“ОКЕАН ВОЗМОЖНОСТЕЙ ” ИЛИ “ОКЕАН ПРОБЛЕМ Ю.В
реклама
Известия ТРТУ «Экология 2004 – море и человек» “ОКЕАН ВОЗМОЖНОСТЕЙ” ИЛИ “ОКЕАН ПРОБЛЕМ” ? Ю.В.Спичкин, С.В.Скрыль Океан – c этим словом ассоциируется что-то грандиозное, бесконечное, неисчерпаемое. Невозможно переоценить роль Мирового океана в жизни человечества. Он является кладовой минеральных ресурсов, энергии, кислорода, растительных и животных богатств. Обладая огромной природоемкостью ( ассимиляционным потенциалом ), океан способен бесследно, на первый взгляд, поглощать все поступающие в него отходы производственной деятельности. Покрывая более 70 % поверхности планеты, океан во многом формирует климат Земли. Однако, начиная с середины ХХ-го века, стала совершенно очевидна уязвимость океана под действием все возрастающих антропогенных нагрузок . Поэтому уже сейчас, а тем более в ближайшем будущем, человечество имеет дело не столько с “океаном возможностей”, сколько с “океаном проблем”, причем в основном экологических. Негативное антропогенное воздействие на океан можно свести к двум основным факторам: истощение природных ресурсов океана и загрязнение океана. Остановимся вначале на первом аспекте антропогенного воздействия – на истощении природных ресурсов. До настоящего времени одним из главных богатств Мирового океана являются его биологические, в том числе и пищевые ресурсы: рыба и различные морепродукты. Долгое время существовавшие представления о неисчерпаемости пищевых ресурсов Мирового океана являлись явным преувеличением. Во многом это объяснялось тем, что продуктивность “открытого океана” предполагалась той же, что и в прибрежных зонах. А это абсолютно не соответствует реальности. В прибрежной зоне, занимающей менее 10 % общей площади океана, сосредоточено до 90 % биомассы океанических растений, животных и рыбы [ 1 ]. Биологическая продуктивность Мирового океана особенно велика в области подъема у побережья глубинных вод – в области апвеллингов. Один из таких апвеллингов, расположенный у побережья Перу, дает более 15 % мировой добычи рыбы, хотя площадь его составляет не более 0,02 % от всей поверхности Мирового океана [ 2 ]. По современным оценкам ученых, максимальный годовой вылов рыбы не должен превышать 150 – 180 млн т. Стремительный рост населения планеты, и самое главное техническое совершенствование рыболовецкого флота, привели к тому, что ежегодный мировой улов рыбы приближается к указанным цифрам. Если в 1800 году было выловлено всего 1,2 млн т рыбы, в 1900 году – 4 млн т, то в настоящее время годовой улов рыбы составляет 90 – 100 млн т [ 3 ]. Кроме того, следует обратить внимание на чрезмерную, а порой и просто хищническую добычу рыбы, морских животных и морепродуктов. Достаточно вспомнить о безвозвратно утерянных крупных млекопитающих – морских коровах (стеллеровых коровах), обитавших в прибрежных мелководьях Командорских островов. Активный китобойный промысел, а во многих странах, в том числе и в СССР, существовали целые китобойные флотилии, привел к исчезновению гренландских китов и практически полному истреблению синих китов. В настоящее время их численность составляет всего несколько сотен и их дальнейшая судьба не ясна возможно уже пересечена та грань, за которой последует неизбежное вымирание вида [4]. Вызывает серьезные опасения дальнейшая судьба моржей, некоторых видов тюленей, морских черепах. Чрезмерный промысел приводит к истощению многих ценных промысловых рыб. Достаточно привести следующие цифры. В Баренцевом море до середины ХХ-го века улов на 95% состоял из сельди, трески, морского окуня, камбалы и других ценных рыб. На долю минтая приходилось всего несколько процентов. А уже к 80-м годам на долю минтая приходилось две трети улова [ 5 ]. 212 Секция чистой воды и чистого воздуха Все это не может не вызывать серьезной тревоги, так как уменьшение видового разнообразия экосистемы неизбежно приводит к опасным глобальным последствиям – снижению устойчивости биосферы. Остановимся теперь на втором важнейшем аспекте антропогенного воздействия на океан – загрязнении океана. Совершенно очевидно, что все возрастающее воздействие человеческой деятельности на океан затрагивает, в первую очередь, его прибрежные зоны. В настоящее время более 60% населения Земли проживает вблизи океана или в его прибрежной зоне (до 100 км шириной) [ 1 ]. Одних только крупных портов с грузооборотом более 10 млн т каждый, имеется более сотни, среди которых такие гиганты, как Роттердам, Иокогама, Лондон, Нью-Йорк и другие. Серьезную экологическую опасность вызывает резко возросшие антропогенные воздействия на береговую зону в тропических районах Мирового океана: в Индонезии,Таиланде, Шри