Вода и экологическая безопасность

Пограничные и трансграничные речные системы служат примером экологического воздействия и экологической опасности. Не менее 214 речных бассейнов являются многонациональными. Примерно 50 стран имеют 75% территории в пределах международных речных бассейнов, и в них проживает 35-40% населения мира. Сейчас нехватку водных ресурсов испытывает около 1 млрд. человек. Предполагается, что в ближайшие 20-30 лет ее будут испытывать до 3 млрд. человек. Одним из районов возможного конфликта в результате нехватки водных ресурсов может стать Ближний Восток, где на фоне дефицита воды быстро растет население и развивается промышленность.

За время сельскохозяйственной деятельности в результате деградации почв человек вывел из оборота, опустынил л забросил 2 млрд. га земель, а на существующих сельскохозяйственных землях он вынужден затрачивать все больше энергии для поддержания достигнутой урожайности.

Исследования говорят о том, что практически все нынешние пахотные земли, составляющие 1,5 млрд. га, деградируют, а кроме них деградирует более 2,8 млрд. га пастбищ. Если к этой площади деградации добавить уже утерянные в результате деградации в прошлом 2 млрд. га земель, то окажется, что почвы деградировали или деградируют на половине территории суши (без учета территорий, покрытых ледниками и обнаженными скалами). Этот процесс нарастает за счет интенсивной вырубки тропических лесов, а также роста в атмосфере концентраций различных газов, что не может не сказаться на биогеохимии почв в любой точке суши.

Все эти глобальные изменения представляют собой жестокий экологический кризис, результат нарушения устойчивости окружающей среды, что влечет за собой нарушение устойчивости жизни, нарушение замкнутости биохимического круговорота биогенов и нарушение устойчивости вида Homo sapiens (табл. 1).

Изменение ОС в 1972-2002 гг. и ожидаемые тенденции до 2030 г.

Таким образом, человечество впервые за всю историю цивилизации столкнулось с реальным источником глобальной экологической опасности только в XX веке, когда в своей хозяйственной деятельности оно перешло порог возмущения биосферы и вышло за пределы хозяйственной экологической емкости Земли. Реализация потенциальной экологической опасности в реальную опасность обеспечило постоянно ускорявшееся развитие технологий, которые в материальной сфере реализуются только как инструмент разрушения естественных экосистем и все более изощренного использования природных ресурсов. Это и привело к возникновению проблемы глобальной экологической безопасности, жестокого глобального экологического кризиса.

Глобальная экологическая опасность затрагивает все страны и народы мира, поэтому решение данной проблемы возможно только на основе объединения усилий всего человечества.

2. История возникновения проблемы локальной экологической безопасности

Локальная экологическая опасность практически всегда сопровождала человека в его взаимодействии с окружающей средой, так как человека подстерегали исходящие от нее те или иные конкретные опасности. На начальных этапах развития человечества эти опасности обусловливались стихийными процессами и были связаны со стихийными бедствиями на этапах технологического развития, когда он стал использовать из первых энергетически насыщенных технологий - огонь, что случилось около полумиллиона лет назад, появились экологические опасности, связанные с развитием технологий.

Использование огня и технологии укрытий - пещер, землянок, примитивных домов привели к первым локальным загрязнениям окружающей среды продуктами сгорания. Видимо, тогда же случались и пожары в жилищах, а также поджоги степей и лесов по неосмотрительности или сознательно, например, для безопасности вокруг стоянок. При переходе к земледелию широко практиковалось подсечно-огневое земледелие, которое приводило к временному локальному загрязнению окружающей среды.

Все перечисленные явления локальной экологической опасности сохранились до настоящего времени. В ряде стран используют выжигание лесов для высвобождения земель под сельские хозяйства (в Индонезии это завершилось грандиозным лесным пожаром в 1998 г.). Огонь необходим для приготовления пищи и обогрева жилища, для чего используют природный газ, уголь и дрова (в развивающихся странах до 80% добываемой древесины идет на это), при этом создаются системы вытяжки возникающих вредных продуктов сгорания, но все же часть их по тем или иным причинам попадает в помещения. Наконец, пожары в жилищах, связанные с использованием огня, являются сейчас одной из наиболее распространенных катастроф в местах расселения, а пожары лесов в 99 случаях из 100 обусловлены неосторожным и небрежным обращением людей с огнем.

