизировать и переводить на энергосберегающие и экологичные технологии. Присоединение же России к протоколу поможет этому. В рамках соглашения облегчается доступ к международным программам и фондам, иными словами, к инвестициям для модернизации промышленности и решения проблем энергосбережения. Кроме того, Россия, которая, по некоторым оценкам (например, Энергетического углеродного фонда, учрежденного РАО ЕЭС для мониторинга выбросов), приблизится по выбросам к уровню 1990 г. лишь в 2020 г., сможет продавать другим странам излишки своей квоты (создание рынка квот предусмотрено протоколом).

Киотский протокол превращается в механизм давления на инвесторов для обеспечения утилизации вредных выбросов, что особенно актуально для химической промышленности.

Современные технологии по утилизации углекислого газа позволят России сохранить объем выбросов на нынешнем уровне даже при значительном росте химической промышленности и энергетики. Отчасти проблему решат установки по карбамидному производству на аммиачных заводах. Эта технология основана на связывании углекислого газа с аммиаком. В России действуют около 20 подобных установок, что немного для аммиачной промышленности. Они закрывают потребность в утилизации углекислого газа на аммиачном производстве всего на 40%. Невысокая эффективность, которая будет лишь снижаться со временем, связана с тем, что установки были запущены в 1970-е годы и безнадежно устарели. В России, где традиции высокотехнологичного химического производства еще не утеряны, созданы технологии по утилизации углекислого газа, которые обезопасят страну от попадания в зону штрафных «киотских» санкций.

Озоновый экран Земли

Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракт, на 2,6% увеличивает число онкологических заболеваний кожи. Жесткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма.

Озон — трехатомные молекулы кислорода — рассеян над Землей на высоте от 15 до 50 км; защитная озоновая оболочка очень невелика: всего 3 млрд т газа, наибольшая концентрация — на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна. Озонный феномен исследователи связывают не только с антропогенным воздействием на воздушный купол планеты, но и с сезонной атмосферной циркуляцией. Площадь Антарктиды составляет более 14 млн км2. Размеры же озоновой бреши над южным куполом Земли в рекордные годы, по данным мониторинга, порой в 1,5—2 раза превышали площадь Ледового континента. «Озоновые дыры» появлялись над многими странами Европы и Россией. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу.

Как известно, озон ядовит и по своей токсичности превосходит угарный газ. Однако именно он защищает нашу планету от смертельно опасных солнечных лучей, вернее, ультрафиолетовой части спектра. Во всем мире растет популярность озонотерапии — использования озона в медицине и косметологии.

Собственно, сам озон ни от чего не защищает. Но энергия жесткого ультрафиолетового излучения, которое могло бы убить все живое на земле, частично тратится на борьбу с молекулами атмосферного кислорода. От этого натиска они распадаются на два атома. Но и эти молекулы не стойки, поэтому их количество в верхних слоях атмосферы косвенно свидетельствует об интенсивности борьбы «в верхах». Если кислород активно препятствует атакам ультрафиолета, то и озона много. Если слой озона мал, значит, ультрафиолет берет верх. Причины же и закономерности этих колебаний пока никто объяснить не может.

Но этим загадки озона не исчерпываются. Его способность убивать микробы заметили еще в прошлом веке: военные врачи в Первую мировую войну применяли газ для обеззараживания ран. Позже выяснилось, что смертелен озон и для вирусов. Озонирование в наше время все шире применяется для обработки питьевой воды и постепенно вытесняет более вредное хлорирование.

И тем не менее в высоких концентрациях этот газ весьма опасен, его повышенное содержание в воздухе может вызывать у некоторых людей поражение глаз, кашель, головную боль, нарушение дыхания. Кроме того, молекула озона очень нестойкая, легко распадается на составные части — атомы. Атомарный кислород, или свободный радикал кислорода, — очень сильный окислитель, легко повреждает живые клетки, ускоряет их старение. Существует даже теория возникновения рака, согласно которой опухоли развиваются из клеток, поврежденных свободными радикалами кислорода.

По данным мексиканского Университета штата Сонора, самые распространенные недуги вызваны воздействием ультрафиолетовых лучей в связи с разрушением озонового слоя, это катаракты, ухудшение состояния сетчатки и глазного дна, различные наросты и новообразования. И если в случае катаракт и новообразований может помочь постоянно развивающаяся хирургия глаза, то процесс ухудшения состояния (износа) сетчатки и глазного дна практически необратим.

