Геоэкология

понента. В частности, состояние всей природно-антропогенной системы существенно зависит от профессионализма использующих и обслуживающих ее людей.
Таким образом, современная среда обитания человека представлена совокупностью геоэкосистем и природно-антропогенных (техногенных) систем. Территория, на которую воздействует природно-антропогенная система, может совпадать с границами геоэкосистем, быть частью последних или охватывать части смежных геоэкосистем.
По масштабу природно-антропогенные системы можно подразделить на глобальную, межрегиональные, региональные и локальные.
Глобальная природно-антропогенная система - весь земной шар со всеми созданными в нем антропогенными сооружениями. Межрегиональные системы - это, например, океаны и моря с бороздящими их воды судами и танкерами, морскими нефтепромыслами, нефтепроводами и т.д. Региональная природно-антропогенная система - например, бассейн реки Волги со всей совокупностью технических и сельскохозяйственных сооружений по ее берегам и др.
В границах природно-антропогенных систем могут быть выделены геоэкологические зоны, дифференцирующие территорию по состоянию геологической среды, устойчивости к загрязнению (например, подземных вод) и уровню техногенного загрязнения территории.

СОДЕРЖАНИЕ, ПРЕДМЕТ И ОБЪЕКТ ГЕОЭКОЛОГИИ

Пока ни в одном учебнике или словаре нет точного определения геоэкологии.
«Известия», 31.08.1989г

Геоэкология - синтетическая наука, изучающая воздействие на геологическую среду природных геологических процессов и антропогенной (техногенной) деятельности.

Геологическая история Земли насчитывает 4,2 млрд лет. За этот долгий срок кажущийся «незыблемым» отдельным поколениям людей лик Земли под воздействием различных геологических процессов непрерывно изменялся. Эти изменения проявлялись в прошлом и проявляются ныне в виде катастроф и стихийных бедствий, угрожающих всему живому на Земле. На всей планете только за последнюю четверть XX века природные катастрофы привели к гибели около 3 млн. человек. Пагубные последствия стихийных сил природы испытало более миллиарда человек. Генеральная Ассамблея ООН объявила 1990-2000 гг. «Международным десятилетием по сокращению природных опасностей».
Последние 50 тыс. лет геологической истории Земли приходятся на существование современного биологического вида людей - Homo sapiens. Все это время человек - сначала неосознанно, затем сознательно - наращивал темпы «покорения» Природы. Он научился добывать из земных недр полезные ископаемые, строить жилища, возводить грандиозные технические сооружения... Произвольно изменяя облик планеты, человек разрушал свою естественную колыбель, истязал ее войнами; крайне нерационально используя природные богатства, загрязнял Землю отходами антропогенной деятельности.
Из-за быстрого роста численности населения Земли и использования человечеством огромного количества технических средств в XX веке многократно возросла антропогенно-техногенная нагрузка на все компоненты геологической среды - естественной среды обитания человека. Резко усилился процесс ее загрязнения. Это послужило причиной усиленного внимания к экологическим и природоохранным проблемам.
Экология, по классическому определению, данному в 1866 г. Э. Геккелем, - наука о взаимоотношениях организмов между собой и со средой их обитания. В настоящее время этот термин получил более широкое и не очень определенное толкование. Появились производные от него термины - «экология животных», «экология растений», «экология человека», «агроэкология», «геоэкология» и др.
Различные авторы по-разному трактуют содержание геоэкологии. Термин «геоэкология» был введен немецким ученым К. Троллем в 1939 г. как синоним экологии ландшафтов. Так же определяется «геоэкология» в «Экологическом энциклопедическом словаре» И.И. Дедю (1989). В книге Н.Ф. Реймерса «Природопользование: Словарь-справочник» (1990) дано следующее определение Геоэкологии: «...раздел экологии (по другим воззрениям - географии), исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней - до биосферы включительно». «Геосистемы» понимаются Н.Ф. Реймерсом, как «физико-географические образования от фации до географической (ландшафтной) оболочки Земли». По В.И. Осипову (1993), геоэкология - это экология геосфер.
Геологи долго не использовали термин «геоэкология». Он отсутствует в «Геологическом словаре» (1978 г.) и в «Горной энциклопедии» (1986-1991 гг.). В геологической литературе термин «геоэкология» сравнительно широко стал распространяться со второй половины 1980-х гг. Но и по сей день нет общепринятого определения этого термина. В 1993 г. В.И. Осипов в журнале «Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология» (1/1993) приводит следующее определение: «Геоэкология - наука, изучающая геосферные оболочки Земли как компоненты окружающей среды и минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных факторов».
Геоэкология - это наука о природной системе «геологическая среда - человек». Термин «геоэкология» состоит из трех греческих слов: «ге» -земля, «ойкос» - жилище, дом, «логос» - учение. Следовательно, геоэкология учение о Земле как среде обитания (доме) человека. Состояние среды обитания человека (геологической среды) зависит как от природных геологических процессов, так и от хозяйственной деятельности человека.
В этом заключается предмет геоэкологии. Ее объектом являются, с одной стороны, естественная геологическая среда и, с другой стороны, природно-антропогенные (техногенные) системы.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК

Геоэкологический риск - вероятность опасных для природно-антропогенных систем последствий, обусловленных природными геологическими и техногенными процессами и явлениями.

Поскольку состояние геологической среды зависит от активности недр, гидросферы и атмосферы, при проектировании природно-антропогенных систем необходимо учитывать потенциальный экологический риск. Следует различать геоэкологический риск, связанный с природными факторами (землетрясения, разломы, оползни, карст, наводнения и т.п.) и с антропогенными факторами (неустойчивые техногенные системы, несовершенство технологий и техники, непрофессионализм и халатность людей).
Например, мировой опыт эксплуатации атомных электростанций (АЭС) подтверждает существование геоэкологического риска. Он усиливается по той причине, что не учитываются природные факторы. Так, в 1979 г. вблизи г. Волгодонска было начато сооружение Ростовской АЭС. Однако, не было принято во внимание, что ее площадка расположена в высоко сейсмоактивной зоне пересечения двух разломов земной коры.
Обобщая вышесказанное, можно вывести следующий принцип геоэкологии.

Знание истории развития геоэкосистем и последствий проявления возбужденных геологических процессов позволяет правильно оценить геоэкологический риск для проектируемых и действующих природно-антропогенных систем.

НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ГЕОЭКОЛОГИИ

Народнохозяйственное значение геоэкологии заключается в создании базы научных знаний, позволяющих:
решать в комплексе с другими науками важные для народного хозяйства и общества в целом экологические проблемы;
оценивать геоэкологическую ситуацию и потенциальный риск при проектировании природно-антропогенных систем;
прогнозировать последствия воздействия природных процессов на геологическую среду и природно-техногенные системы;
сводить до минимума воздействие антропогенной деятельности на геологическую среду;
смягчать последствия стихийных бедствий и катастроф;
разрабатывать мероприятия по ликвидации последствий геоэкологических катастроф;
подготавливать экологов и специалистов по ликвидации последствий чрезвычайных природно-техногенных ситуаций;
совершенствовать экологическое образование населения.

Геоэкология являет собой синтез естественных и природоохранных знаний, имеющих большое значение для всего человечества. В XX в. негативное воздействие человека на природную среду приобрело глобальный характер и стало реально угрожать здоровью и самому существованию человека на планете. Поэтому в последние годы геоэкологические исследования и прогнозы получили широкое распространение во всем мире.
Геоэкология позволяет оценить и предсказать возможные последствия воздействия природных процессов на геологическую среду и природно-техногенные системы. Знание естественных и техногенных факторов, определяющих ход природных и возбужденных геологических процессов на поверхности и в недрах Земли, позволяет прогнозировать и смягчать последствия природных стихийных бедствий и сводить до минимума опасное воздействие антропогенной деятельности на геологическую среду.
Геоэкология в своем развитии опирается на различные естественные и прикладные науки - такие, как геология, физическая география, геоморфология, гидрогеология, метеорология, почвоведение, сейсмология, геофизика, геохимия, инженерная геология, горное дело, разведка и разработка полезных ископаемых, экономика минерального сырья и многие другие. Они вместе с геоэкологией позволяют комплексно решать экологические проблемы, важные для народного хозяйства и общества в целом.










Мы многое знаем о Земле... и того, что мы знаем, достаточно, чтобы... использовать эти знания в практических интересах...
Г.П. Горшков
Часть 1
ВОЗДЕЙСТВИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ГЕОЭКОСИСТЕМЫ И ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ

ПРИРОДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЛИТОСФЕРУ

Не учитывать потенциальную опасность внешних и внутренних геологических процессов, воздействующих на геоэкосистемы литосферы, значит, априори подвергать геоэкологическому риску природно-антропогенные системы.

Геологические процессы, воздействовавшие на литосферу в прошлые эпохи, могут проявиться в настоящее время и в будущем.

Литосфера (греч. «литое» - камень; «сфера» - шар) - твердая оболочка Земли, необратимо преображающаяся под воздействием внешних и внутренних геологических процессов.

Структура, состав и поверхностный рельеф литосферы постоянно изменяются под воздействием природных геологических процессов. Земная кора в результате длительного необратимого развитая Земли приобрела современный сложный химический состав и разнородную тектоническую структуру.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ

Тепловое поле

По одной из гипотез, сформировавшее Землю космическое вещество было изначально раскаленным и земная кора - продукт последующего остывания планеты. Но после того, как Беккерель открыл в конце XIX века естественную радиоактивность урана, а Пьер Кюри в 1903 г. - факт выделения солями радия значительного количества тепла, была выдвинута диаметрально противоположная гипотеза.
Согласно представлениям, в частности, советского академика О.Ю. Шмидта, исходное вещество Земли было холодным. Оно стало разогреваться вследствие распада радиоактивных элементов. По оценкам специалистов, в результате радиоактивного распада выделяется 2,7х1017 эрг/с энергии. Ученые считают, что урановой «печки» хватит на многие миллионы лет.
Около четверти площади суши земного шара составляет зона приповерхностных многолетнемерзлых пород (зона вечной мерзлоты). Они занимают более 60% территории России и достигают в глубину 600-800 м и более, у северных берегов р. Вилюй (Сибирь) - около 1370 м. В высокогорных районах вечная мерзлота превышает 1000 м. В многолетнемерзлых породах минеральные частицы сцементированы льдом. В весенне-летний период верхний слой многолетнемерзлых пород оттаивает на глубину до 2 м. При этом происходят пучение, термокарст, солифлюкция и другие физико-геологические процессы. Осенью и зимой породы вновь замерзают.
Вследствие образования прослойков и линз льда и увеличения объёма замерзающей влаги, пучение сопровождается увеличением объема многолетнемерзлого грунта. Самые большие осложнения из-за пучения испытывают полотна автомобильных и железных дорог, а также аэродромные покрытия.
В случае термокарста происходит вытаивание погребенного льда или оттаивание вечномерзлого грунта с последующим его уплотнением. В результате на поверхности образуются замкнутые воронко-, котловино- или блюдцеобразные понижения. В большинстве своем они заполнены водой, образуя озера и болота. Площадь их занимает нередко сотни квадратных метров, а иногда и километров.
Солифлюкция (лат. «солум» - почва, «флуктио» - истечение) проявляется на склонах при небольших углах. Под влиянием попеременного протаивания - промерзания и силы тяжести происходит медленное передвижение почв и рыхлых грунтов. Явления солифлюкции причиняют значительный ущерб главным образом дорогам, проходящим вдоль склонов или на склонах.

Геомагнитное поле

Существенную роль в развитии нашей планеты играет геомагнитное поле. Магнитосфера, простираясь на расстояние более 90 тыс. километров от поверхности Земли, создает в верхних слоях атмосферы радиационный пояс - естественную преграду, которая задерживает выбрасываемые Солнцем заряженные частицы высоких энергий, опасные для жизни.

НАРУШЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ ЛИТОСФЕРЫ

Химический состав недр непрерывно изменяется. Так, уран и торий в процессе естественного распада превращаются в устойчивые элементы - свинец и гелий. По оценке ученых, два миллиарда лет назад атомов изотопа урана 235U было на Земле в шесть раз больше, чем сейчас. Можно предположить, что все живое на планете так или иначе приспосабливалось к существованию в условиях нарастающей радиоактивности Земли.
Средний химический состав поверхности Земли изменялся в результате поступления из мантии базальтовых излияний, особенно многочисленных в минувшие геологические эпохи. Химический состав поверхностных горных пород зависит и от процессов экзогенного химического выветривания. Кислород, углекислота и другие газы, содержащиеся в дождевых и грунтовых водах, обладают окисляющей и растворяющей способностью. Просачиваясь сквозь трещины и поры горных пород, вода растворяет и выносит из них хлориды, сульфаты и карбонаты. Более стойкие минералы остаются на месте.
Целостность массивов горных пород нарушают карстовые процессы. Подземные воды вымывают известняки, гипсы, каменную соль. В результате в пластах осадочных пород образуются пустоты. Над ними на поверхности Земли появляются провалы и воронки проседания - они опасны для гражданских, промышленных и гидротехнических сооружений.
При суффозии (лат. «суффозио» - подкапывание) происходит вымывание подземными водами из грунтов мелких частиц горных. пород и выщелачивание растворимых солей почв. Изменяются состав и структура пород, увеличивается их пористость и водопроницаемость, снижается прочность. Наиболее часто суффозии подвержены мелкозернистые пески и лёссы. Следствие суффозии - оседание вышележащей толщи горных пород и образование на поверхности воронок. Размер их достигает нескольких сотен метров. Это может вызвать деформации и разрушения оснований сооружений. Суффозионное разрыхление горных пород в основании склонов способствует образованию оползней.

ЭРОЗИЯ

Перераспределение минерального вещества на поверхности Земли связано с процессами водной и ветровой эрозии (лат. «эрозио» – разъедание), в результате чего почва смывается водой и развеивается ветром. Эрозия поверхности по отдельным бассейнам составляет от 400 до 4 тыс. тонн грунта на 1 км3 в год. Почва, нарушенная ветровой и водной эрозией, деградирует – земли превращаются в пустыню.

НАРУШЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ ЛИТОСФЕРЫ

Оползни, обвалы, сели

Оползни, обвалы, сели - это стихийные бедствия, часто сопровождающиеся большими жертвами.
Примеры:
Оползень, разрушивший плотину Вайонт (Италия) в 1963 г., стал причиной гибели нескольких тысяч человек. Около ста человек - жертвы гигантского оползня. образовавшегося после недели проливных дождей в восточной части Перу в апреле 1985 г.
13 мая 1992 г. в Таджикистане, в районе строительства Рогунской ГЭС, мощный оползень (400-500 тыс. м3 земли) обрушился с высоты 200 м на кишлак Кондак. Заживо погребенными оказались 100-150 человек.
В начале марта 1994 г. весенний оползень не дошел всего Несколько десятков метров до крышки одного из ядерных могильников у города Майлуу-Суу (Киргизия). Могильники остались там после прекращения добычи урана для советских ядерных бомб. Если бы могильник был поврежден и размыт, заражению подвергся бы не только город, но и часть Ферганской долины соседнего Узбекистана.
В конце сентября 1995 г. катастрофический обвал перекрыл реку Асса в Сунженском районе Ингушетии, в 6 км от села Алкун. Его длина составляла около 150 м, ширина - до 10 м, глубина ~ 50 м; размеры камней от 1,5 м до одноэтажного дома. Под обвалом оказались 17 человек и дорожная техника. Причины обвала - недавнее землетрясение и непрекращавшиеся перед этим двое суток проливные дожди и дорожно-строительные работы.

Тектонические движения

Зоны тектонической активности - районы повышенного геоэкологического риска. В них проявляются колебательные, - разрывные и складчатые тектонические движения. К ним прибавляются карстово-суффозионные процессы, русловая и овражная эрозия. Ярким примером негативного воздействия на природно-техногенные системы является чередование трансгрессий и регрессий в Каспийском море.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

На сейсмически опасной территории проживает около половины всего населения земного шара. Землю ежегодно сотрясают 8-10 сейсмических гигантов магнитудой М
· 7; около 300 землетрясений с М = 5. Жертвами землетрясений в мире в среднем ежегодно становится 10-15 тысяч человек.
По приблизительным подсчетам, за последние 4 тыс. лет землетрясения унесли 13 млн. жизней. Китайские ученые составляли списки землетрясений за последние 2750 лет. Они насчитывают более 1000 разрушительных землетрясений. Потери, связанные с разрушением материальных ценностей, исчисляются миллиардами долларов.
Для того, чтобы получить объективное представление об интенсивности сейсмических толчков в очаге землетрясения, была создана шкала безразмерных величин - магнитуд (М), характеризующих общую энергию сейсмических колебаний, вызвавших землетрясение. Предложил ее японский ученый Т. Вадати и усовершенствовал американский сейсмолог Ч. Рихтер. По имени последнего она названа «шкалой Рихтера».
Наиболее разрушительные землетрясения приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наиболее разрушительные землетрясения

Дата
Район
Магнитуда
Число жертв, тыс. чел.

июль (?) 1201
Восточное побережье
-
1100


Средиземного моря



23 января 1556
Шэньси, Китай
8,1
830

16 декабря 1667
Шемаха, Азербайджан
7,5-8,0
80

25 июля 1668
Шаньдун, Китай
8,7
50

30 декабря 1703
Хонсю, Япония
8,2
200

19 июня 1718
Ганьсу, Китай
7,5
43

18 ноября 1727
Тебриэ.Иран
7,5
77

30 декабря 1730
Хоккайдо, Япония
8,0
137

30 ноября 1731
Северо-Восточный Китай
8,0
100

1737г.
Калькутта, Индия
-
300

3 января 1739
Ганьсу, Китай
7,5
50

18 ноября 1755
Лиссабон, Португалия
8,3
62

4 февраля 1783
Калабрия, Италия
1,2
60

16 августа 1868
Эквадор
8,0
70

26 августа 1883
Ява, Индонезия
8,0
100

11 января 1893
Сицилия, Италия
7,5
93

28 декабря 1908
Мессина, Италия
7,5
83

16 декабря 1920
Ганьсу, Китай
8,5
180

1 сентября 1923
Канто, Япония
8,3
143

23 мая 1927
Наньшань, Китай
8,0
80

25 декабря 1932
Ганьсу, Китай
7,6
77

6 октября 1948
Ашхабад, Туркменистан
7,3
140

31 мая 1970
Чимботе.Перу
7,8
67

27 июля 1976
Тянь-Шань, Китай
8,2
655-750


Прежде платформенные области считались тектонически пассивными. В последнее время выяснилось, что это не так. На Русской платформе землетрясения - довольно распространенное явление. Согласно летописям, сильное землетрясение, ощутившееся по всей Руси (в Киеве, Переяславле, Владимире-Волынском, Новгороде, Ростове, Суздале, Владимире), произошло в 1230 г.
Разрушительные последствия землетрясений усиливаются такими процессами, как разжижение грунтов, разломы, оползни, обвалы и пр.

Разжижение грунта

Под воздействием сейсмических колебаний уменьшается пространство между отдельными зернами - за счет их более компактной упаковки. Насыщенные влагой пористые пески теряют прочность, и выжатая из пор вода устремляется вверх, разжижая песок.
Примеры:
Эпицентр крупнейшего в истории Китая землетрясения, произошедшего 23 января 1556 г., находился в городе Сиань (провинция Шаньси), расположенном на лёссовых берегах реки Хуанхэ. В разжиженный грунт погрузились целые города и тысячи жилищ, вырытых в рыхлых лёссовых холмах. Это случилось в 5 часов утра по местному времени. Число жертв достигло 830 тысяч человек.
21 июля 1897 г. сильное землетрясение охватило огромный регион площадью в 350 тыс. км2 к северу от Калькутты (Индия). Почва колебалась, как морские волны, амплитуда которых достигала 30 см. Землетрясение сопровождалось сбросами со смещением почвы до 12 м по вертикали и погружением зданий по самые крыши в мягкий грунт.
Во время землетрясения в марте 1974 г. в Лиме, под поселком Сан-Матео (провинция Тайякаха), земля разверзлась и поглотила жилища, скот, посевы. Вскоре на площади в 20 гектаров простерлось болото без каких-либо признаков жизни.
Японский город Ниигата построен на прибрежной песчаной равнине. Во время землетрясения в июне 1964 г. песок подвергся интенсивному разжижению. Здания погружались в жидкие осадки. Иногда на целый нижний этаж дома.

Разломы

По оценкам, до 750 тысяч жизней унесло землетрясение, обрушившееся на густонаселенный район Таншань-Фэннань в Северном Китае 28 июля 1976 г. Тяжелые увечья получили почти миллион человек. В 3 часа 42 минуты по местному времени огромная яркая вспышка в небе осветила все вокруг на площади более 300 км2. От двух подземных толчков земля раскалывалась и вздувалась. Множество зданий и людей провалились в огромные трещины. В последующие четыре дня было зарегистрировано более ста толчков силой свыше 4-5 баллов. Полностью превратился в руины находившийся в эпицентре землетрясения город Таншань - индустриальный центр с полуторамиллионным населением. Очень сильно пострадал расположенный от него в 71 км к юго-западу промышленный город Тяньцзинь.
В феврале 1976 г. землетрясение магнитудой 7,5 и селевые потоки стали причиной гибели 23 тысяч жителей Гватемалы. В земной коре образовалась трещина глубиной 3 м, шириной 2,5 м и длиной около 320 км. 14 марта 1983 г. в районе нефтяного месторождения Кум-Даг (Западная Туркмения) землетрясение магнитудой 5,6 за считанные секунды вспороло на поверхности земли трещину протяженностью 25 км.
В зонах разломов земной коры нередко активизируются землетрясения. Одной из таких зон, например, является Ангарский разлом в районе южного побережья озера Байкал. Здесь в феврале 1999 г. было зарегистрировано около пятидесяти землетрясений. В эпицентре землетрясения, происшедшего ночью 26 февраля 1999 г., сила толчка измерялась магнитудой более 7 (в Иркутске - 5-6).

Оползни и обвалы

Обвал горных пород в результате землетрясения в середине прошлого века закрыл исток из озера Танганьики. Это вызвало непрерывное повышение уровня воды в озере. Спустя четверть века вода прорвала завал - уровень озера резко упал на Юм.
18 февраля 1911 г. сильное землетрясение в центре высокогорного Памира вызвало оползание почвы объемом более 2 км3 около кишлака Сарез (Таджикистан). Глыба завалила кишлак Усой с его жителями и перегородила долину р. Мургаб. Образовавшееся на высоте более трех тысяч метров над уровнем моря глубокое (до 500 м) запрудное озеро затопило Сарез и несколько других кишлаков. К концу 1980-х годов длина озера достигла 60 км. Если произойдет прорыв естественной плотины 17 млрд м3 вод Сарезского озера, это может нанести огромный ущерб обширному региону, в котором проживает более 5 млн. человек.
Сотни оползней развились во время землетрясения 1920 г. в провинции Ганьсу (Китай). Мгновенно разрушив пещерные жилища, вырытые крестьянами в склонах лёссовых холмов, они захоронили всех, кто в них находился. Число погибших составило 100 тысяч человек. Один из оползней сместил дорогу более чем на 800м.
В 1923 г. в Японии порожденный землетрясением оползень краснозёма запрудил горную речку над заливом Сагами. Возникший грязевой поток глубиной 15 м пронесся вниз по долине, увлекая за собой в море дома, дорогу, железнодорожную станцию и поезд с 200 пассажирами.
Землетрясение на севере Перу в мае 1970 г. охватило огромную площадь у океанского подножия Анд. От снежного карниза у вершины горы Невадос-Уаскаран высотой 6558 м оторвалась и оползла каменноледяная глыба длиной 800 м. Уничтожив лагерь и унеся жизни 15 чехословацких альпинистов, она привела в движение более 20 млн м3 грунта, залегающего в верхних частях склона горы. Лед, грязь и разрушенные горные породы двигались по долине со скоростью до 400 км/ч. Грязевой поток уничтожил деревню Ранраирка и накрыл города Юнгай, Уаскаран и множество селений. Погибло более 70 тыс. жителей, 600 тыс. остались без крова.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВУЛКАНИЗМА

Вулканическая деятельность сопутствовала всей геологической истории Земли. Она способствовала созданию земной коры, гидросферы и атмосферы. На земном шаре около 850 действующих вулканов, многие из них подводные. Ежегодно в мире происходят сотни извержений вулканов. За 4,5 млрд. лет вулканы вынесли на поверхность Земли 13,5х1018 тонн глубинного вещества.
В древние геологические эпохи излияния базальтовых лав имели широкое распространение. Так, в Красноярском крае мезозойские базальтовые покровы занимают территорию в 1,5 млн. км2. Ныне базальта покрывают колоссальные площади океанского дна.
Вулканы, извергая огромное количество лавы, пепла, мелких и крупных обломков горных пород, раз
личных газов, оказывают огромное воздействие на геологическую среду и жизнь людей. Движущаяся раскаленная лава уничтожает на своем пути населенные пункты, виноградники, оливковые рощи, колодцы и пастбища.
Вулканические извержения сопровождаются землетрясениями, образованием трещин, оползней, обвалов и т.п.
По предложению венгерского геофизика П. Хедервари, энергия вулканических извержений оценивается с помощью «атомно-бомбового эквивалента». Она приравнивается к числу атомных бомб, способных выделить такую же мощность, как вулканический взрыв. За единицу измерения в его расчетах принимается энергия 10 бомб типа сброшенной на Хиросиму (8,4х1021 эрг). Так, «атомно-бомбовый эквивалент» извержения вулкана Безымянный (1956 г.) - около 4, извержения Кракатау<1883 г.) -21547, взрыва вулкана Санторин - более 200 000.
Примеры:
Самое мощное за последнее тысячелетие извержение вулкана Тамбора на небольшом острове Сумбава (Зондский архипелаг, Индонезия) произошло 5-7 апреля 1815 г. Его энергия равнялась 8,4х10" Дяс (1017 эрг). Общий объем выброшенного при извержении вещества «оставил 150-180 км. В результате высота острова уменьшилась с 4100 до 2850 м. Образовался кратер диаметром 11 км и глубиной до 700м. Гул взрывов разнеся на 1400-1750 км от Тамбора. Небо покрылось черной пеленой. Лавины пепла обрушились на расположенные поблизости от вулкана государства Темборо, Пекат, Сангар и большую часть Домпо и Бима. Они были засыпаны метровым слоим пепла. Под его тяжестью разрушились жилища и другие постройки даже вИ1 км от вулкана. В воздухе была выброшена колоссальная масса песка и вулканической пыли. Из кратера на расстояние более 40 км выбрасывались камни массой до 5 кг. В результате извержения около 92 тыс. человек были убиты или умерли от голода. Во всей области уцелело лишь 29 человек.
Сильнейшим (возможно, со времени извержения вулкана Санторин в Эгейском море в 1626 г. до н.э.) было извержение вулкана Кракатау, который находится в Зондском проливе между Суматрой и Явой (Индонезия). 20 мая 1883 г. из вулкана на высоту 11 км поднялась завеса паров, газов и пыли. Взрывы, следовавшие один за другим, были слышны на расстоянии 200 км. Затем все стихло и возобновилось вновь 26 августа. На следующий день в 10 часов 20 минут местного времени прозвучал огромной силы взрыв. Вызванные им волны со скоростью звука трижды обошли земной шар. Грохот взрыва слышался на 1/13 части поверхности земного шара. Энергия извержения Кракатау оценена в 1026 эрг. Сила извержения в 26 раз больше самого мощного испытания водородной бомбы, проведенного в СССР.
Свыше 18 км обломков пород и пепла было поднято на высоту до 55 км. Пепел оседал на расстоянии 5330 км еще 10 дней и выпал на площади около 827 тыс. км2, засыпав окружающие острова слоем более 1,5 м. Во многих местах Европы прошел дождь из пыли и, словно снегом, покрыл землю. Камни были выброшены на расстояние до 55 км. Тончайшая пыль, достигнув стратосферы, распространилась по всей Земле, вызвав во всех странах необычно красные зори, яркие закаты Солнца и сумерки. Прошли годы, прежде чем тонкая пыль из верхних слоев атмосферы вновь осела на Землю. В результате частичного экранирования солнечного излучения на больших территориях Земли снизилась на несколько градусов среднегодовая температура воздуха. За взрывом последовали катастрофические обвалы. Взрыв вызвал и гигантскую волну цунами высотой до 40 м. Она уничтожила 163 деревни. Погибло более 36 тыс. человек.
В центральной густонаселенной части индонезийского острова Ява с населением в несколько миллионов человек расположен вулкан Мерапи - один из самых активных вулканов на Земле. Во время его извержения в 1930 г. погибло 1300 индонезийцев. В июне 1998 г. вулкан вновь «ожил», взметнув на высоту три тысячи метров клубы дыма и раскаленных газов. Осадки пепла были зафиксированы на расстоянии 60 км от Мерапи.
Вулканическая деятельность сопровождается не только разрушением извергающихся вулканов, но и зарождением новых вулканических островов. Такой остров поднялся, например, в ноябре 1963 г. из вод Северной Атлантики. Исландцы назвали его Суртсей.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПАДЕНИЯ МЕТЕОРИТОВ