Использование огня - это не только использование энергонасыщенной технологии, это также использование химической технологии, так как в процессе горения образуются новые вещества. В дальнейшем все развитие цивилизации шло на основе увеличения энергонасыщенности и расширения числа химических реакций и физических процессов.

К концу XX века человек стал добывать около 300 млрд т вещества -это все виды сырья, а также та порода и почва, которая перемещается в результате деятельности человека. Даже перемещение инертной породы и ее складирование, например, в отвалы уже представляет собой локальную экологическую опасность, во-первых, потому что такие отвалы пылят в сухую ветреную погоду, во-вторых, отвалы могут быть неустойчивы.

Рост энерговооруженности человека

Человек-собиратель использовал только свою мускульную мощность для сбора пищи, т.е. мощность собственного метаболизма, которая составляет 140 Вт. Человек-охотник уже широко использовал огонь, и его энерговооруженность, выраженная в мощности, составляла 240 Вт. Мощность на душу населения в аграрном обществе менялась от 500 Вт при традиционном земледелии до почти 2 000 Вт - при близком к современному. В современном индустриальном обществе на одного человека используемая мощность составляет в среднем 3 200 Вт, а в развитых странах - более 7 000 Вт.

Рост материальных потоков на одного человека

У человека - собирателя и охотника материальные потоки представляли пищевые продукты, а из их отходов делались одежда и орудия. Для поддержания огня использовался лес, для создания каменных орудий - кремний. Общая масса всех материалов за год не превышала 1 т на одного человека. Человеку-аграрию требовалось порядка 4 т биомассы, включая 0,5 т в виде пищи, 2,7 т (сухой вес) - кормов для скота и 0,8 т - древесины (здесь не учтены металл для орудий труда и некоторые другие материалы, которые служили нескольким поколениям людей).

В конце XX в. на каждого человека добывалось 50 т вещества. В этой огромной массе 20 т - пустая порода, сразу идущая в отходы, в оставшейся массе около 30-40% составляют строительные материалы, а 60-70% разделяются между сельскохозяйственным сырьем, лесом, ископаемым топливом и другими материалами. Вся эта масса требует обработки и химических преобразований. Человек сейчас в массовых масштабах производит более 100 тыс. наименований веществ и умеет синтезировать более 18 млн.

Та часть вещества, которая является сырьем, проходит путь физико-химических преобразований, в результате которых получаются конечные продукты потребления. Самый короткий путь с наименьшими преобразованиями проходят строительные материалы. Промышленность строительных материалов, кроме твердых отходов, образует в основном такие локальные загрязнения, как пыль, а также загрязненные взвешенными наносами сточные воды, хотя, например, производство цемента дает определенный спектр газовых выбросов. Относительно короток путь сырья в промышленности пищевых продуктов, а также в текстильной промышленности. Все же остальные отрасли производства имеют более длительный цикл и дают разнообразные отходы (газообразные, жидкие и твердые) с широким диапазоном веществ, включая токсичные и супертоксичные вещества. Особенно экологически опасны химическая, нефтехимическая промышленность и цветная металлургия.

Источниками локального загрязнения стали быстро растущие и постоянно возникающие города, в которых сосредоточено промышленное производство. В них поступает огромный материальный поток для поддержания городского населения и для переработки в конечные продукты пользования в промышленном секторе. В них же образуется основной поток отходов.

По имеющимся оценкам, в 1990 г. в мире ежегодно образовывалось 722 млн т коммунальных (бытовых) отходов. Учитывая, что темпы прироста таких отходов за 10 лет составляют 10-12%, можно считать, что к началу XXI в. таких отходов ежегодно образуется более 800 млн т. Так как на каждую тонну бытовых отходов ранее в процессе производства уже образовывалось 25 т отходов, можно подсчитать, что только в секторе жизнеобеспечения населения городов образуется 20 млрд т отходов. Значительно больше отходов образуется в других секторах промышленности.

Материальный поток в город и поток городских загрязнений

Город с населением 1 млн жителей в среднем потребляет ежедневно 625 тыс. т воды, 2 тыс. т продовольствия, 9,5 тыс. т топлива. За те же сутки в городе образуется 500 тыс. т сточных вод, 2 тыс. т твердых отходов и 950 т газовых выбросов. Приведенные данные относятся только к материальному потоку для жизнеобеспечения населения города и не учитывают деятельность промышленности.