Ланке, на Филиппинских островах, в странах Карибского бассейна. Крайне негативным является то, что более 90 % загрязнений, поступающих с суши, остается в пределах прибрежного мелководья и в “открытый” океан не поступает. Относительная замкнутость экосистем морских мелководий делает их особенно уязвимыми. В Мировой океан ежегодно сбрасывается до 300 млрд м сточных вод, в которых содержится более 30 тыс. различных химических соединений, общая масса которых составляет 1,2 млрд т [ 1 ]. В океан в огромном количестве поступают самые различные отходы (производственные, сельскохозяйственные и др.), бытовой мусор и другие загрязнения самого различного происхождения и агрегатного состояния. Здесь уместно вспомнить слова В.И.Вернадского: “Ни один живой организм не может существовать в среде, созданной из его отбросов”. В этом контексте интересны наблюдения известного путешественника Тура Хейердала, сделанные им во время плавания на папирусном судне “Ра-2”. Он писал: “Проснувшись утром мы увидели, что из голубого Атлантический океан стал серо-зеленым и мутным, и повсюду плавали комки мазута. В этой каше болтались пластиковые бутылки. Ничего подобного я не видел, когда сто один день сидел в 1954 году в океане на бревнах “Кон-Тики”. Мы воочию убедились, что люди отравляют важнейший источник жизни, могучий фильтр земного шара – Мировой океан” [6]. Красноречивы и следующие цифры: до 2 млн морских птиц и 100 тыс. морских животных ежегодно погибают, проглотив какие-либо пластмассовые изделия или запутавшись в обрывках сетей и тросов [6]. Самыми опасными загрязнителями океана являются нефть и нефтепродукты, пестициды, токсичные металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др.) и радиоактивные вещества. Еще одна особенность сегодняшнего времени состоит в том, что в океан все в больших масштабах поступают загрязняющие вещества “искусственного” происхождения: пластмассы, стекло, различные композитные материалы, которые природа утилизирует с большим трудом. Так, например, нейлоновые чулки годами находятся в морской воде без каких-либо существенных изменений. Здесь уместно развеять миф о том, что в природе все утилизируется. Нет не все. Если бы биосфера была “безотходной”, откуда взялись бы все биогенные осадочные породы – мел, известняки, мрамор, уголь, нефть [ 7 ]. Секрет природы не в том, что она безотходна, а в том, что неизбежные отходы утилизированы ею так, что они не оказывают вредного воздействия на природу на будущих этапах ее развития. Если, конечно, не вмешивается человек, негативное воздействие деятельности которого на биосферу в целом, и на морские экосистемы в частности, неуклонно возрастает. Это особенно заметно проявляется во “внутренних морях”: Балтийском, Черном, Азовском и др. В качестве типичного примера критической экологической обстановки можно привести ситуацию, сложившуюся в Балтийском море. Это сравнительно небольшое море вклинилось в Европейский континент и поэтому как бы ускользает от влияния Мирового океана. В Балтийское море непрерывно поступает 213 Известия ТРТУ «Экология 2004 – море и человек» огромное количество не только промышленных, но и сельскохозяйственных отходов: пестицидов и других ядохимикатов, азотных и фосфорных удобрений. В результате море становится переудобренным, что стимулирует избыточное развитие водорослей, а затем их массовое отмирание. На разложение всей этой гигантской растительной массы тратится почти весь кислород, содержащийся в воде. Дефицит кислорода стал уже не периодическим, а постоянным – рыбам и другим морским организмам недостает его для дыхания. Вот почему становятся уже почти сказкой воспоминания о былых огромных уловах балтийской сельди. Более того, в последние годы в Балтийском море отмечается явление никогда прежде не наблюдавшееся: во впадинах возникли устойчивые сероводородные зоны – грозный симптом надвигающейся морской пустыни. Очень актуальной и до сих пор малоизученной является опасность радиоактивного заражения океана. По данным ООН, на нашей планете было проведено около 2 000 ядерных испытаний, в том числе несколько десятков под водой. В течение более чем 40 лет ядерных испытаний происходило накопление радионуклидов в биосфере, в том числе и в океане. Кроме того, Россией (СССР) было захоронено в Японском и Охотском морях около 7 000 контейнеров с радиоактивными отходами (РАО). Их суммарная активность более 22 тыс. кюри. США и Япония также сбрасывали в эти моря отходы деятельности атомных электростанций. Крайне тяжелой является обстановка в Баренцевом и Карском морях, вокруг ядерного полигона на Новой Земле. Там, помимо бесчисленных контейнеров с РАО затоплено 17 атомных реакторов с