Возникнув из космического вещества, Земля продолжает пополнять свой объем за счет метеоритов и космической пыли. По оценкам, на Землю ежедневно падает 10-20 тонн метеоритного вещества, сходного с веществом мантии Земли. Грандиозная метеоритная бомбардировка Земли, согласно одной из гипотез, имела место в момент обособления земной коры (3,5-3,6 млрд. лет назад).
В конце XVIII в. Парижская Академия постановила не принимать сообщений о «камнях, падающих с неба». Камни падать с неба не могут, указывалось в постановлении, ибо «тверди небесной» не существует. Но камни-метеориты падали и продолжают падать на Землю с риском для живых существ. Ученые считают, что в прошлом метеоритные дожди достигали высокой плотности и захватывали огромные площади.
Известно немало следов, оставленных на Земле метеоритами. Около 2000 их обломков собрано на поверхности обитаемых материков; более 4000 - в Антарктиде.
Примеры:
Самый крупный метеорит, весящий 59 тонн, был найден в 1920 г. в Гоба Уэст (Юго-Западная Африка). Самый древний (около 1 млрд. лет) в России метеоритный кратер Янисъярви находится в Карелии, в 25 км севернее Ладожского озера. Его диаметр 20 км. центральная часть заполнена озером, имеющим в поперечнике 14 км.
С помощью аэрокосмической съемки обнаружено более 100 метеоритных кратеров. Они имеют форму огромных кольцевых образований, сходных с кальдерами вулканов, и обрамлены кольцевым валом из выброшенных продуктов дробления. Более древние кратеры называют «астроблемами» (греч. - звездные раны). Они заполнены раздробленными и измельченными горными породами. От высокой температуры в момент удара часть пород подверглась плавлению и испарению. Среди оплавленных пород встречаются минералы, которые не могли образоваться в земных условиях.
Примеры:
Один из самых крупных российских метеоритных кратеров расположен на севере Сибирской платформы в долине р. Попигай (правый приток р. Хатанги). Диаметр его составляет 100 км, глубина - 400 м. Вокруг кратера в виде кольцевых горных гряд сохранились остатки вала. Ученые считают, что 39 млн. лет назад астероид (диаметром, возможно, 8 км), двигавшийся с большой скоростью. пробил толщу осадков в 1200 м и остановился в породах кристаллического фундамента. Энергия взрыва достигала, по оценкам, 1021 эрг. Крупные глыбы пород фундамента, выброшенные во время взрыва, разлетелись на расстояние до 40 км от края кратера. В самом кратере найдены возникшие при ударе новые минералы, неизвестные на Земле. Их удалось получить в лабораторных условиях при давлениях в 1 млн. бар и температуре около 1000 ( С.
В 1891 г. в каменистой пустыне на юге высокого плато Колорадо (штат Аризона, США) был обнаружен метеоритный кратер - Каньон-Дъябло (рис. 3). Его диаметр 1,2 км, глубина 175 м. Кратер окаймлен валом высотой 40-48 м. Предполагается, что кратер образовался 25 тыс. лет до н.э. в результате падения железо-никелевого метеорита диаметром более 60 м и весом около 2 млн. тонн. Многочисленные обломки метеорита общим весом более 30 тонн обнаружены в радиусе около 10 км. Энергия, освободившаяся при его ударе, оценена в 1(г1 эрг и сопоставляется с энергией взрыва 3,5 млн. тонн тротила. Согласно легенде местных индейцев племени навахо, кратер образовался в месте, куда в далеком прошлом с неба спустился на огненной колеснице Бог.
Метеориты падают и в наше время.
30 ноября 1954 г. 4-килограммовый метеорит пробил крышу дома в штате Алабама (США). 20 июня 1998 г. крупный каменный метеорит весом 800 кг упал в 5 км к югу от города Куш-Ургенч (Ташаузская область, Туркмения), в 50 метрах от жилого дома рядом с хлопковым полем, на котором работали люди. Падение метеорита сопровождалось сильным грохотом, ярким свечением и образованием кратера шириной 6 ми глубиной 4м.
В марте 1989 года Земле угрожал катастрофой 800-метровый метеорит, пересекший земную орбиту на расстоянии всего в 2 раза большем, чем до Луны.

МЕТЕОРИТНЫЕ ГИПОТЕЗЫ ВЫМИРАНИЯ ДИНОЗАВРОВ

Ученых давно волнует тайна исчезновения с лица Земли 65 млн. лет назад динозавров, господствовавших до этого на планете 150 млн. лет. Сначала это объяснялось земными факторами - в частности, активной деятельностью вулканов. Но недавно появилась новая - метеоритная гипотеза.
В 1979 г. геолог Уолтер Альварес нашел в горах Италии обломок горной породы, образовавшейся около 65 млн. лет назад. В породе между слоями белого и красного известняка располагался слой плотной глины. Уолтер Альварес вместе со своим отцом-химиком Луисом Альваресом установил, что глина отличается высоким содержанием редкого для Земли иридия. Повышенное содержание иридия (в 30 раз большее, чем его кларк) установлено в костях динозавров и вмещающих их слоях. Этим металлом насыщены и метеориты. Отец и сын Альваресы выдвинули гипотезу, по которой динозавры стали жертвой столкновения с Землей гигантского астероида. Энергия, выделившаяся при ударе, была эквивалентна взрыву нескольких сотен миллионов водородных бомб. В атмосферу поднялось в виде пыли около ста миллиардов тонн грунта. На Земле минимум полгода царил полумрак, резко понизилась температура. Динозавры оказались без пищи. Когда пыль осела, их уже не было. Эпицентром глобальной катастрофы, последствия которой оказались разрушительными для климата, животного и растительного мира, стала северная оконечность полуострова Юкатан в Мексике. Спутниковые исследования поверхности полуострова Юкатан и прилежащей акватории Мексиканского залива позволили обнаружить здесь следы гигантской вмятины диаметром 164 км. На дне воронки ныне мирно ютится маленький городок Чиксулуб.
По мнению других ученых, за полгода климат не мог измениться так катастрофически, чтобы динозавры не пережили этого, некоторые из них могли бы приспособиться к изменению климата. Но они вымерли все - независимо от среды обитания - на суше, в воде и воздухе. Палеонтологи считают причиной вымирания динозавров химический состав пыли. Если бы астероид врезался не в Юкатан, а в другом месте, то динозавры жили бы на Земле до сих пор. Но на Юкатане почва изобилует серой. В атмосферу попало много серы. Она могла образовать плотный экран, отражавший солнечные лучи в течение нескольких десятилетий. За это время на Земле действительно могло стать очень холодно и динозаврам нечего было есть.
Положение могли усугубить вулканы, которые после столкновения Земли с метеоритом активизировали свою деятельность на противоположной стороне планеты. Это, возможно, объясняет гибель динозавров в обоих полушариях.
Ныне предложены две, новые гипотезы, согласно которым динозавры не имели шансов уцелеть после столкновения астероида с Землей. Одни ученые доказывают, что столкновение вызвало грандиозный парниковый эффект. В результате саванны превратились в тропические леса и полностью изменилась окружающая среда. Другие предполагают, что столкновение превратило атмосферу в пылающую среду и огонь мгновенно распространился по всему земному шару.

ГЛОБАЛЬНЫЕ ЛИТОСФЕРНЫЕ АНОМАЛИИ И КАТА СТРОФЫ

Природные процессы, которые явились причиной глобального преобразования лика Земли, ее животного и растительного мира в прошлые геологические эпохи, представляют и сегодня потенциальную опасность для планеты и ее населения. Однако о глобальной эволюции и геодинамике Земли можно рассуждать лишь гипотетично. Ибо в этом случае, как писал Чарльз Дарвин, «фантазии легко разгуляться, когда имеешь дело с массами огромных размеров и с периодами времени почти бесконечными».
Глобальные гипотезы развития Земли не раз провозглашались парадигмами. Но затем опровергались новыми фактами. Чтобы выявить потенциальную глобальную опасность, подстерегающую человечество, необходимо рассмотреть основные гипотезы глобальной динамики Земли.

ДРЕЙФУЮЩИЕ ГЕОЭКОСИСТЕМЫ

«Новая глобальная тектоника» («тектоника плит») утверждает: несколько жестких гигантских плит литосферы перемещается по поверхности размягченной астеносферы, расположенной в верхней части мантии Землю.
Границы дрейфующих океанических плит - рифтовые расщелины срединно-океанических хребтов, глубоководные желоба и молодые складчатые горы по окраинам континентов. В рифтовые расщелины проникают поднимающиеся из мантии базальтовые лавы, которые формируют новое дно океанов. Застывая в расщелине, они раздвигают в противоположные стороны океанические плиты, их противоположные края погружаются в мантию вдоль наклонной поверхности глубоководных желобов. У границ континентов плиты сталкиваются, образуя горно-складчатые пояса. Сторонники «тектоники плит» считают, что именно так возник, например, Альпийско-Гималайский горно-складчатый пояс (от столкновения северного материка Лавразии с Гондваной и Индостанской плиты с Азиатской). Современными наблюдениями установлено, что относительное движение отдельных плит литосферы действительно существует. По данным Японского агентства морской безопасности, основанным на спутниковых наблюдениях, за 1983-1987 гг. Австралия «подплыла» к Японии на 38 сантиметров. Северная Америка - на 11, Гавайские острова - на 39 см. Если такой темп движения сохранится, то Гаваи сольются с Японскими островами через 100 млн. лет.

ГЛОБАЛЬНОЕ СЖАТИЕ И РАСШИРЕНИЕ ЗЕМЛИ

С первой половины прошлого века в геологии долго господствовала «контракционная» (лат. «контракцио» - стяжение) гипотеза. Ее суть сводится к следующему. Первично раскаленная Земля, остывая, сокращалась в объеме. Затвердевшая наружная оболочка - земная кора, приспосабливаясь к сокращающемуся ядру, обрушивалась под действием силы тяжести. Сокращалась площадь земной коры. Горные породы, слагающие кору, испытывали сжатие. Кора сморщивалась, как кожура высохшего яблока. На ней образовывались морщины - складчатые горные цепи и впадины, разбитые разломами. Через разломы на поверхность изливались потоки лавы. В последние годы эти идеи вновь привлекли внимание ученых. Ряд наблюдений указывает на уменьшение радиуса Земли.
Согласно более поздней гипотезе, первоначальный радиус земного шара (3500-4000 км) был намного меньше современного (6356,9-6378,2 км). И поверхность Земли была вдвое меньше. Океанов еще не существовало, материковая кора покрывала сплошной оболочкой всю планету. Позднее радиус Земли стал увеличиваться в среднем на 0,6 мм в год. Вследствие этого материковая кора - прежде единая - растрескалась, распалась на отдельные континенты. По мере дальнейшего расширения Земли, континенты все, дальше и дальше отодвигались друг от друга. В обнажавшиеся разрывы между материками проникало мантийное вещество и формировало новую кору океанического типа.
Высказывается предположение, что причиной, вызвавшей расширение Земли, была плотность вещества в ядре планеты, которая соответствовала первоначальным давлениям. В недрах непрерывно происходит процесс разуплотнения земного вещества. Это приводит к уменьшению средней плотности Земли и ускорения силы тяжести на ее поверхности.
По представлениям некоторых ученых, Земля «пульсирует»: эпохи ее расширения чередуются с эпохами сжатия. Давние споры геологов о существенном изменении радиуса Земли не потеряли своей актуальности. Гипотеза пульсирующей Земли подтверждается рядом новых фактов. Причины пульсации Земли не ясны. Но о возможных колебаниях ее радиуса в пределах 10% на протяжении последних 500 млн. лет свидетельствуют палеомагнитные исследования. Существование попеременных изменений радиуса Земли подтверждает и ряд астрономических факторов. Например, изменение угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси, устанавливаемое по изменениям продолжительности суток.

МЕЗОГЕОЭКОСИСТЕМЫ ГЕОСИНКЛИНАЛЕЙ И ОРОГЕНОВ

В качестве мезогеоэкосистем (межрегиональных геоэкосистем) литосферы могут рассматриваться континенты, литосферные плиты, а также платформы, геосинклинальные и орогенные области.
В середине XIX в. американский геолог Джеме Холл, наблюдая вытянутые на многие километры горы, сложенные мощной толщей смятых в складки осадочных пород, пришел к следующему выводу. Складчатые горные системы образовались на месте крупных прогибавшихся областей земной коры. В 1873 г. другой американский геолог, Джеме Дэна, назвал такие области глубокого прогибания и осадконакопления геосинклиналями.
В геосинклиналях за этапом погружения и накопления мощной толщи осадков следовал «орогенный» (греч. «орос» - гора; «генос» - происхождение) этап. Накопившиеся на первом этапе пласты осадочных пород под воздействием вертикальных тектонических движений сминались в антиклинальные и синклинальные складки, рассекались многочисленными разломами. В итоге геосинклиналь (область прогибания земной коры) превращалась в выведенную на поверхность Земли, протяженную на сотни и тысячи километров, горно-складчатую структуру. В осадочные толщи по разломам проникали магматические интрузии. Примером крупной древней геосинклинальной области является широтный палеоокеан Тетис. На его месте возникли орогенные системы Средиземноморско-Гималайского горно-складчатого пояса - одного из наиболее сейсмоактивных районов мира.
Геосинклинальная гипотез просуществовала в качестве основной парадигмы геологии более 100 лет. И по-прежнему привлекает своей простотой многих геологов. С позиций геосинклинальной гипотезы, геологическая история Земли резюмируется вкратце следующим образом.
Около 3,5 млрд лет назад за счет базальтовых излияний из мантии начала формироваться первичная - гранитная земная кора. В конце археозойской эры в ней возникли первые геосинклинальные прогибы. Их называют «протогеосинклиналями» (греч. «протос» - первый). В эти прогибы сносился обломочный материал с выступающих частей первичной базальтовой земной коры. На рубеже археозойской и протерозойской эр (около 1900 млн лет назад) проявились древнейшие эпохи складчатости.
В последующей истории Земли произошло 5 крупных циклов складчатости: позднепротерозойский (байкальский), раннепалеозойский (каледонский), позднепалеозойский (герцинский), мезозойский и альпийский. Каждый из v их завершался образованием горно-складчатых сооружений. Их называют по имени соответствующей складчатости байкалитами, каледонидами, герцинидами, мезозоидами, альпидами.

ПРИРОДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ

Геоэкологические последствия воздействия природных процессов на гидросферу весьма значительны и порой катастрофичны.

«Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов».
В.И. Вернадский

Гидросфера (греч. «гидро» - вода) - мегагеоэкосистема, включающая мезогеоэкосистемы Мирового океана, геоэкосистемы внутренних морей, озер, рек, ледников и подземных вод.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

Состояние и химический состав вод гидросферы в целом и отдельных ее компонентов предопределяются такими природными факторами, как круговорот воды и газов на планете, гидрологический режим водных систем и т.д. Огромное воздействие на геоэкосистемы и природно-антропогенные системы оказывает разрушительная деятельность морей, текучих вод и ледников.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ

Круговорот воды в природе состоит из испарения, осадков, поверхностного и подземного стоков. При большом круговороте часть воды, испарившейся с водной поверхности океанов и морей, переносится ветром на сушу. Выпавшие здесь осадки частично испаряются, но в основном они возвращаются в океаны и моря благодаря поверхностному и подземному стоку. Нарушение круговорота и баланса воды на Земле приводит к негативным последствиям.
Водный баланс, являясь количественным выражением круговорота воды, характеризует все формы ее прихода и расхода (в жидком, парообразном и твердом состояниях) - в атмосфере и гидросфере, на Земле в целом и в отдельных районах. Так, для суши, имеющей сток в океан, испарение равно количеству выпадающих осадков. Водный баланс озер определяется притоком поверхностных и подземных вод, поступающими на акваторию атмосферными осадками, речным стоком из озер и испарением с их поверхности. Самой мощной ветвью глобального круговорота воды является океаническая. С поверхности океана испаряется более 500 тыс. км3 воды в год (табл. 2); 90% ее снова выпадает осадками над океаном, не достигнув материков. Остальное возвращается с речным стоком и притоком подземных вод с материков.

Таблица 2

Основные составляющие глобального водообмена


тыс. км3 в год
%

Океаническая ветвь



Испарение с поверхности Мирового океана
-507
-100

в т.ч. вынос влаги на континенты в атмосфере
-50
-10

Осадки на поверхность океана
+457
+90,1

Речной приток
+44
+8,7

Подземный приток
+2,5
+0,5

Ледниковый приток
+3,5
+0,7

Континентальная ветвь



Осадки на поверхность суши
+120
+100

Испарение с поверхности суши и водоемов
-70
-58,3

Речной сток в океан
-44
-36,7

Подземный сток в океан
-2,5
-2,1

Ледниковый сток в океан
-3,5
-2,9


Основная масса воды содержится в Мировом океане. Второе место занимают подземные воды, на третьем месте - лед и снег Арктических и Антарктических областей (табл.3).

Таблица 3
Распределение водных ресурсов в гидросфере

Элементы гидросферы
Объём воды, 1000 км3
Активность водообмена, годы

Мировой океан
1370000
3000

Подземные воды
60000
5000

в т.ч. зоны активного водообмена
4000
330

Полярные ледники
24000
8000

Водоемы
280
7

Реки
1,2
0,031

Почвенная влага
80
8

Пары атмосферы
14
027

Вся гидросфера
1454375,2
2800


Количественные характеристики элементов водного баланса планеты зависят от температуры, давления и метеорологических факторов, а также от рельефа, геологического строения территории, литологического состава пород и других условий. Решающее влияние на общий круговорот воды в природе оказывают тепловые условия на поверхности Земли.

СООТНОШЕНИЕ СОЛЕНЫХ И ПРЕСНЫХ ВОД

Природные воды характеризуются непостоянным химическим составом. Содержание всех растворенных » единице объёма воды минеральных солей называется соленостью. В пресной воде содержится до 1 г солей на 1 кг воды. В солоноватых водах - до 25 г/кг и в соленых - свыше 25 г/кг. Меньше всего минерализованы атмосферные осадки (до 20 мг/кг) и не загрязненные техногенными солями воды пресных рек и озер (50-1000 мг/кг). В природных соленых озерах содержится до 300 г/кг солей, в глубоких минерализованных подземных водах - до 600 г/кг.
Солеными являются 97% водных ресурсов планеты. Из 3%, приходящихся на долю пресных вод, человек может использовать лишь 0,003%, т.к. пресные воды либо содержатся в айсбергах, полярных льдах, в атмосфере и почве, либо залегают на очень большой глубине.

ПРИРОДНЫЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ И КАТАСТРОФЫ

В естественных условиях загрязнение водоемов происходит под воздействием геохимических процессов. Примерами могут служить сероводородное заражение глубинных вод Черного моря, эвтрофическое загрязнение мелких водоемов, вызываемое накоплением в воде химических и органических продуктов и др.
К числу природных феноменов относится метановое заражение придонных вод пресного озера Киву в области Великих Африканских разломов (Центральная Африка). Площадь озера - 2370 км2. Толща воды в нем подразделяется на три части. Верхний 70-метровый слой воды имеет кислородный режим; ниже располагается переходная зона (70-275 м), а под нею до самого дна (496 м) - застойная зона. Соленость вод в озере по вертикали изменяется от 1%о на поверхности до 4%о в застойной зоне. В водах застойной зоны содержится огромное количество метана (СН4) и углекислого газа (С02). Заражение метаном нижней зоны оз. Киву является предметом научных дискуссий. По мнению Б.П. Жижченко (1984), метан имеет глубинное происхождение.
21 августа 1986 г. крупная геоэкологическая катастрофа произошла в озере Нисс (Камерун). Из озера внезапно вырвалось облако углекислого газа с примесью сероводорода и других газов. В нем в считанные минуты задохнулись 1600 человек. Полагают, что ядовитое облако - следствие подъёма магмы вдоль тектонического разлома. Взаимодействие разогретой воды и скалистых пород на дне озера вызвало взрыв, вынесший на поверхность ядовитые газы. За два года до этого аналогичный выброс газов произошел на озере Мойун, также находящемся в сейсмически активной зоне.

РАЗРУШИТЕЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МОРЕЙ, ТЕКУЧИХ ВОД, ЛЕДНИКОВ

Наводнения, вызываемые трансгрессиями моря, цунами, разливами рек, таят потенциальную опасность для геоэкосистем и природно-антропогенных систем.

Наводнения являются самыми опасными стихийными бедствиями, наносящими огромный ущерб геоэкосистемам и природно-антропогенным системам. За сто лет - с конца 1880-х до конца 1980-х годов - в мире погибло от наводнений 9 млн. человек
С морем, наступающим на территорию страны, несколько веков ведет борьбу Голландия (Нидерланды). Здесь в целях защиты от морских наводнений возводятся искусственные плотины. Их протяженность превышает 1800 миль. Однако это не всегда спасает от силы морской стихии.
К числу наиболее опасных природных явлений относятся цунами (по-японски - «волна в гавани»). Это гигантские волны, образующиеся при подводных землетрясениях и вулканических извержениях и перемещающиеся со скоростью до 1000 км/ч. В открытом море заметить волны цунами невозможно. Здесь они имеют малую высоту (1-2 м) и длину от нескольких десятков до 300-400 км. Но на побережье обрушиваются уже волны высотой до 10-15 м и даже до 30-50 м и более. Цунами обладают огромной разрушительной силой. Причиняемый ими ущерб во много раз превосходит последствия, вызываемые самими землетрясениями. Дома на морском берегу могут быть раздавлены одним только весом воды. На протяжении последнего тысячелетия Тихоокеанское побережье поражалось цунами около 1000 раз. Несколько десятков раз они наблюдались в Атлантическом и Индийском океанах и имели место на побережье Средиземного, Черного и даже Каспийского морей.
Примеры:
Самая высокая волна цунами - 85 м - наблюдалась 24 апреля 1771 г. около о. Исигаки (архипелаг Рюкю, Япония). Она разметала 750 тонн кораллов на расстояние более 2,5 км.
Самое разрушительное из всех известных цунами обрушилось на густонаселённое побережье Бенгальского залива на севере Индии в 1876 г. Его жертвами стало около 200000 человек. В 1883 г. высота волн цунами, вызванных извержением вулкана Кракатау, достигала 40 м; от волн погибло около 40 тыс. человек.
Тринадцать лет спустя произошло землетрясение в открытом море не расстоянии окаю 150км от побережья Санрюкю. на севере острова Хонсю (Япония). Слабые толчки, ощущавшиеся на суше, особой тревоги не вызывали. Рыбаки, находившиеся в районе эпицентра, не заметили цунами из-за малой амплитуды волны на глубоководье. Лето было в разгаре, все пляжи переполнены. Волна цунами высотой до 24 м накрыла берег и сравняла с землей целые деревни. Много тысяч людей смыло волной. Погибло более 27 тыс. человек.
Первого апреля 1946 г. волны цунами, возникшие у Алеутских островов, дошли до города Хило на Гавайях. После того, как едва заметно поднялся уровень моря, вода освободила приливно-отливную полосу. Многие люди вышли на только что рожденный «пляж». Но вскоре показался гребень новой волны высотой 3.5 м. мчавшийся к берегу со скоростью 30 км/ч. За этой волной море было почти спокойным. Но затем одна за другой на берег обрушились восемь волн. Высота их гребней в узких заливах превышала 15 м.
В ночь с 4 на 5 ноября 1952 г., через 45 минут после первых толчков землетрясения в море, огромная волна цунами накатилась на г. Южно-Курильск. Затем она быстро отступила, и через 20 мин вторая волна высотой 10 м разрушила город, оставив после себя только фундаменты зданий.
17 июля 1998 г. севернее о. Новая Гвинея произошло подводное землетрясение магнитудой около 7. Обрушившиеся на северо-западную часть острова три 10-метровые волны цунами разрушили десятки прибрежных деревень, унесли жизни нескольких тысяч человек.
Международная служба предупреждения цунами находится на Гавайских островах. В России станции наблюдения за цунами есть на Камчатке и Сахалине.
Большой ущерб природно-техногенным системам наносят морские на-гонные наводнения.
Примеры:
Одно из крупнейших наганных наводнений XX в. произошло в 1970 г. в дельте р. Ганга (Индия). Гонимая пришедшим с океана циклоном со скоростью 200 км/ч 10-метровая морская волна повернула реку вспять. Воды Ганга, вышедшие из берегов, затопили территорию площадью около 20 тыс. км2, десятки городов и сотни деревень. Число жертв и пострадавших достигло 1,5 млн. человек.
В 1824 г. на реке Неве произошло штормовое наганное наводнение, описанное А.С. Пушкиным в поэме «Медный всадник». Тогда уровень воды в Финском заливе и на Неве поднялся выше 4 м.
Активно разрушают геоэкосистемы и природно-антропогенные системы текучие воды. Они уничтожают высочайшие горные хребты. Годовой твердый сток всех рек земного шара оценивается в 18,53 млрд. тонн. А с учетом растворенного вещества и того, что привносят ледники и ветры в моря и озера за счет разрушения суши выносится более 25 млрд. тонн в год минерального вещества. В результате переноса продуктов механического и химического разрушения горных пород поверхность суши в целом по земному шару понижается со средней скоростью около 0,09 мм в год, или 9 см в тысячелетие.
Нередко деятельность текучих вод проявляется катастрофически - в наводнениях, причинами которых являются ливни, половодье и повторяющиеся несколько раз в году дождевые паводки. Они затапливают крупные территории, разрушают плотины водохранилищ, железные и шоссейные дороги, промышленные сооружения, жилища людей.
Ливни мгновенно увеличивают объем текучих вод и их разрушительный потенциал. В горных и предгорных районах они вызывают к жизни сели - кратковременные разрушительные грязевые потоки, перегруженные грязекаменным материалом. Сели несутся по наклонной поверхности горных склонов с огромной скоростью, разрушая все на своем пути.
Половодье - ежегодно повторяющееся сезонное длительное и значительное увеличение водности рек, сопряженное со значительным увеличением уровня воды в русле и затоплением поймы.
Примеры:
Во время паводка реки Хуанхэ (Китай) в октябре 1887 г. под водой оказалось 78 тыс. км2 суши, погибло 900 тыс. человек. В 1931 г. катастрофический паводок на третьей по протяженности реке в мире - Янцзы (Китай) - затопил 300 тыс. км2, из них более 5 млн. га - сельскохозяйственные угодья. Погибло 140 тыс. человек. В 1954 г. в результате разлива Янцзы погибло более 33 тысяч человек.
В конце августа 1971 г. непрекращающиеся муссонные дожди вызвали наводнения, причинившие огромный ущерб хозяйству и населению Индии. В штате Западная Бенгалия под водой оказался район площадью в несколько тысяч квадратных километров. В штате Бихар от наводнения пострадало около 20 млн. человек. В 1989 г. за полтора летних месяца в результате наводнений, вызванных штормовыми ливнями, в Китае погибло 1360 человек; в июне 1990 г. в результате наводнения на юге Китая, вызванного проливными дождями, погибли 254 человека, 75 тысяч человек остались без крыши над головой. Новое катастрофическое наводнение произошло в Китае в следующем году. В июле 1996 г. наводнение, вызванное сильнейшими ливневыми дождями в Центральном и Южном Китае, по своим масштабам и последствиям превзошло катастрофу 1991 г. Вода в реке Янцзы быстро поднялась и хлынула в долины. Под трехметровым слоем воды и грязи оказались деревни и поселки городского типа. Лишились крова более 10 млн. человек.
Невиданные весенне-летние наводнения 1998 г., вызванные бурными дождями, нанесли громадный ущерб многим городам и селениям Европы, России, Индии, Бангладеш, Китая, Австралии, США и др. В начале мая сильнейшие дожди обрушились на Италию. Грязевые потоки сметали на своем пути практически все. Более тысячи жителей, проживающих в районе Неаполя, остались без крыши над головой. Погибло около 40 человек. В июле воды р. Одер прорвали дамбы и ринулись в приречные долины. На севере Швеции разлившиеся после сильнейших дождей реки размыли шоссейные дороги.
За два летних месяца 1998 г. от наводнения на реке Янцзы погибло более двух тысяч человек, пострадало 240 млн. человек. Защитные дамбы не выдерживали напора воды. Небывалые наводнения обрушились и на северо-восток Китая. Вышла из берегов река Уссури - главный приток Амура. Вода затопила более 1200 скважин на крупнейшем в стране Дацинском нефтяном месторождении, дающем треть общенациональной добычи нефти.
В Бангладеш погибло около 800 чел., пострадало 30 млн. чел. Больше тысячи человек погибли в результате наводнения в северном штате Уттар-Прадеш в Индии. Число пострадавших от стихии достигает полутора миллионов человек.
Весной и летом 1998 г. в России были затоплены населенные пункты, сельхозугодья Краснодарского, Ставропольского края, Ростовской, Саратовской, Вологодской, Магаданской, Ленинградской и др. областей и республик. Затем паводковые наводнения нанесли огромный ущерб в бассейне рек Лены, Амура и др. районах. На многих реках Якутии (Лене, Алдане, Вилюе, Амге и др.) уровень воды превысил критические отметки, зафиксированные в нынешнем столетии. В мае в километре от Ленска из-за ледового затора уровень воды в р. Лене превысил 17 м. В городе Ленске под водой оказались 900 жилых домов, детские сады. нефтебаза, предприятия, магазины, склады и др. В Республике Якутия Саха от водной стихии пострадало около 50 населенных пунктов. Реальная угроза нависла и над 200-тысячным городом Якутском - столицей Якутии. В Сусуманском районе Магаданской области на р. Берелех, богатой золотыми россыпями, паводок, вызванный сильными дождями, разрушил дамбу. Под водой и толстым слоем ша оказались полигоны, оборудование, техника золотодобытчиков.
Непрекращавшиеся ливневые дожди затопили к середине августа 1998 г. 14 районов Бурятии, размыв 160 км дорог федерального и республиканского значения, разрушив более 50 мостов, затопив 20 тыс. гектаров сельскохозяйственных площадей. Поднявшиеся грунтовые воды и река Селенга подтопили прибрежную часть столицы республики Улан-Удэ.
Нередко наводнения сопутствуют землетрясениям, приумножая ущерб.
Пример:
Подобное двойное бедствие обрушилось в марте 1989 г. на Малави (Южная Африка). Одновременно с землетрясением магнитудой 4,5, вызвавшим гибель людей и разрушение многих зданий, прошли мощные ливни, каких не было 30 лет. Потоки воды смыли целые деревни, уничтожили урожай, нанесли значительный материальный ущерб, оставили без крова сто тысяч человек.
Огромное влияние на круговорот воды и климат планета оказывает деятельность ледников, покрывающих 10% земной поверхности. В отдельные прошлые геологические эпохи ледники покрывали значительные территории планеты. Деятельность ледников сопровождается большим разрушительным эффектом. Под действием собственного веса лед начинает стекать по горным ущельям со скоростью до сотен метров в год. В долине лед тает, откладывает перенесенные ~тл валуны (конечные морены). Последний ледниковый период отложил конечные морены 20 тыс. лет назад. Одновременное таяние ледников может значительно повысить уровень воды в океане и вызвать потоп во многих районах планеты.
Примеры:
Спустившийся со Скандинавских гор 10-20 тыс. лет назад ледниковый покров достиг Волгограда и Киева.
В 1820 г. трагическими последствиями завершился снежный обвал на леднике Боссон горы Монблан. В глубокой трещине оказались засыпанными три проводники альпинистской группы. Их трупы и снаряжение обнаружили на конце ледника через 43 года, когда ледник проделал путь в 3 км.
Доктор геолого-минералогических наук В.П. Федорчук вспоминает трагедию, произошедшую на озере Иссык («Горячее» - по «обжигающей» ледяной воде). Это небольшое завальное озеро размером 1 км на 3 км и глубиной 100 м образовалось в незапамятные времена вблизи села Талгар в 60 км от г. Алма-Аты (Казахстан). Оно было любимым местом отдыха алмаатинцев. В окрестностях располагались многочисленные пионерские лагеря. Однажды, в очень жаркий воскресный день, вскоре после Великой Отечественной войны, бурное таяние ледников вызвало срыв горной массы, перемешанной со льдом. Она со скоростью курьерского поезда обрушилась в озеро Иссык, мгновенно переставшее существовать. Масса воды выплеснулась на берега озера, прорвала старый завал. Погибли сотни людей.
В июне 1973 г. ледник Медвежий на Памире, сползая вниз, перегородил горную реку и образовал огромное озеро. 15 млн. м воды, прорвав ледяную перемычку, устремились с небесной высоты вниз по руслу реки Ванч. К счастью, поселку геологов и метеорологов Хрустальный не был нанесен ущерб.
Изменения климата в эпохи «великих оледенении» четвертичного периода катастрофически влияли на растительный и животный мир.
Пример:
Ледники явились причиной гибели крупной популяции мамонтов на Камчатке. Их гигантское кладбище обнаружено на небольшом участке долины одноименной реки. Долину со всех сторон окружают цепи вулканов и горных кряжей. Общее похолодание климата привело к образованию в горах ледников. Спускаясь в межгорную долину все ниже и ниже, ледники вытеснили мамонтов со всей Камчатской долины на маленький клочок земли. Площадь пастбищ оказалась недостаточной для огромного стада. Мамонты не могли выжить в условиях резкого похолодания и отсутствия пищи.