Отходы, образующиеся при производстве единицы продукции, в Германии называют «экологический рюкзак». Так, золотые обручальные кольца весом 10 г имеют экологический рюкзак, равный 3,5 т. Однако этот подход неполон, так как все получаемые продукты представляют собой отложенные отходы, поскольку каждый продукт имеет свой срок жизни: или короткий - менее года, как большинство продовольственных товаров, или очень длинный, исчисляемый десятками лет, как здания и сооружения, или промежуточный.

Можно утверждать, что те 300 млрд т вещества, которые ежегодно добываются и перемещаются в процессе хозяйственной деятельности человека, представляют собой отходы. Вся эта гигантская масса разделяется в процессе производства на две части. Одна остается на месте добычи - это перемещенный грунт, пустая порода и т.п., а другая, большая часть, если центр переработки не совмещен с местом добычи сырья, по транспортным сетям (железным и автомобильным дорогам, морским, речным и воздушным маршрутам и по трубопроводам) направляется в центры переработки сырья в города. Из центров переработки часть продуктов по тем же транспортным сетям отправляется в центры потребления. Основная часть отходов, а это твердые отходы, аккумулируется в центре переработки и вокруг него, и меньшая часть - жидкие сточные воды и газопылевые выбросы частично уходят в соседние регионы.

Таким образом, каждый центр добычи и переработки вещества служит источником возмущения окружающей среды. С удалением от источника возмущение затухает и на некотором расстоянии становится равным нулю. Транспортные сети также служат источниками возмущения линейного типа, но их возмущение распространяется на значительно меньшие расстояния.

Экологический рюкзак некоторых продуктов

При производстве строительных материалов экологический рюкзак относительно невелик: на 1 т песка и гравия приходится 0,65 т отходов, на 1 т дикого камня - 1,2 т, на 1 т цемента - 10 т отходов. Этих материалов в мире в сумме производится около 14 млрд т в год, а масса отходов при этом составляет более 29,5 млрд т.

Ископаемое топливо имеет следующий экологический рюкзак: для угля - 6, для нефти - 1,01, для лигнита - 11 т на одну добытую тонну. Их добывают в мире, соответственно, 3,2 и 1 млрд т в год, при этом отходов образуется 31 млрд т.

Некоторые металлы имеют следующий экологический рюкзак: железо - 14, медь - 420, цинк - 27, свинец - 19 т на 1 полученную тонну; их производство составляет, соответственно: 400, 7, 6 и 2 млн т в год, а общий экологический рюкзак - 7,8 млрд т. Таким образом, только добыча и производство всего 10 наименований сырья и промежуточных продуктов дает 68,3 млрд т отходов в год.

Кроме того, уголь, например, в процессе добычи и использования на весь объем мировой добычи дает еще дополнительные отходы в виде сточных (включая шахтные) вод массой 15 млрд т и при сжигании 15 млрд т углекислого газа в год. Наконец, в процессе сжигания угля и других видов ископаемого топлива ежегодно образуется более 100 млн т двуокиси серы и около 40 млн т окислов азота, которые участвуют в формировании кислотных дождевых и снеговых осадков.

Освоенную человеком территорию можно представить как систему пятен локальных возмущений, связанных узкими линейными коридорами возмущений. Локальные пятна возмущений могут разрастаться и перекрывать друг друга и линейные коридоры. Тогда возникают региональные возмущения окружающей среды.

Таким образом, хотя на локальную экологическую безопасность обратили внимание еще в середине XIX века, серьезные законодательные меры начали принимать только во второй половине XX века. «Акт о чистом воздухе» 1956 г. в Великобритании в 1968 г. был дополнен и развит. Всеобъемлющий контроль за качеством воды в развитых странах стал распространяться только с 1970-х годов.

Промышленная революция и научно-технический прогресс изменили характер локального загрязнения также на сельскохозяйственных объектах, когда стали широко применяться технологии «зеленой революции». Эти технологии включали использование массированных доз минеральных удобрений и пестицидов для защиты растений, а также гормональных препаратов и искусственных витаминизированных кормов с белковыми добавками. В этих технологиях передозировки являются правилом, так как на полях и при кормлении животных невозможно правильно оценить необходимые дозы, а что касается пестицидов, то их применение больше похоже на «ковровые» бомбардировки, чем на целенаправленное действие. Избытки всех применяемых искусственных веществ оказываются загрязнителями окружающей среды и продуктов питания. Кроме того, на сельскохозяйственных территориях, например Центральной Европы, в результате работы промышленных предприятий выпадает из атмосферы 50-100 кг нитратов на гектар в год, что больше, чем обычно фермеры используют в качестве удобрений.

