Поверхность | Альбедо | Поверхность | Альбедо |
Снег | 85-40 | Лес лиственный | |
Почва светлая (лесс, кварцевый песок) | Лес еловый | 10-15 | |
Вода при высоте | |||
Почва темная | солнца 45° | ||
Трава светлая | 15° | ||
Трава темная | 5° |
ли служит, например, потемнение поверхности европейских и североамериканских ледников (связанное с осаждением сажи и копоти из загрязненной атмосферы), а также потемнение снежного покрова на огромных пространствах вблизи промышленных центров, снижение их альбедо составляет 40 %. Распашка новых земель, увеличение площади пахоты (альбедо свежевспа-ханной почвы — 0,5 %), лесоразведение, озеленение, обводнение территорий, урбанизация, агломерирование и другие изменения поверхности Земли сопровождаются понижением альбедо и, следовательно, глобальным повышением температуры.
К факторам и условиям, повышающим температуру воздуха и грунтов, относятся:
• увеличение в составе атмосферы углекислого газа, свободно пропускающего лучистую энергию Солнца, но частично задерживающего отраженные тепловые лучи;
• выделение антропогенного тепла при сжигании различных видов минерального и органического топлива, а также при крупных и длительных пожарах;
• поступление в атмосферу электрической, ядерной и других видов энергии;
• сброс горячих и теплых вод;
• повышение аккумуляции солнечного тепла поверхностями с пониженным альбедо;
• увеличение площади поверхностей, выполняющих роль тепловых аккумуляторов (асфальт, каменные покрытия, железные крыши зданий и т.д.), имеющих в летнее время температуру 60 С;
• осушение почв и грунтов, плотная застройка, вырубка лесов и т.д.;
• выделение тепла людьми, животными и микроорганизмами. Глобальное увеличение температуры верхних оболочек Земли (приводящее к резкому исчезновению мощного ледового покрова) вызовет перераспределение гравитационных нагрузок, изменит напряженное состояние земной коры и отразится на величине угла наклона земной оси, а также скорости вращения нашей планеты. Это существенно повысит тектоническую активность планеты, усилит горообразовательные процессы, землетрясения и извержения вулканов.
К антропогенным факторам и условиям, понижающим температуру, относятся:
• запыление атмосферы, препятствующее проникновению солнечных лучей на поверхность;
• повышение альбедо поверхностей (увеличение доли территории светлых тонов);
где: Cj, С2, Сп— фактические концентрации токсиканта;
ПДК1, ПДК2, ПДКП — предельно допустимые концентрации тех же веществ.
Существенны экологические последствия от техногенных аварий и катастроф. Так, площадь территорий с экологически неблагоприятной ситуацией в настоящее время в 17 раз больше площади всех вместе взятых природных заповедников. Суммарная площадь территории России, на которой могут возникнуть очаги химического загрязнения, составляет около 300 тыс. км2 с населением около 54 млн чел. Основные виды аварий с наиболее тяжкими последствиями для окружающей среды — пожары, взрывы и открытые газонефтяные фонтаны, — составляют 68% всех аварий. Так, в 1994 г. в Рос-
3. Основы природопольз.: экологич.,...
• искусственное орошение и обводнение территорий;
• искусственное замораживание грунтов и вод.
Очень важным является и привнесение в биосферу любых новых физических, химических и биохимических компонентов, которое называют загрязнением. Оно бывает как природным, так и техногенным. Количественной мерой загрязнения биосферы может быть величина, суммирующая коэффициенты концентрации или рассеяния по отношению к фоновому уровню:
где Q — отношение содержания химического элемента в оцениваемом объекте к фоновому (Cf).
Однако эта оценка представляется по меньшей мере недостаточной. Необходимо ранжировать загрязняющие элементы по степени токсичности. К настоящему времени также не решены и вопросы суммарного влияния на биосферу нескольких элементов, вызывающих эффекты их антагонистического (снижающегося), синергетического (увеличивающегося) или эмерджент-ного (обусловливающего появление совершенно новых свойств) взаимодействия. Эта проблема очень остра, так как обычно в биосфере присутствуют и одновременно взаимодействуют большое количество и число химических элементов. При совместном присутствии в биосфере нескольких токсических элементов (1,2, ... , п) сумма их концентраций не должна превышать единицы при расчете по формуле
(2.1)
(2.2)
сии было около 36 000 аварий на магистральных и внутрипромысловых трубопроводах нефти и газа, которые создали в ряде районов чрезвычайную ситуацию.
Технические аварии и вызванные ими изменения окружающей среды усугубляются катастрофами природного характера. Так, вырубка лесов и мелиорация болот способствует активизации оползневых и эрозионных процессов, резко повышают вероятность и опасность наводнений и ураганных ветров. Кроме того, если содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, то разрушительная сила ураганных ветров на всем земном шаре возрастет на 40-50 %.