Раньше подобные заболевания проявлялись к старости, однако сегодня первые признаки этих тяжелых недугов наблюдаются у юношей и девушек в возрасте от 20 до 25 лет: утомляемость глаз при отсутствии видимой нагрузки, раздражения конъюнктивы, развитие красного пятна на глазном дне после нагрузки на глаза, например чтения или просмотра телепередач.

Но этим губительное воздействие ультрафиолетового излучения не ограничивается. Повышение его уровня способно вызвать деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности Мирового океана. К ультрафиолетовым лучам очень чувствительны хвойные деревья и злаки, овощи и бахчевые культуры, сахарный тростник и бобовые. Данные экспериментов свидетельствуют, что рост некоторых растений сдерживается уже нынешним уровнем радиации.

Новые экспериментальные материалы позволяют судить об ингибирующем воздействии УФ-радиации на фитобактерии и зоопланктон, а также организмы нейстона. Морские организмы неодинаково устойчивы к повреждающему действию УФ-радиации. При снижении содержания озона в озоновом слое на 16,5% первичная продуктивность в Мировом океане может уменьшиться на 5% по сравнению с современным уровнем. Любые глобальные изменения в биомассе или в продукции планктонных организмов могут привести к изменению биохимического цикла углерода в океане и нарушению баланса окиси углерода между океаном и атмосферой. Воздействие УФ-излучения приводит к мутациям на генном уровне. Главной мишенью излучения становятся молекулы ДНК — носители генетической информации организма. До 90% всех повреждений возникает при облучении световой волной около 300 нм. Этот показатель быстро снижается при увеличении или уменьшении длины волны. Именно здесь находятся границы проникае-мости озонового слоя атмосферы Земли. По оценкам американских исследователей, уменьшение озонового слоя на 50% приведет к возрастанию повреждений ДНК в 2,5 раза, что в свою очередь может увеличить частоту заболеваний раком кожи в 7,5—8 раз.

В биологической истории планеты можно выделить два характерных периода. Первый продолжался около 3 млрд лет, когда непрерывно формировались все новые организмы: появлялись и исчезали виды, семейства и роды организмов. На втором — его продолжительность «всего» десятки миллионов лет: состав обитателей планеты стабилизировался и новые организмы появлялись редко. Что же произошло?

По мнению некоторых ученых, в том числе заведующего кафедрой химии Рыбинской авиационной технологической академии профессора Г. М. Кимстача, на границе двух эпох сформировался равновесный состав атмосферы и тот озоновый слой, который сейчас истощается. Главное химическое свойство озона — его высокая окислительная способность, выражающаяся, в частности, в сильном стерилизующем действии: в озоне гибнут не только бактерии, но и грибы и вирусы.

Озоновый слой мог стать мощным «санитарным барьером», защитившим сформировавшиеся на планете сообщества живых организмов от вероятных «пришельцев». Но сейчас, когда озоновый слой быстро превращается в «сито», возникает более серьезная угроза появления на планете новых и опасных организмов.

Сотрудник кафедры петрологии геологического факультета МГУ В. JT. Сывороткин в 2003 г. защитил диссертацию «Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы» на соискание степени доктора геолого-минералогических наук. Она может в корне перевернуть традиционные представления о причинах многих глобальных катастроф. В частности, геолог предлагает реабилитировать фреоны. По его мнению, вовсе не они главные виновники появления озоновых дыр. Озоноразрушающими газами «дышит» Земля, причем количество таких газов, в первую очередь водорода, выбрасываемых естественным образом, несопоставимо с техногенными утечками.

Более того, озоновые аномалии имеют геологическое происхождение, утверждает ученый. Это разломы в земной коре, из которых с определенной цикличностью в стратосферу поднимается водород. Именно он и есть главный «виновник» периодически наблюдаемых озоновых «дыр».

Российский ученый стал серьезным оппонентом так называемой техногеннофреоновой гипотезы — ТФГ. Ведь помимо сугубо научных выводов геолог высказал предположение, что развернувшаяся во всем мире борьба за перепрофилирование или остановку производств, использующих фреоны и другие озоноразрушающие вещества (ОРВ), инспирирована более продвинутыми в технологическом отношении американскими фирмами, в частности, корпорацией «Дюпон».

Как известно, фреоны используют как легкоиспаряющуюся жидкость в производстве пористых материалов и как хладагент в холодильных установках. Следуя техногенной гипотезе, промышленный фреон попадает в стратосферу, где на высоте примерно 30 км находится озоновый слой. Там под действием ультрафиолетовых лучей хлор, входящий в состав фреона, вступает в реакцию с озоном и разрушает озоновое «покрывало» нашей планеты.