ядерным топливом, несколько аварийных подводных лодок, а также центральный отсек ледокола “Ленин” c тремя аварийными реакторами [6]. Кроме того, Северный флот до 1991 года ежегодно сбрасывал в море до 10 тыс. м3 жидких РАО. До сих пор нерешенными остаются вопросы, связанные с утилизацией атомных подводных лодок. К настоящему времени только в нашей стране выведено из эксплуатации более 130 таких лодок, несколько из которых затонули. Все эти лодки являются, по сути дела, экологическими “минами замедленного действия”. Загрязняющие вещества изменяют физико-химические свойства воды, определяющие процессы фотосинтеза, газообмена между атмосферой и гидросферой, потоки солнечной радиации и теплоты через поверхность океана. Пожалуй самыми негативными в этом аспекте веществами являются нефть и нефтепродукты. По самым скромным подсчетам ежегодно в Мировой океан поступает свыше 6 млн т нефти и нефтепродуктов. Здесь уместно вспомнить поговорку о ложке дегтя, которой можно испортить бочку меда. Так вот не бочку, а огромную поверхность воды. Учитывая, что 1 тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км водной поверхности, можно согласится с мнением специалистов о том, что нефтью загрязнено не менее 20 % акватории Мирового океана [ 8 ]. При всей огромности океана это всего-навсего очень тонкая оболочка нашей планеты. Причем основная биомасса океана сосредоточена в его самом поверхностном слое толщиной около 100 м, или 0,001 % радиуса Земли. Если сравнить земной шар с яблоком, то биологически активный слой будет представлять собой даже не его кожицу, а тончайшую пленку толщиной не более 30 мкм. Это заставляет задуматься об уязвимости океана, о “хрупкости” жизни на нашей планете. Тончайшая пленка нефти (толщиной ~ 0,001мм) заметно влияет на отражательную способность поверхности океана. Достаточно привести лишь пару цифр: изменение отражательной способности поверхности океана всего лишь на 1 % повышает среднюю температуру пограничного слоя воздуха на 1–2 оС [3]. Более толстая пленка нефти начинает заметно влиять на обмен океана с атмосферой не только энергией, но и веществом. Исключительно важен для жизни океана его газовый обмен с атмосферой – своеобразное “дыхание” океана. Наиболее важен для океана его обмен с атмосферой кислородом и углекислым газом. 214 Секция чистой воды и чистого воздуха При толщине пленки нефти более 1 мм кислород практически не проникает через нее в океан. Что касается СО2, то и для этого газа пленка нефти значительно затрудняет газообмен с океаном. Растворимость СО2 в воде достаточно высока – в несколько раз выше, чем для остальных газов атмосферы. Значительная доля молекул СО2 атмосферы химически связывается водой в угольную кислоту Н2СО3, которая диссоциирует до НСО, а затем до СО, которые, в свою очередь, связываются ионами кальция в нерастворимый СаСО3 , оседающий на дно океана в виде известковой породы. Такая карбонатная система работает как химический насос, перекачивающий углекислый газ из атмосферы в донные отложения. Работая по такому механизму Мировой океан достаточно эффективно противостоит парниковому эффекту – одному из самых негативных глобальных экологических эффектов. Загрязнения же океана существенно снижают эффективность его борьбы с этим эффектом. Можно вполне обоснованно утверждать, что загрязнения океана должны приводить к глобальным экологическим эффектам, в частности влиять на климат как отдельных регионов, так и всей планеты в целом. Важнейшими элементами, определяющими климат Земли, являются атмосфера и верхние слои океана и суши. Наиболее массивный и энергетически емкий элемент этой системы – океан. Он во много раз тяжелее атмосферы и обладает примерно в 100 раз большей теплоемкостью. Поэтому океан смягчает (демпфирует) локальные колебания климатических факторов и играет роль долговременной “энергетической памяти”, определяющей запаздывание отклика климатической системы на внешние воздействия. Как это ни парадоксально звучит, океан изучен далеко недостаточно, причем это касается не только его глубин, но и поверхности. Так, относительно недавно, в начале 70-х годов ХХ-го века была открыта новая форма движения в поверхностном слое океана – вихревые диполи [9]. Эти вихри в океане имеют достаточно большие размеры ( до 500 км и более) и энергию (до 1 400 Вт/м), чтобы считаться вихрями синоптического характера. Особая важность открытия таких вихрей состоит в том, что океан не так уж и консервативен, как это было принято считать раньше, а реагирует, и очень быстро, на кратковременные и локальные внешние воздействия. Эти вихри в океане играют вполне определенную роль в установлении климатического режима как в отдельных регионах, так и на всей планете в целом. Одной из центральных задач изучения океана является установление его реакций на различные внешние воздействия, в том числе и антропогенные. Совершенно очевидно, что проведение прямых экспериментов с объектами глобального масштаба, каким является океан, невозможно. Поэтому единственный выход состоит в разработке климатических моделей, включающих математическое описание океана [1011]. Приемлемая модель океана должна учитывать распределение большого числа параметров (температуры, плотности, поверхностного натяжения и др.) поверхностного слоя океана, потоков газов через поверхность воды и т.