Большинство загрязнителей при локальном загрязнении не распространяются далее 80-100 км от источника загрязнения, который обычно представляет собой вертикальную (для пылевых и газообразных) или почти горизонтальную трубу (для сточных вод).

Эти загрязнения чаще всего быстро рассеиваются, преобразуются в другие вещества, некоторые образуют аэрозоли и выпадают на поверхность почвы, где преобразуются, а затем вымываются в водные объекты с дождевыми и талыми водами или в грунтовые воды. Вода - это и переносчик, и последний пункт накопления и преобразования ЗВ, а Мировой океан в конечном итоге становится их мировой свалкой.

В последние 10 лет возникла еще одна проблема глобального загрязнения, трансформировавшаяся из локального загрязнения. Это проблема так называемых супертоксикантов.

Отличительная черта супертоксикантов - чрезвычайно высокая устойчивость к химическому и биологическому разложению. Они способны сохраняться десятки лет, все время включаясь в движение по трофическим цепям. Такая стойкость обеспечивает их повсеместное распространение, и сейчас супертоксиканты стали глобальной угрозой, несравненно более серьезной, чем другие загрязнения. Благодаря своей стойкости они накапливаются в организмах, но воздействие на эндокринную систему оказывают в очень малых концентрациях, т.е. практически не имеют какого-то порога безопасности. Все это и позволяет выделять эти вещества в группу супертоксикантов.

Сейчас супертоксиканты найдены в организмах белых медведей в Арктике и пингвинов в Антарктике. Они широко распространены в организмах людей, в частности диоксины, которые являются побочным продуктом хлорных производств. Во многих развитых странах грудные дети за время кормления материнским молоком получают дозу диоксинов, допустимую за всю жизнь.

Кроме локальной экологической опасности, связанной с химическим загрязнением окружающей среды и живых организмов, существуют и другие виды локальной экологической опасности, которые также существенно влияют на здоровье человека, но изучено это влияние гораздо меньше, чем влияние химического загрязнения.

Физическое загрязнение связано в первую очередь с широким распространением радиационной опасности, обусловленной, с одной стороны, развитием в ряде стран военных и гражданских ядерных промышленных комплексов, а с другой стороны, с ядерными испытаниями атомного оружия, взрывами ядерных зарядов в мирных целях и с авариями на ядерных объектах.

Другие виды физических загрязнений - это шумовое, вибрационное, световое и электромагнитное (электромагнитный смог), которые характерны для многих городов и производств.

С развитием информационных технологий и коммуникаций важным фактором становится информационное загрязнение, которое воздействует на все чувства человека. Сейчас поток информации в мире на 6 порядков превышает возможности ее усвоения населением планеты, т.е. имеет место ее гигантская избыточность.

Нередко локальная экологическая опасность, имеющая постоянный характер, который не носит, как правило, катастрофических признаков, может все же оборачиваться катастрофой, что происходит при авариях на предприятиях, при сознательно производимых залповых выбросах загрязших веществ, наконец, при сочетании каких-то неблагоприятных внешних условий, например погодных - при возникновении смога. От постоянного воздействия такая локальная экологическая опасность отличается высокими концентрациями загрязняющих веществ или физического воздействия, а также дополнительными выбросами не свойственных постоянной локальной экологической опасности веществ.

Таким образом, локальная экологическая опасность тесно связана с развитием цивилизации. Она привязана к местам расселения человека и увеличивается с ростом плотности населения, наиболее велика в городских поселениях. Люди постоянно находятся в условиях локальной экологической опасности, так как на каждого жителя непрерывно воздействуют те или иные дозы загрязняющих веществ, находящихся во вдыхаемом воздухе, питьевой воде, в пище, а также созданные человеком разнообразные физические и информационные явления. Никто точно не знает количество и результаты воздействия этих веществ, так как их очень много. Например, в воздухе промышленного города их сотни и тысячи, таков же их порядок в поверхностных загрязненных водах. В той или иной степени эти загрязнения подрывают здоровье людей и обеспечивают им определенный срок недоживания (преждевременной смертности). Всемирная организация здравоохранения считает, что вклад локальной экологической опасности (или загрязнения) в нарушение здоровья человека составляет 20%.

3. Экологическая безопасность в структуре национальной безопасности России

В разделе «Национальные интересы России» сказано: «Система национальных интересов России определяется совокупностью основных интересов личности, общества и государства.