Человек научился синтезировать 10 млн разнообразных веществ, из которых около 100 тыс. наименований промышленно используются в хозяйстве. Широкое применение имеют 15 тыс. веществ. Более 80 % из них применяют без оценки токсичности (мутагенности и канцерогенности). В ходе своей производственной или сельскохозяйственной деятельности человек создает значительное количество отходов, накапливаемых в различных геосферах и загрязняющих биосферу пылью, газами или растворами. Поэтому загрязнение геосфер — это прежде всего проблема отходов. В биосферном понимании к отходам следует относить все, что появляется в результате деятельности человека и не включается в природные или искусственные биогеоценозы.
Большую опасность для биосферы представляют отходы, полученные на основе синтеза новых веществ или привнесенные из других сфер и содержащие «чужеродные» вещества или элементы. В частности, в России ежегодно образуется около 20 млн т (без учета горной промышленности) неутилизиро-ванных токсичных отходов, которые складируются на территории предприятий или же сбрасываются (зачастую бесконтрольно) в канализационные сети, поверхностные водоемы, балки, овраги и полигоны бытовых отходов.
Только в масштабах СНГ ТЭЦ, работающие на угле и торфе, выбрасывают около 70 млн т пылевидной золы и кусковых шлаков в год. За истекшее столетие на земную поверхность попало свыше 20 млрд т шлака и рассеялось в виде аэрозоля почти 3 млрд т золы. Отвалы вблизи крупной ТЭС обычно занимают 400-800 га ценных земель. Накопление громадных масс твердых отходов (—110 млн т в год) сопровождает работу 300 российских ТЭС на угле, расходуемом на эти цели в СНГ в количестве 5 млрд т/год.
Высокоотходны и металлургические отрасли: ежегодно металлурги СНГ накапливают свыше 52 млн т доменных, 24 млн т сталеплавильных и 2,4 млн т ферросплавных шлаков. Так, в черной металлургии на 1 т металла приходится 0,2-1 т шлака, в цветной — уже 10-100т. Шлаки металлургических производств обычно содержат значительное количество ценных компонентов, которые зачастую не утилизируются, но всегда представляют собой мощный источник загрязнения биосферы. В составе осадков гальванического производства (130 предприятий СНГ) обнаружены высокие концентрации Zn, Sn, иногда Ag и Bi. Кларки концентрации ряда других токсичных элементов также очень высоки: Cd — п-1000, (РЬ, Си, Сг) — п-100, Ni-nl0.
В машиностроении максимальное количество твердых отходов приходится на литейные цехи. Образующаяся при этом технологическая пыль, обычно содержащая повышенные концентрации Mg, W, Cr, Ni, Си и V, как правило, не утилизируется.
В химической промышленностинаиболее объемными отходами являются фосфогипс (613 млн т в год), пиритные огарки, галитовые отходы, Fe-купорос и др. Частично утилизируются лишь фосфогипс (9 %) и пиритовые огарки. В шламе от получения химических реактивов кларк концентрации Cd достигает 2 300, а РЬ — п-100. В типографских отходах кларк концентрации свинца равен 5. Несовершенство технологических процессов химической промышленности приводит к тому, что каждый год количество твердых отходов увеличивается примерно на 115 млн т. В агрохимической промышленности образуется —94 млн т твердых и 97 млн т жидких отходов. Общая площадь шламохранилищ этой отрасли составляет в настоящее время примерно 10 тыс. га.
Коммунальные нбытовые твердыеотходы (включающие городской мусор и осадки очистных сооружений) по объему сопоставимы с промышленными. Так, промышленные и бытовые отходы только городского сектора ежегодно составляют более 3,5 млрд т, сточные воды — 500 км3, выбросы газов и аэрозолей — 1 млрд т. Их количество оценивается в СНГ величиной 0,15-0,3 млн т/год. Из них 124 млн м3 вывозится на свалки, а остальной мусор уничтожается и сжигается на специальных заводах. Высокотоксич-. ными являются и осадки очистных сооружений, величина которых в СНГ достигает 6-7 млн т/год.
В 1998 г. на очистные сооружения г. Владикавказа поступило 91,9 млн м3 сточных вод, из которых после очистки сброшено в водные объекты нормативно очищенными 80,17 млн м3, недостаточно очищенными — 10,95 млн м3 и 0,34 млн м3 без очистки (табл. 2.2).
Каждый регион Российской Федерации испытывает техногенную нагрузку от своих источников загрязнения, во многом специфических и не похожих на источники других, даже расположенных рядом, загрязнителей.
Таблица 2.2 Водопотребление и водоотведение в коммунальном хозяйстве
Наименование показателей | 1997 г. | 1998 г. |
Забрано воды, млн м3 | 135,7 | 131,2 |
Использовано воды, млн м3 | 90,2 | 111,5 |
в т.ч. на производственные нужды | 19,9 | 25,3 |
Водоотведение в водные объекты, млн м3 | 90,0 | 91,9 |
из них загрязненные | 11,16 | 11,29 |
в т. ч. без очистки | 0,11 | 0,34 |
недостаточно очищенные | 10,95 | 10,95 |
нормативно очищенные | 78,84 | 80,17 |