ГЕОЭКОСИСТЕМЫ ГИДРОСФЕРЫ
МЕЗОГЕОЭКОСИСТЕМА МИРОВОГО ОКЕАНА

Средняя толщина слоя воды в Мировом океане равна 3710 м. В масштабах всего земного шара - это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли. Но ее роль в развитии биосферы и жизни на Земле исключительно важна. Мировой океан - гигантская кладовая пищевых и минеральных ресурсов. Его тепловая энергия является важным фактором формирования климата планеты. Мировой океан активно пополняется химическими компонентами из литосферы, участвует в глобальном газообмене с атмосферой и регулирует жизненно важные процессы. Он - «легкие» планеты, его фитопланктон продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.
Жизнь, населяющая океан, ассимилирует в год в среднем 126 млрд. тонн 002 (против 20 млрд тонн, ассимилируемых жизнью суши). В «дыхании» океана, в процессе взаимообмена углекислым газом с атмосферой, участвует 100 млрд. тонн СО2. Поглощая из атмосферы ежегодно 104 гигатонны углерода (1 гигатонна равна 1 млрд. тонн), Мировой океан возвращает в атмосферу 100 гигатонн, оставляя себе 4 гигатонны углерода.
В строении дна Мирового океана существенна роль глубоководных (от 6 до 11 км) желобов. Подавляющее большинство их вытянуто параллельно краям континентов или островным дугам. Из 30 желобов 20 находятся в Тихом океане. Характерная ширина желобов составляет 100 км, длина некоторых из них достигает нескольких тысяч километров. Все желоба с глубинами более 10 км (Марианский, Филиппинский, Тонга и Кермадек) находятся в Тихом океане.
Другая характерная черта океанического дна - высокие горные возвышенности и срединно-океанические хребты, описанные в разделе, посвященном литосфере.
Средняя соленость вод Мирового океана - 35%о (35 грамм солей в 1 кг воды). Но при приближении к устьям рек, где существенно влияние речного стока, соленость верхнего слоя океана падает до нескольких промилле. В близэкваториальных морях, где испарение значительно преобладает над осадками и речным стоком, соленость повышается до 39%о (Средиземное море) - 42%о (Красное море).
Хозяйственная деятельность человека находится в большой зависимости от колебания уровня Мирового океана. Он падал ниже современного в периоды глобального похолодания, когда огромные массы воды изымались из океана и связывались на суше ледниками. И наоборот, уровень воды в океане повышается во время таяния ледников. Ученые считают, что за последние 100 лет уровень Мирового океана повысился на 10-15 см. Это связывают с таянием материковых льдов и расширением морской воды вследствие нагревания. Источником колебаний уровня Мирового океана может быть и поднятие морского дна. По некоторым прогнозам, к 2030-2050 гг. ожидается повышение уровня Мирового океана на 0,3-1,0 метра. По оценкам, при полном таянии полярных льдов уровень Мирового океана повысится на 70 м. Это представляет потенциальную угрозу хозяйственной деятельности общества и возведенным в зоне морского побережья природно-антропогенным системам.
На дне Мирового океана обнаружено массовое распространение железомарганцевых конкреций. Кроме Мn и Ре, в них содержится также значительная концентрация Ni, Сu, Со, Zn, Мо и других элементов, что выдвигает проблему их промышленного использования.
Атлантический океан - второй по величине, после Тихого, океан планеты. Его площадь с морями 91,6 млн. км2, объём воды 337 млн. км3, средняя глубина 3926 м. Соленость воды 34,0-37,3%о.
В геологическом отношении мощность земной коры уменьшается от 30-40 км на материках до 5-7 км в океане. Вдоль продольной оси Атлантического океана на 17 тыс. км простирается срединно-океанический хребет. Из его осевой рифтовой долины изливаются потоки базальтовых лав и высокоминерализованные гидротермальные растворы. К этой зоне приурочены и эпицентры мелкофокусных землетрясений. Мощность осадков последовательно уменьшается от нескольких километров в области материкового подножия и склона до 1 км вблизи них, 200 м в 100-400 км от оси срединно-океанического хребта и до нескольких метров и полного отсутствия осадков в осевой зоне срединно-океанического хребта. Возраст основания осадков также последовательно уменьшается от берегов к оси срединно-океанического хребта. Около 70% поверхности дна Атлантического океана покрыто известковыми раковинно-биогенными илами. С шельфовой периферией океана связаны значительные перспективы нефтегазоносности. Крупнейшими нефтегазоносными регионами являются Карибское море и Мексиканский залив, а в северо-восточной периферии - Северное море. На холмистом дне котловин Атлантического океана распространены железо-марганцевые конкреции, но здесь их значительно меньше, чем в Тихом океане.

МАКРОГЕОЭКОСИСТЕМЫ ЧЕРНОГО, КАСПИЙСКОГО И АРАЛЬСКОГО МОРЕЙ

В не столь далеком геологическом прошлом южные и северные материки Земли были разделены широтным палеоокеаном Тетис. Его реликты современные Средиземное, Черное и Каспийское моря. Черноморско-Каспийская область представляла единый (Понто-Эвксинский) морской бассейн. В силу естественных геолого-исторических факторов Черное море превратилось в полуизолированный солоноватоводный бассейн, соединяющийся с системой Мирового океана через узкий пролив Босфор.
В акватории Черного моря атмосферные осадки и речной сток преобладают над испарением. Это, в сочетании с существенной изолированностью от основной части Мирового океана, - причина того, что соленость Черного моря (15-23%о) в 1,5-2 раза меньше солености открытого океана. Вследствие этого в Черном море, ниже глубины 180-200 м, существует сероводородное заражение вод. Физически этот феномен объясняется следующим. Через Босфор навстречу друг другу движутся два течения. Нижнее - из области Средиземного моря, более соленое и более плотное, и верхнее, опресненное и менее плотное, - из Черного моря. По этой причине и в самом Черном море верхний слой воды менее соленый и менее плотный, чем нижний слой. Поэтому здесь отсутствуют процессы конвекции. На глубину не поступает кислород и благодаря деятельности сульфатвосстанавливающих бактерий накапливается сероводород (до 14 мг/л).
Каспийское море лежит на 25-26 м ниже уровня Мирового океана, с которым оно потеряло связь с 10-12 тыс. лет тому назад. После распада единого Понто-Эвксинскаго бассейна Каспий превратился в крупный изолированный водоем с особым гидрохимическим режимом, всецело зависящим от климата в пределах бассейна стоке. Это сильно опресненный бассейн с соленостью от 13%о на юго-востоке до 1-2%о близ устья р. Волги. Впадающие в Каспий реки (Волга, Урал, Кура, Терек и др.) ежегодно несут 355 км3 речной воды. Вместе с нею в море поступает 70 млн. тонн разнообразных солей. В северной части глубина моря достигает 4-8 м, в южной - до 1025 м.
Для хозяйственной деятельности большое значение имеют существенные колебания уровня вод Каспия. Геологическая история Каспийского моря хранит следы частых колебаний его уровня.
Уровень Каспийского моря с конца XIX в. до 1933 г. понижался слабо, а к 1940 г. он резко упал на 1,5 м. Затем до 1966 г. понизился еще на 1 м. Площадь моря по сравнению с 1930-ми годами уменьшилась с 424 до 370 тыс. км2. Объем воды моря уменьшился на 940 км3. Море отступило от прежних берегов на 25-30 км, а местами на 60 км и более. Исчезли некоторые бухты и заливы моря - Мертвый, Култук, Кайдак, Гассан-Кули и др. Некоторые острова стали полуостровами - Челекен и др. Там, где еще недавно плескались волны, расстелилась безводная степь с солеными засухами и солончаками. К 1977 г. уровень Каспия понизился более, чем на 3 м по отношению к уровню конца прошлого века.
Однако с 1978 г. уровень Каспийского моря стал повышаться со средней скоростью 14-15 см в год (в 1994 г. - 40 см). Если за первые четыре десятилетия нынешнего века уровень Каспия понизился на 1,5 м, то за десятилетие (1978-1987 гг.) он повысился на 1,7 м, достигнув уровня 1940-х годов. По одной версии, это связано с изменением климатических условий, по другой - с изменениями тектонического характера.
Народному хозяйству вновь наносится огромный ущерб. Под воды Каспия уходят портовые сооружения, прибрежные поселки, производственные и жилые помещения, культурно-бытовые постройки, зоны отдыха. Затоплено более 300 тыс. гектаров земли, в том числе особо ценной орошаемой пашни. Подтоплено около полусотни населенных пунктов. В море на полуметровую глубину погрузилось сухопутное нефтяное месторождение Мартыши.
С судьбой Каспийского моря тесно связана судьба уникального залива Карабогаз. До 1980 г. он соединялся одноименным проливом с морем. Уровень пролива Карабогаз был на 4,5 м ниже уровня Каспия. Часть каспийской воды через узкий (около 1 км) и мелководный (1,5-3 м) пролив уходила в залив Карабогаз со скоростью 3-4 м/с у водопада и 1 м/с у залива. Сток воды составлял от 6 км3 в 1939 г. до 20 км3 в 1948 г. и 10 км3 в 1965 г.
Карабогаз ежегодно забирал из Каспия 130 млн. тонн солей (1965 г.) - почти в 2 раза больше того, что вносилось в Каспий всеми реками, вместе взятыми. До этого расход был в 2,5 раза больше (1948 г.) - значит, тогда залив отнимал у моря около 330 млн. тонн солей в год. Таким образом, Карабогаз действовал на Каспий как опреснитель. Но темпы опреснения Карабогазом Каспия были невелики. Так, в 1948 г. С.В. Бруевич рассчитал, что суммарный годовой сток в залив приводит к уменьшению количества солей в Каспии на 0,019% от солевой массы моря. За 400 лет, с 1560 г. по 1960 г., залив уменьшил солевую массу Каспия на 0,1% (около 1 г/л) и, если бы Карабогаз не существовал в течение указанного периода, соленость Каспия вместо 12,81%о составляла бы в настоящее время около 14%о. В 1980 г. Карабогаз был отчленен от Каспия глухой дамбой (см. часть 2).
До начала б0-х гг. XX в. площадь бессточного Аральского моря составляла 64,5 тыс. км2, преобладали глубины 20-25 м (наибольшие - 67 м). Уровень и соленость вод моря предопределялись естественным геологическим развитием и впадением крупных рек Сырдарьи и Амударьи. Сток Амударьи вдвое превышал сток Сырдарьи, которая всегда впадала в Арал. Амударья меняла свое направление, поворачивая в нижнем течении то на запад - к Каспию, то на север и восток - к Аралу.
В геологической истории Арала были периоды естественного падения и повышения уровня моря (с размахом 3-6 м). Так, в 1874 г. автор 1-й гипсометрической карты России А.А. Тилло установил в момент относительно низкого стояния уровня Аральского моря топографический репер на высоте 4,5 м над ним. В 1901 г. Л.С. Берг отыскал репер Тилло и убедился, что вода поднялась на 1,21 м. Превышение репера над уровнем моря составило лишь 3,29 м. Объем Арала за минувшие четверть века увеличился примерно на 75 км3. В 1960 г. уровень Аральского моря был на 20-25 м выше уровня древнего Арала и на 53 м выше уровня Мирового океана. На такую же величину уровень Арала превышал уровень океана в конце XVIII в. и в начале 30-х годов XX в. (на 54 м). Минимальный уровень Аральского моря в 1820 г. был выше уровня Мирового океана на 50 м.
Под воздействием природных факторов менялся и солевой режим Арала. Воды древнего Арала имели большую соленость, чем Арал начала 60-х гг. нынешнего века. Об этом свидетельствует обнаруженные в донных осадках глубоководной части моря кристаллы мирабилита.
Аральское море славилось рыбным богатством. Но судьба его оказалась трагичной. С конца 1950-х годов уровень Арала начав сильно падать в связи с интенсивным разбором на нужды ирригации воды впадающих в него рек.

ГЕОЭКОСИСТЕМЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Пример региональной геоэкосистемы подземных вод - Московский артезианский бассейн. Он занимает обширную площадь в юго-западной части Валдайско-Тиманской чашеобразной синеклизы. Напорные подземные воды бассейна используются для водоснабжения многих населенных пунктов и промышленных предприятий в Московской, Тверской, Смоленской, Калужской, Тульской и др. областях. Водоносны отложения палеозоя – кембрия, ордовика, девона, карбона (главным образом) и перми (на востоке).
Для природно-антропогенных систем, фундамент которых близок к грунтовым водам, подъём их уровня опасен. Так, в Пешаваре одном из древнейших городов Азии - уровень грунтовых вод за десятилетие (1960-1970 гг.) поднялся на 12 м. Вода просочилась в нижние этажи и подвалы домов, построенных в низинной части города. С подъемом уровня высокоминерализованных подземных вод связано засоление почв растворенные в воде соли проникают по капиллярам в почвенный слой.
ПРИРОДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ

Мобильность и непредсказуемость атмосферных процессов таят потенциальный геоэкологический риск для природно-антропогенных систем.
Состав атмосферы предопределен геологической историей планеты. Атмосфера регулирует интенсивность солнечной радиации и температуру на поверхности Земли, круговорот воды и газов.
Основными компонентами (99,0316%) атмосферы (греч. «атмос» - пар) - газовой оболочки земного шара - являются кислород и азот. На аргон и углекислый газ приходится соответственно 0,934% и 0,0314%.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРЫ
Атмосфера - мегагеоэкосистема, не имеющая осязаемых внутренних статических границ. В силу этого выделение здесь геоэкосистем, подобных литосферным и гидросферным, невозможно. В атмосфере выделяется несколько слоев. Нижний, непосредственно прилегающий к литосфере и гидросфере слой, называют тропосферой. Ее верхняя граница проводится на высоте 6-8 км от поверхности Земли у полюсов и 16-17 км - на экваторе. Выше - до высоты примерно 55 км - следует стратосфера, сменяемая мезосферой (до 85-90 км) и термосферой (до 400 км). Тропосферу и стратосферу можно считать условно геоэкосистемами атмосферы. От их состояния зависят экзогенная деятельность, климат и сама жизнь на Земле.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ АТМОСФЕРЫ
В тропосфере (греч. «mponoc» - поворот) содержится более 4/5 всей массы атмосферного воздуха. Здесь происходят основные процессы, влияющие на кинематику атмосферы и климат планеты. При подъеме от земной поверхности температура в тропосфере убывает до минус 75 °С над тропиками и минус 55 °С над полюсом. Различие температур в разных частях тропосферы и на разных широтах вызывает постоянное конвективное перемешивание воздуха, из-за чего образуются облака и туманы, дожди и снега, ветры, бури и ураганы - источники стихийных бедствий, наносящих огромный ущерб природе, урожаю и человеку. В стратосфере (лат. «стратум» - настил, слой) с высоты 25 км температура начинает повышаться, достигая у верхнего предела стратосферы плюс 30 °С. Затем в мезосфере температура понижается до минус 85 °С и вновь растет в термосфере.
ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ АТМОСФЕРЫ
В околоземном пространстве расположен радиационный пояс, предохраняющий человека от повышенного воздействия солнечной радиации. Он состоит из выброшенных Солнцем протонов и электронов, захваченных магнитным полем нашей планеты.
Основные газы атмосферы кислород, азот, аргон почти не поглощают коротковолновое (с длиной волны менее микрона) излучение Солнца и длинноволновое (с длиной волны более микрона) излучение поверхности Земли и самой атмосферы. Эти виды излучения поглощаются различными примесями, присутствующими в атмосфере. Водяной пар интенсивно поглощает почти все длинноволновые излучения, углекислый газ лучистую энергию с длиной волны в 15 микрон.
Коротковолновое излучение Солнца, расщепляя молекулы кислорода на атомы, теряет свою энергию. Атомы кислорода, группируясь по-новому, образуют озон (греч. пахнущий) - газ, молекула которого состоит из трех атомов кислорода (О3). Основная масса атмосферного озона содержится в стратосфере на высоте 20-25 км. Озоновый слой второй естественный барьер, предохраняющий Землю от солнечной радиации. Он почти полностью поглощает вредное ультрафиолетовое излучение Солнца в диапазоне волн 280-315 нанометров, или нм (греч. «нанос» - карлик; 1 нм = 10-9 м (одна миллиардная)). Это поглощение приводит в основном к разогреву средней и верхней стратосферы.
Ультрафиолетовое излучение Солнца губительно действует на живые организмы, вызывая химические изменения в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте), являющейся носителем генетической информации в хромосомах ядра клеток. При облучении ультрафиолетовыми лучами 320-275 нм увеличивается частота повреждения кожи, в т.ч. злокачественных, случаев катаракты; происходит ослабление иммунной системы. Некоторые материалы (например, пластмассы, резина) в результате такого облучения ускоренно стареют. Земную поверхность достигают ультрафиолетовые лучи длиной 320-400 нм, которым мы обязаны загаром. Так «озоновый слой», составляющий по объёму менее одной миллионной доли земной атмосферы, защищает живые организмы на Земле от ультрафиолетовой радиации Солнца.
В нижней части атмосферы содержится приблизительно 10% общего количества озона. Здесь озон играет роль загрязнителя. При больших концентрациях он воздействует на дыхательные пути, раздражает глаза, нарушает рост растений и воздействует отрицательно на различные материалы резину, ткани, краски и др.
Естественные радиоактивные примеси, присутствующие в атмосфере, имеют космическое и земное происхождение. Это, во-первых, космогенные изотопы, образующиеся при взаимодействии атомов воздуха с космическими излучениями 22Na, 7Вe,32Р,33Р, 14C, 3Н и др. Отмечается также прямая связь концентрации в воздухе 137Cs с активностью Солнца. Во-вторых, это эманации радиоактивных элементов, содержащихся в земной коре, и продукты распада этих эманаций: 222Rn, 210Pb, 210Bi и др. Большая часть радиоактивных изотопов в атмосфере соединяется с аэрозольными частицами, оседает в поле силы тяжести и затем вымывается осадками.
В последнее время установлена опасность проникновения в легкие людей продуктов распада радона (Rn) - радиоактивных частичек с электростатическим зарядом. Повышенные радоновые дозы радиации обнаружены в ряде областей и районов России. Радон выделяется из недр. Естественным его источником может быть гранит. Сам по себе радон - не опасный инертный газ, в 8 раз тяжелее воздуха. Потоками воздуха он поднимается на высоту до 12 км.
ЭНЕРГИЯ АТМОСФЕРЫ
18 тысяч лет назад, во время максимальной стадии последнего оледенения, мощный ледяной панцирь сковывал северную половину Европы (вплоть до 50° северной широты). Средняя глобальная температура воздуха у поверхности Земли, по оценке ученых, была на 5 градусов ниже современной. Около 5 млн. лет назад температура была приблизительно на столько же выше современной. Гренландия была свободна от материкового льда и покрыта лесами, а Арктический бассейн еще не знал многолетнего льда.
Начиная с конца прошлого века, глобальная температура приземного воздуха повысилась на 0,5-0,7 градусов. Потепление сопровождалось повсеместным отступлением горных ледников. Ледник Якобсхавн в Западной Гренландии за 40 лет (с 1880 по 1920 гг.) отступил на 20 км. То же было и с другими ледниками. Некоторые острова Северного Ледовитого океана, сложенные в основном ископаемым льдом, существенно изменили свои очертания, а иные вообще исчезли с лица Земли. Граница вечной мерзлоты отступила к северу. В российском секторе Арктики с 1924 по 1945 гг. площадь морских льдов сократилась наполовину (почти на 1 млн. км2). Это позволило преодолевать весь Северный морской путь от Архангельска или Мурманска до Берингова пролива обыкновенным судам за одну навигацию, не встречая льдов. Реки и озера вследствие потепления стали вскрываться раньше, а замерзать позже.
Потепление в XX в. повлекло за собой смещение границ распространения птиц и зверей на суше к северу и в океане - проникновение далеко на север теплолюбивых рыб.
Если температура будет продолжать расти с такой же скоростью, как в последние 10-15 лет, то к середине следующего столетия она может повыситься на 1,3 градуса. Такое интенсивное потепление вызовет существенные смещения климатических зон и резко изменит условия жизни людей на большей части земного шара. Вследствие таяния материковых льдов в полярных районах произойдет быстрый подъём уровня океана, под угрозой затопления окажутся обжитые людьми районы.
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ПОДВИЖНОСТЬ АТМОСФЕРЫ
Образование ветров - следствие мобильности атмосферы. Главным фактором, от которого зависит направление движения воздуха, является неравномерность нагрева атмосферы. Она, наподобие гигантской тепловой машины, превращает поступающую от Солнца лучистую энергию в кинетическую энергию движущихся воздушных масс. Крупномасштабные вихри (циклоны и антициклоны) и ветры (муссоны, пассаты и др.) представляют опасность для природно-антропогенных систем.
Примеры:
Ураганный ветер, налетевший на острова в дельте р. Ганг (Бангладеш) 1213 ноября 1970 г., унес жизни около одного миллиона человек. Тайфун (кит. «тай фын» - большой ветер) «Джильда» в начале июля 1974 г. вызвал в Японии обвалы, оползни и наводнения, в результате которых погибло и пропало без вести около 120 человек. 31 мая 1998 г. жертвами урагана-торнадо в штате Южная Дакота (США) стало около 150 человек. В ночь с 20 на 21 июня 1998 г. по Москве и Подмосковью в течение 20 минут со скоростью более 20 м/с пронесся шквальный ветер с грозой. Он уничтожил 55000 деревьев (рис.4), сорвал крыши с 200 домов, снес 100 рекламных щитов, вывел из строя половину трамвайных и троллейбусных линий. В столице и области пострадало 200 человек, 11 погибло.
Ветры переносят на большие расстояния пыль и мелкие фракции разрушенных горных пород. Во время пыльных бурь ветер со скоростью до 30-35 м/с дует по несколько дней подряд, выдувая верхний, черноземный слой почвы до глубины 15-25 см, поднимая ее на высоту 1-3 км и перенося на огромные расстояния.
Примеры:
В феврале 1969 г. поднятые песчаной бурей мелкие частицы почвы с Северного Кавказа и Востока Украины оседали на белом снегу в Швеции, Финляндии, Норвегии, выпадали вместе со снегом в Белоруссии, Ленинградской области.
Ущерб, наносимый пыльными бурями народному хозяйству, трудно поддается оценке. Из-за ухудшения видимости и пыльных заносов не только нарушается нормальная работа всех видов транспорта, но и засыпаются песком и пылью хозяйственные постройки, сады, виноградники, каналы оросительных систем. С полей сносится плодородный слой почвы, который восстанавливается по прошествии десятилетий.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АТМОСФЕРЫ С ЛИТОСФЕРОЙ И ГИДРОСФЕРОЙ

Атмосфера, образовавшаяся из выделенных недрами газов, и ныне тесно связана обменными процессами с литосферой и гидросферой. Вулканы поставляют в атмосферу новые порции земных газов и загрязняют ее пеплами и более крупными твердыми продуктами извержений. С потоком раскаленных вулканических газов в атмосферу поступают соединения серы, хлора, фтора и других элементов. Они поднимаются на высоту до 70 км и гибельны для озонового слоя.
Примеры:
В сентябре 1994 г. вулкан Попокатепетль, расположенный у южной окраины Мехико, выбрасывал 3 тыс. тонн отравляющих газов в день. После извержения вулкана Кракатау в 1883 г. солнечная радиация, достигавшая поверхности Земли, уменьшилась, в общем на 12%. Произошло и значительное уменьшение концентрации озона в приземном слое атмосферы.
Еще значительнее повлияло на атмосферу извержение вулкана Катмаи на Аляске в июне 1912 г. Замутнение атмосферы из высоких широт очень быстро распространилось на все полушарие. В России, в Павловске, приток солнечной радиации уменьшился на 22%.
В 1995 г. японские исследователи из Хоккайдского университета обнаружили на российском арктическом побережье и в устье р. Лены активную эрозию грунта и таяние эндомы - мощных ледяных образований, заполняющих трещины в мерзлоте. При этом в атмосферу выделялся метан, прежде скованный льдом. Образуется своего рода замкнутый цикл: выброс метана ведет к «парниковому эффекту» и потеплению атмосферы. В результате активизируется таяние вековых льдов и мерзлоты и, как следствие, увеличивается поступление метана в атмосферу»
Одним из факторов взаимодействия атмосферы и поверхностных слоев Тихого океана является феномен цикличного природного явления «Эль-Ниньо». Первоначально так было названо теплое течение, возникающее ежегодно после Рождества вдоль северо-западного побережья Южной Америки в районе Перу. Последствием проявления «Эль-Ниньо» могут быть крупные геоэкологические катастрофы - климатические аномалии, разрушительные наводнения, ураганы, землетрясения, оползни и др. По оценкам экспертов, в 1997-1998 годах феномен «Эль-Ниньо» нанес мировой экономике ущерб, оцениваемый примерно в 50 млрд. долларов.
Атмосфера обменивается своим веществом и с космосом, в который из атмосферы каждую секунду улетает примерно 1 кг водорода.