д. Модель океана должна содержать динамическое описание морского льда: площади его поверхности, температуры, отражательной способности (альбедо) и др. Таким образом, климатическая модель включает в себя большое число уравнений, содержащих, в свою очередь, большое число параметров, численные значения которых устанавливаются как экспериментально, так и задаются краевыми условиями [10]. Решения этих уравнений «неустойчивы», что связано с тем, что любые незначительные изменения параметров этих уравнений, любой, пусть даже самый малый, неучтённый фактор, могут привести к кардинальному изменению решений этих уравнений. По всей видимости создание адекватных климатических моделей океана возможно только в рамках синергетики – междисциплинарного научного направления, занятого поиском общих принципов самоорганизации систем различной природы [12]. Одним из важных положений синергетики является то, что эволюция сложных систем определяется не только интенсивностью внешних воздействий, но и их 215 Известия ТРТУ «Экология 2004 – море и человек» продолжительностью. Поэтому при определенных обстоятельствах даже незначительные изменения в системах могут привести к их достаточно быстрому переходу в новое состояние. В заключение следует сказать, что решение «проблемы океана», заключающееся в том, чтобы океан оставался «океаном возможностей», а не превращался в «океан проблем», возможно, во-первых, лишъ на международном уровне, а вовторых, только с привлечением специалистов самых разных профилей: физиков, химиков, математиков, биологов, экологов и др. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы. – СПб: Химия, 1998. – 352 с. 2. Лори А. . – .: , 1976. – 120 . 3. Айзатуллин Т.А.. Лебедев В.Л., Хайлов К.М. . . – .: , 1979. – 192 . . – .: , 1982. –174 . 4. Банников А.Г., Флинт В.Е. 5. Шунтов В.П. // . 1979. 8. . 17 – 27. 6. Хатунцев Ю.Л. . – .: , 2002. – 480 . 7. Реймерс Н. // , 1988. 7. . 39 – 42. 8. Трухин В.И., Показеев К.В., Куницын В.Е., Щрейдер А.А. . – .: , 2000. – 292 . 9. Федоров К.Н. // , 1988. 10. . 33-38. 10. Александров В.В., Моисеев Н.Н. // . 1981. 9. 68 – 77. :( , 11. Моисеев Н.Н. ). – .: , 1988. – 254 . 12. Хакен Г. . – .: , 1980. 1. Живой океан Л Гидрометеоиздат с Океан Активные поверхности и жизнь Л Гидрометеоиздат с Мы должны их спасти М Мысль с Основные аспекты изучения морских биологических ресурсов Природа № С Экология и экологическая безопасность М Академия с Мифы и утопии в экологии Наука и жизнь № С Основы экологической геофизики М МГУ с Изменчивый океан Наука и жизнь № С Модели климата и глобальная экология При рода № С Экология человечества глазами математика Человек природа и будущее цивилизации М Молодая гвардия с Синергетика М Мир ИНТЕГРАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЗАО “РОСВОДОКАНАЛ“ КАК ОДНА ИЗ ФОРМ МОНОПОЛИЗАЦИИ В ВОДОПРОВОДНОМ И КАНАЛИЗАЦИОННОМ ХОЗЯЙСТВЕ А.А. Овичко Среди многих современных отраслей, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение занимает большое и почетное место. Проблемы водоснабжения – это проблемы социально значимые. Предприятия, осуществляющие забор воды из водоисточников, ее очистку, по уровню решаемых задач и обороту денежных средств занимают одно из ведущих мест в регионе. А стало быть, эффективность использования материальных ресурсов в данной отрасли, так или иначе, сказывается на общем уровне благосостояния и здоровья людей, проживающих на данной территории. Основные источники водоснабжения в Ростовской области – р. Дон и реки его бассейна, в том числе реки Северский Донец, Кундрючья, Маныч. Для улучшения водохозяйственной обстановки необходимо сократить потребление свежей воды и ликвидировать ее потери, прекратить сброс сточных вод без очистки и недостаточно очищенных в поверхностные водные объекты. В настоящее время по сравнению с 2000 г. забор из природных водных объектов возрос на 2,5%. Безвозвратное водопотребление увеличилось за счет более интенсивного потребления воды, в основном в сельском хозяйстве, рыбном хозяйстве, ЖКХ [1]. 216