Авторы этой, казалось бы, логичной и стройной гипотезы, американцы М. Молина и Ш. Роуленд, за открытие хлорного цикла разложения озона (1974) получили Нобелевскую премию. Но в 1995 г. были введены в действие (с 1 января 1996 г.) санкции Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, в отношении России. Россия должна была закрыть свои предприятия, выпускающие «вредные» вещества, в частности отечественные заводы, которые производили холодильники на фреонах-11 и -12.

По мнению В. JI. Сывороткина, замена хладонов одного типа на другой обойдется мировому сообществу как минимум в 3 трлн долларов.

После принятия Монреальского протокола на международном рынке остались 3—4 фирмы—производителя фреонов. Среди них лидирует «Дюпон», использующий в производстве своих холодильников альтернативный фреон-134, который якобы не разрушает озонового слоя.

Еще в середине 70-х годов американцы заговорили об угрозе озоновому слою со стороны наших сверхзвуковых самолетов. Именно тогда французские и советские фирмы опередили заокеанских коллег — конкурентов в создании высотной пассажирской авиации. Когда же сами американцы приступили к производству такой техники, они не пожалели 100 млн долларов на исследования, показавшие беспочвенность опасений за «озоновое одеяло». Вполне возможно, что так же получится и на этот раз. Дело в том, что есть области промышленности, где невозможно найти адекватную замену фреонам-11, -12.

Как подчеркивает В. JI. Сывороткин, Молина и Роуленд вели исследования, что называется, «в пробирке». Модельные расчеты, выполненные на основе ТФГ, уже с 1985 г. стали расходиться с данными наблюдений. И чем дальше, тем больше. Феномен «озоновой дыры» максимально проявляется в Антарктиде. Но 90% населения Земли сконцентрировано в Северном полушарии, в средних широтах сосредоточено основное производство и потребление фреонов. Регулярное, причем в больших количествах, обнаружение озоноразрушающих газов над полюсами сторонники ТФГ объясняют тем, что атмосфера за год «перемешивается» и концентрация веществ в ней выравнивается. Однако многолетние наблюдения это опровергают. Свидетельство тому — поведение биогенного метана.

Из года в год ученые наблюдают повышенную концентрацию этого газа над болотами умеренного пояса. Такие же закономерности характерны и для распределения в атмосфере техногенного газа ацетилена: в Северном полушарии его содержится больше, потому что там его больше производят. А вот когда речь заходит о техногенных фреонах, все получается наоборот.

Недавно опубликованы данные западных специалистов о том, что концентрация фреонов в атмосфере над Антарктидой выше, чем над промышленными Германией или Шотландией, где по логике «озоновые дыры» и должны быть.

Приверженцам техногенной теории трудно объяснить и другие феномены. Скажем, появление «озоновых дыр» в тропической зоне, в предельном отдалении от промышленных центров. Аналогии с Антарктидой тут не проходят.

Получается, что кроме техногенных существуют и другие гораздо более мощные источники фреонов, например вулканы. Таким образом, по мнению В. J1. Сывороткина, озоновый слой истончается по естественным причинам. Различают «хлорный», «азотный» и «водородный» циклы разрушения озона. Первый, как уже отмечалось, детально исследован американцами Молина и Роулендом. О других известно меньше. А между тем водород — главный газ Земли.

Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через глубинные разломы поступают в атмосферу.

Все озоновые дыры располагаются как раз над рифтовыми зонами Земли, в местах крупных разломов в земной коре: над Антарктидой, Исландией, Гавайями, Красным морем. Антарктическая аномалия объясняется тем, что главные каналы земной дегазации — так называемые срединно-океанские рифты — сближаются вокруг шестого материка. В. J1. Сывороткин составил карту дефицита озона над Россией, используя данные почти ста станций, исследующих состав стратосферы, и наложил ее на геологическую карту. Результат ошеломил: пятна озоновых аномалий легли точно на выбрасывающие водород участки.

Из уже действующих международных программ защиты озонового слоя можно назвать совместный российско-американский проект «Метеор-З-ТОМС». С космодрома Плесецк нашим носителем выведен на орбиту метеорологический спутник «Метеор-4», на котором кроме штатной научно-исследовательской аппаратуры установлен спектрометр «ТОМС», созданный в НАСА (США) для изучения и составления глобальных карт распределения озона над планетой, а также для слежения за его изменчивостью.