Человечество, взятое в целом, становится могучей геологической силой.
В.И. Вернадский

Часть 2
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ

Осваивая Землю, человек воздействует на все ее компоненты - литосферу, гидросферу и атмосферу. Следствием антропогенной деятельности является загрязнение природной среды и проявление техногенных геологических процессов. Суммарное воздействие на природно-антропогенные системы естественных и техногенных процессов может стать причиной техногенных катастроф и гибели людей. Наибольший экологический ущерб Природе наносят добыча, переработка и транспортировка полезных ископаемых, энергетика, промышленное, гидротехническое и городское строительство, автомобильный транспорт и др.

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЛИТОСФЕРУ

Антропогенное воздействие на литосферу проявляется в изъятии из оборота плодородных земель, создании искусственного рельефа и подземных структур, нарушении геодинамического и теплового равновесия недр, химическом и радиоактивном загрязнении грунтов и почв.

ВОЗБУЖДЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ФОРМИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ПОЧВ И ГРУНТОВ

Антропогенным воздействием охвачено около 60% площади Земли на глубину свыше 10 км.
Последствиями антропогенного воздействия на литосферу являются: изъятие плодородных земель, создание искусственных поверхностных и подземных структур, перемещение больших объёмов горных пород, изменение рельефа, нарушение геодинамического равновесия грунтов; техногенные землетрясения, карст, проседания, эрозия почв, оползни, нарушение мерзлотного режима, химическое и радиоактивное загрязнение почв и др.
Почвы - основа жизни на Земле. В населенных пунктах формируется новый - антропогенный - тип грунтов мощностью до нескольких десятков метров. Археологи называют его «культурным слоем». Этот «слой» содержит остатки деятельности человека: древние сооружения, строительный и хозяйственный мусор, золу, погребения умерших людей и животных и т.д. Например, на территории Новгорода «культурный слой» рос примерно на 1 см в год. К концу XVII века его толщина в районах наиболее интенсивной жизни составила примерно 8 м.
«Культурный слой» современных городов формируется за счет булыжных и асфальтовых покрытий, битого кирпича, камня и стекла, строительного мусора, предметов домашнего обихода и т.п. Составной частью «культурного слоя» являются останки естественных и массовых захоронений людей - жертв пандемий, религиозных смут, мировых и локальных войн, политических репрессий. Так, в период 1347-1351 гг. в Евразии от «черной смерти» (бубонной, легочной, септической чумы) погибло 75 млн. человек. В Ирландии, население которой ныне не превышает 3,5 млн. человек, в 1846-1851 гг. от голода и тифа умерло около 1,5 млн. человек.

ЭРОЗИЯ

На протяжении геологического времени естественная скорость образования почв превышала скорость эрозии. На поверхности Земли образовался богатый гумусом слой почвы толщиной 15-25 см и более. Техногенный рельеф становится причиной искусственной эрозии, приводящей к истощению почвенного слоя. Темпы антропогенной эрозии почв превышают темпы естественного почвообразования. Смыв плодородного слоя наносит особенно большой ущерб, так как для восстановления 2 см слоя почвы необходимо 300-1000 лет. Ежегодные потери почвенного слоя на планете оцениваются в 24 млрд. тонн. Почвенную эрозию ускоряют некомпенсированная вырубка и сжигание лесов. Эрозионные процессы сопутствуют разработке месторождений полезных ископаемых.

КАРСТ, СУФФОЗИЯ

В пределах природно-антропогенных систем при интенсивной откачке подземных вод из карбонатных толщ активизируются процессы карста и суффозии. Они сопровождаются образованием в водоносных горизонтах полостей. В них при понижении напора и уровня эксплуатируемых подземных вод «всасываются» (суффозия) перекрывающие песчаные отложения. В результате на поверхности образуются депрессионные воронки и провалы, деформируются здания и сооружения.

КРИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

В условиях вечной мерзлоты происходят специфические техногенные изменения геологической среды. Здесь на первый план выходит тепловое взаимодействие технических сооружений и грунтов оснований. Под основаниями зданий и сооружений, вокруг стволов шахт и скважин, в днищах карьеров, вдоль трасс нефте- и газопроводов происходит оттаивание мерзлых пород. Вследствие этого активизируются процессы пучения, термоэрозии, термокарста и др.
Оттаивание и последующее промерзание пород приводит к смятию обсадных колонн буровых скважин. Вспучивающийся грунт увлекает за собой фундаменты зданий, опоры мостов, линий электропередач, дорог и трубопроводов. Выталкивает их с большой силой, которой не может противостоять вес самого сооружения.
Хрупкая поверхность органического почвенного слоя нарушается при движении гусеничного транспорта, перетаскивании буровых. В результате вытаивания подземных льдов на месте колеи гусеничного транспорта образуются глубокие овраги, а на площадках скважин - непроходимые вязкие болота. Под воздействием термокарста и термоэрозии оседают инженерные сооружения (рис.5).
Мощный источник тепла - нефтегазопроводы. Нефть и нефтепродукты с целью повышения их текучести искусственно подогреваются до +100 °С. Температура газа в результате сжатия на компрессорных станциях повышается до +70 °С. Протаивание льдистых отложений вызывает формирование термокарстовых - провальных форм рельефа в виде просадки поверхности, ложбин, озер, канав, воронок и глубоких колодцев. Так, на трассе газопровода Мессояха-Норильск за 4 года образовалась цепочка оврагов длиной до 400 м, глубиной 4-5 м и шириной поверху до 10-15 м.
Нестабильность теплового режима влияет на общее состояние геоэкосистем и природно-антропогенных систем. Так, избыточные тепловые нагрузки на мерзлые массивы при обустройстве Ямбургского и Северо-Ямальских газоконденсатных месторождений обусловливают подвижки свайных фундаментов сооружений. Техногенная деятельность существенно разрушает природное экологическое равновесие всей геоэкосистемы, в частности, основную кормовую базу северных оленей - мохово-лишайниковый покров. Для его восстановления требуется 50-100 лет.

ОПУСТЫНИВАНИЕ

Длительное время пустыни возникали лишь в результате естественного изменения климата. Например, пустыня Сахара в Африке, Каракумы в Туркменистане. Современное опустынивание - результат действия не только природного фактора, но и нерациональной деятельности человека. По подсчетам специалистов ООН, площадь «искусственных» пустынь превышает 9 млн. км2.
Деградация земель начинается при сокращении естественного растительного покрова. Из-за вырубки тропических лесов пустыня растет со скоростью около шести млн. гектаров в год. Процесс опустынивания ускоряется водной и ветровой эрозией. Антропогенной пустыней стала значительная часть дна Аральского моря. Это - результат огромного водозабора оросительными системами среднеазиатских республик и Казахстана из рек Сырдарьи и Амударьи.
Последствия опустынивания наступление песков на посевы сельскохозяйственных культур, истощенный скот, пустые амбары и зернохранилища, водоемы, заполненные осадками, наводнения, кишечные заболевания и т.д.

ТЕХНОГЕННЫЙ РЕЛЬЕФ

Когда-то воины восточно-африканского племени масаи избегали вонзать копья острием в землю, чтобы не поранить ее. Ныне на теле Земли появилось множество ран. Горными выработками и гидротехническими работами нарушены сотни тысяч квадратных километров земельных массивов. В бывшем СССР насчитывалось 3,5 тысячи карьеров. Глубина некоторых из них превышала 150 м. На 450 м углубился Сарбайский железорудный карьер в Казахстане, на 520 м - Коркинский угольный разрез на Урале. В штате Юта (США) открытая медная выработка Бингем Каньон достигает 789 м (при диаметре 3,7 км). Золоторудная шахта в Южной Африке превышает 3,8 км. На глубину более 12 км проникла в недра Земли Кольская сверхглубокая скважина в России.
Наибольшее изменение рельефа местности связано с открытыми и подземными разработками, складированием на дневной поверхности горных пород и отходов переработки и обогащения полезных ископаемых. Из недр на поверхность земли перемещены миллиарды тонн «пустых» горных пород. Они располагаются рядом с карьерами и шахтами в виде отвалов - искусственных холмов (терриконов) и хвостохранилищ. Общий объем отвалов на Земле за последние полтора века превысил 120 км3. К ним ежегодно добавляется 2-3 млрд. м3 горных пород. Амплитуда техногенного рельефа достигает нескольких сот метров.
Длительное время разрабатываются открытым способом угольные месторождения в Кузбассе. Здесь на площади более 1000 га сформировался техногенный рельеф, подобный «лунному» ландшафту: глубокие выемки чередуются с холмами - отвалами. Объем пород в отвалах составляет более 4 млрд. м3. На Украине, где угольные предприятия занимают около 30 тыс. гектаров земель, только в Донбассе 1500 терриконов. В Московской области карьерными разработками нарушено около 70 тыс. гектаров земель.
Поверхность Земли рассекают искусственные оросительные магистральные каналы. Их протяженность только на территории бывшего СССР превышает 300 тыс. км - это 3/4 расстояния между Землей и Луной.
Естественный рельеф изменяется вследствие разрушения берегов в процессе выборки грунта в руслах рек. Так, во время знаменитой калифорнийской «золотой лихорадки» многочисленная армия старателей так «постаралась», что искусственный сток рек Сакраменто и Сан-Хоакин значительно превысил естественный аллювиальный сток. Это привело к уменьшению площади бухты Сан-Франциско.
В городских условиях срезка природных поверхностных грунтов, засыпка оврагов, прудов, старичных озер содействуют нивелированию естественного рельефа.

ТЕХНОГЕННЫЕ ОПУСКАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Отвалы горных пород, золоотвалы угольных тепловых электростанций, оказывая дополнительное давление на поверхность Земли, нарушают естественный геодинамический режим. Извлечение из подземных пластов угля, нефти, газа, воды и т.д. вызывает снижение пластового давления, уплотнение пород. При добыче твердых полезных ископаемых с целью осушения рабочих горизонтов производится откачка шахтных вод. В результате в пластах образовываются подземные пустоты и полости и обрушиваются кровли отработанного пространства. Здесь так же, как при извлечении нефти и газа, оседает земная поверхность, и возникают депрессионные воронки. Особенно быстро развивается этот процесс на территориях, сложенных хорошо проницаемыми песчаными породами, переслаивающимися с глинистыми слабопроницаемыми, но сильно сжимаемыми отложениями.
Оседания земной поверхности вызывают подтопление и заболачивание территорий, деформацию автотрасс, железнодорожного полотна, водопроводных труб и других коммуникаций, изменение уклонов русел рек, деформацию промышленных и гражданских сооружений.
Примеры:
В районе Курской магнитной аномалии (КМА) в результате интенсивной добычи железных руд и откачки подземных вод образовалась депрессионная воронка площадью более 200 км2. Отдельные участки старейших бакинских нефтепромыслов за 50 лет опустились на 2,5 м. На нефтепромыслах Лонг-Бич в Калифорнии (США) за 15 лет территория в 30 км2 опустилась на 2,7 м. Вследствие откачки подземных вод город Мехико за 80 лет осел на 6-7 м. По той же причине на несколько сантиметров в год опускаются некоторые районы Токио, и на 2,5-10 см в год -расположенный на мягкой болотистой почве город Бангкок, столица Таиланда.
В долине р. Сан-Хоакин (Калифорния, США) за 59 лет из недр было изъято примерно 70 млн м3 подземных вод. Их уровень снизился на 153 м, техногенное опускание земной поверхности достигло 9 м. В Лондоне глубина техногенной депрессионной воронки достигает 100 м, в Киеве - 65 м, в Москве – около 50 м.
Известны случаи серьезных нарушений, когда поверхностные или подземные воды, достигнув заброшенных разработок месторождений каменных солей (NaCl), растворяли оставленные целики солей.
Искусственное выщелачивание, растворение и выплавление химических элементов - основа геотехнологических методов добычи полезных ископаемых. При этом увеличивается пористость пород, образуются крупные полости, создаются условия для обрушения кровли выработанных залежей и просадки дневной поверхности.
Причина нарушения геодинамического равновесия и крупных катастроф - техногенное уплотнение грунтов.
Примеры:
В 1973 г. при возведении домов на искусственном острове в японском порту Наха нагрузка на грунт превысила допустимую более чем вдвое. Образовалась расщелина глубиной 40 м и шириной 100 м, в которую провалились семь домов, включая 20-этажное здание отеля.
То же самое, но медленнее, происходит и на морском дне. В Северном море на норвежском месторождении Экофиск нефтяные платформы погружаются в воду со скоростью около 45 см в год.
В 1878-1881 гг. в районе города Эпиналя (Франция) были возведены плотина Бузей и водохранилище емкостью свыше 7 млн. м3. Залегавший под водохранилищем водопроницаемый трещиноватый песчаник не выдержал искусственной нагрузки. В плотине появились трещины, началась течь. 27 апреля 1895 г., когда вода поднялась до максимального уровня, часть плотины длиной 182 метра внезапно опрокинулась.

ТЕХНОГЕННЫЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Антропогенная деятельность - причина возникновения возбужденных землетрясений. Они происходят при заполнении водой водохранилищ, добыче подземных вод, нефти и газа, при закачке сточных вод в подземные горизонты, а также под воздействием взрывов, проводящихся в гражданских и военных целях. Возбужденные техногенные землетрясения сопровождаются разрушением плотин, повреждением зданий и сооружений, человеческими жертвами.
Примеры:
В районе оз. Марафон (Греция), начиная с 1931 г., по мере заполнения искусственного водохранилища, ощущались подземные толчки. В 1938 г., когда в нем был достигнут максимальный уровень воды, произошло разрушительное землетрясение магнитудой больше 5.
Многочисленные сейсмические толчки до 7 баллов проявились при заполнении в 1932-1933 гг. перегороженного 100-метровой плотиной водохранилища нар. Уэд-Фодда (Алжир)
В США в 1936 г., спустя год после постройки плотины Гувер, образовавшей оз. Мид на р. Колорадо, и начала заполнения водохранилища, был зарегистрирован первый подземный толчок. В 1977г. в районе оз. Мид в день регистрировалось одно-два землетрясения, очаги которых располагались вдоль разломов.
Техногенные землетрясения, обусловленные добычей нефти, наблюдались в 1949 г. на нефтяном месторождении Лонг Бич (штат Калифорния, США). В результате землетрясения 200 нефтяных скважин были срезаны на глубине 500 м и смещены на 10-15 см. Причиной землетрясения считают катастрофическую усадку нефтяных пластов.
По мнению М. Н. Смирновой, техногенным является землетрясение (магнитудой 4,7), произошедшее 26 мая 1971 г. в районе старейшего Старогрозненского нефтяного месторождения. Были повреждены 522 жилых дома, 16 культурных и бытовых объектов, 90 производственных зданий, 11 эксплуатационных вышек и станкокачалок, 20 километров низковольтных электролиний.
Возбужденные землетрясения зафиксированы на нефтяных промыслах Западной Сибири и в других регионах бывшего СССР. Усиленная откачка газа дважды стала причиной землетрясения в узбекском поселке Газли.
Неподалеку от Денвера (штат Колорадо, США) на военном заводе с 1962 г. в течение полутора лет в подземные пласты на глубину 3671 м закачивали в скважину жидкие химические отходы. Через месяц после начала закачки в районе, считавшемся низкосейсмичным, стали происходить многочисленные землетрясения. В течение трех лет после закачки воды здесь произошло более 710 толчков (магнитудой до 4,7). Очаги их располагались вдоль плоскости разлома, проходящей под скважиной на глубине 6,5 мили. С сокращением закачки число землетрясений заметно уменьшилось, но после ее возобновления сейсмическая активность быстро вернулась к прежнему уровню. Сейсмологи высказали предположение, что здесь жидкость сыграла роль смазки, стимулировавшей движение массивов горных пород.
В Мурманской области 16 апреля 1989 г. на Кировском и Юкскорском подземных рудниках ПО «Апатит» для добычи руды были произведены производственные взрывы. Но сейсмические станции Кировского рудника и Кольского научного центра АН СССР зафиксировали дополнительные толчки в земной коре. Техногенное землетрясение, связанное с проведением взрывных работ, произошло в районе разломов Саамского рудного карьера. Причиной перераспределения напряжения в земной коре стало то, что из рудных карьеров и подземных выработок было выбрано огромное количество горных пород.

ТЕХНОГЕННЫЕ ОПОЛЗНИ

Причина «возбужденных» оползневых явлений - искусственные динамические нагрузки. Они возникают при нарушении устойчивости склонов, когда подрезают их основания во время строительства автомобильных и железнодорожных магистралей.
Примеры:
В 1957 г. оползень в Португальском изгибе, в Палос-Вердес-Хиллс, охватил территорию шириной более 1 км и расстояние от вершины до подошвы 1300 м. Им разрушено более 100 домов. Причина оползняпрокладка дороги, нарушение в рельефе местности, наличие в толще пород мягких глинистых пластов, нагромождение строительных отходов от прокладки дорван, скопление грунтовых вод внутри оползневого комплекса.
В конце сентября 1995 г. в 6 км от села Алкун (Ингушетия) произошел обвал, перекрывший р. Асса. Его длина составила около159,м, ширина 10 м, глубина 50 м. Под обвалом оказались 17 человек, автомобили и бульдозер. За некоторое время до этого в регионе произошло землетрясение. Накануне двое суток не прекращались проливные дожди. На природные факторы положились техногенные. Вблизи Алкуна велись дорожно-строительные работы, при этом транспортное движение не останавливалось.
Крупные оползни происходят в бортах карьеров, которые после отработки месторождений открытым способом остаются в виде сухих или постоянно затопленных выемок.
Оползень объёмом 800 млн. м3 и площадью на поверхности 8 км2 возник в Ангренском угольном районе (Узбекистан) вследствие опускания поверхности земли при газификации подземного пласта угля в нижней части склона.
Причина образования искусственных селей - геодинамическая неустойчивость природно-техногенных систем. Например, в районе Тырныаузского металлургического комбината из-за складирования на склонах отвалов горных пород после каждого сильного ливня возникают сели антропогенного происхождения.

ХИМИЧЕСКОЕ И РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Основными загрязнителями литосферы являются:
нефть и нефтепродукты;
тяжелые металлы;
твердые взвеси, особенно вблизи горнорудных предприятий и размывающихся берегов;
ядохимикаты;
радиоактивные отходы АЭС, ядерных взрывов и др.
Источники химического загрязнения литосферы - отвалы горных пород, выбросы нефти, стоки рудничных, дренажных, промышленных, сельскохозяйственных, животноводческих вод, промышленные и бытовые отходы. Содержащиеся в них опасные токсичные примеси - цинк, свинец и др. - загрязняют почвы, нерестовые реки и другие водоемы. В районах разработки месторождений калийных солей по склонам безжизненных отвалов стекают калийные рассолы, проникающие глубоко в почвы и заражающие их ядохимикатами. Так, в Солигорске (Белоруссия) на месторождении калийных солей высятся горы калийных отходов, складирующихся на неподготовленной поверхности. Рядом с ними соседствуют безжизненные озера шламохранилищ. Во время дождей калийные рассолы попадают глубоко в почву.
Загрязнение почв и грунтов ртутью происходит, когда золотодобывающие артели используют ртуть для извлечения золота. При разработке ртутных месторождений опасное загрязнение почв ртутью прослеживается на расстояние до 300 м.
Источником ртутного загрязнения почв являются химические производства. Так, в районе крупнейшего в мире Братского водохранилища, созданного в Сибири на р. Ангаре, вытекающей из оз. Байкал, действуют комбинаты «Усольехимпром» и «Саянскхимпром». Под их промплощадками на площади 4,5 гектара обнаружены антропогенные месторождения ртути (около 200 тонн).
Под воздействием хозяйственной деятельности человека изменяются состав и свойства почв. Минеральные удобрения, без меры вносимые в почву, привели к тому, что орошаемые земли стали отравленными и сами превратились в источник отравления природной среды. В результате химической борьбы с сорняками в сельскохозяйственном производстве в почвы поступило избыточное количество пестицидов и ядохимикатов.
Активно накапливают загрязняющие вещества северные ландшафты. Благодаря низкой интенсивности биогеохимического круговорота, северные почвы обладают слабой способностью к самоочищению от продуктов техногенеза. В заполярных районах нефтедобыча существенно изменяет концентрацию опасных тяжелых металлов в ландшафтах.
Природно-антропогенные системы нефтегазового комплекса загрязняют почвы и грунты разливами нефти и нефтепродуктов. На участке, загрязненном слитым автомобильным маслом, почва остается мертвой 15-20 лет.
При бурении нефтяных и газовых скважин выбуренные породы удаляются с помощью бурового раствора. Для его приготовления используется большое количество химических реагентов и добавок. Многие из них - опасные и ядовитые вещества. Они загрязняют недра, оседая на стенках скважин.
Загрязнения почв и грунтов в процессе нефтегазодобычи связаны также с разливами нефти при утечках через неплотности оборудования, при повреждении трубопроводов, переливов из резервуаров, фонтанировании скважин и т.д. Попадая на поверхность почвы, нефть инфильтруется в нижележащие слои и под действием капиллярных и поверхностных сил распространяется вширь. Происходит разрушение структуры почвы, изменяются ее физико-химические свойства. В результате резко снижается ее водопроницаемость. За счет углерода нефти увеличивается соотношение между углеродом и азотом. Это приводит к тому, что ухудшается азотный режим почв, нарушается корневое питание растений.
Почвенный покров загрязняется и при утечках подземных пластовых вод, содержащих большое количество минеральных солей. В результате сильно заселяются территории и нарушается естественный химический состав почв. Технологические площадки на буровых скважинах подвергаются загрязнению горюче-смазочными веществами, химическими реагентами, производственными, бытовыми и ливневыми стоками, а также разнообразным строительным мусором.
В процессе бурения в земляных амбарах накапливаются использованные растворы и шлам. Эти воды, загрязненные диспергированной глиной, маслами, солями, химическими реагентами и утяжелителями, в основном не подвергаются очистке. Разливы шламовых амбаров в открытые водоемы или подземные горизонты приводят к опасному и интенсивному загрязнению почв и подземных вод и гибели всего растительного сообщества на загрязненной территории. В криолитозоне, при амбарной системе очистки буровых растворов, вытекающая в тундру из амбаров промывочная жидкость уничтожает растительность и нарушает теплофизическое состояние вечномерзлых пород.
Непоправимый ущерб окружающей среде наносят многочисленные аварии на нефтегазопроводах.
Примеры:
В конце 1988 г. в Западной Сибири, в 40 км от Нижневартовска, произошла авария нефтепровода. По земле разлилось и возгорелось около 10 тыс. тонн нефти. 16 января 1996 г. вблизи Ангарского нефтехимического комбината в результате прорыва подземного трубопровода разлилось более тонны керосина. Площадь водно-керосинового пятна составила 700 м2.

РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Радиационное загрязнение литосферы - самое опасное для человека - связано с добычей урановой руды» авариями на АЭС и атомных подводных лодках, испытанием ядерного оружия, захоронением жидких и твердых радиоактивных отходов.
Примеры:
В поселке Октябрьский Читинской области тепловая электростанция работает на угле из разрабатываемых здесь урановых шахт. Складируемые под открытым небом радиоактивные шлаки развеваются ветром, загрязняют почвы, воды, атмосферу.
В Японии в 1919 г. соединения и отходы переработки хрома были признаны особо ядовитыми. В конце 30-х гг. химическая корпорация «Ниппон когаку когё» построила на берегах реки Аракавы завод по переработке хромовой руды. Эти места не были заселены и использовались компанией под свалку. За 30 лет она зарыла в почву и прикрыла тонким слоем земли около 600 тыс. тонн шлака, содержащего хромовые соединения. В 1957 г. Государственной палатой санитарии и гигиены было установлено, что более половины рабочих одного из заводов компании страдали острыми заболеваниями дыхательных путей. За 4 года 8 рабочих этого завода умерли от рака легких. Ныне это окраина Токио. Дома жителей районов Кото и Эдогава стоят на этом шлаке. Таким же образом компания прятала хромовый шлак и в Иокогаме, и в соседней с Токио префектуре Тиба, и в окрестностях Тоямы.
В Хэнфордском хранилище радиоактивных отходов компании «Атлантик Ричфилд» (США) в результате утечки из резервуаров в почву попало свыше 0,5 млн. галлонов радиоактивных отходов.


ИЗЪЯТИЕ ИЗ ОБОРОТА ЦЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

В процессе антропогенной деятельности происходит изъятие из оборота ценных природных земель. Большие площади плодородных земель изымаются при добыче полезных ископаемых. Под горно-обогатительный комбинат средней мощности отводится 5-7 тысяч гектаров. Освоение крупнейших газовых месторождений на севере Западной Сибири привело к сокращению здесь площади оленьих пастбищ примерно на треть. Огромны потери земель при освоении природных гидроресурсов. Так, при сооружении в Сибири крупнейшего в мире Братского водохранилища на р. Ангаре были затоплены самые плодородные пашни с высоким содержанием гумуса в почве. Под воду ушли и миллионы кубометров древесины.

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ

Проблема чистой воды - важнейшая глобальная проблема современности. В России более 70% поверхностных вод потеряли питьевое качество; опасно загрязнены около 30 % всех подземных вод.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 80% всех заболеваний - результат употребления экологически грязной воды; ежегодно от передающихся через воду болезней на Земле умирает около 5 млн. человек.
Антропогенная деятельность стала важным фактором изменения водного баланса и загрязнения гидросферы. В результате интенсивного хозяйственного водопользования загрязнению подвержены практически все водоемы и реки планеты. ООН провозгласила 1980-е годы десятилетием безопасной питьевой воды и санитарии.
Различаются следующие виды антропогенного воздействия на гидросферу: химическое, радиационное и тепловое загрязнение поверхностных и подземных вод; геолого-геоморфологические изменения берегов рек, озер, морей; заиление рек и водоемов и др.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ГИДРОСФЕРЫ

ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОД

Четыре с половиной века назад немецкий рудознатец Георг Агрикола (1494-1550 гг.), один из первых геоэкологов мира, писал: «...рытьем руд опустошаются поля... Промывка руд, отравляя ручьи и реки, убивает или прогоняет рыбу». К числу наиболее опасных загрязнителей элементов гидросферы относятся: нефть и нефтепродукты, углеводороды, поверхностно-активные вещества (ПАВ), хлориды, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, сульфаты, соли аммония, двух- и трехвалентного железа, фенолы, минеральные масла, метанол, диэтиленгликоль, органические кислоты, глинистые частицы, различные кислоты и щелочи, сероводород, углекислый газ и другие компоненты.
Присутствие в воде нефти в концентрациях, даже немного превышающих ПДК для хозяйственно-питьевого водоснабжения, вызывает появление специфического запаха. При концентрации нефти 0,1-0,2 мг/дм3 выловленная рыба имеет неустранимый и после приготовления нефтяной привкус.
Тонна нефти растекается по поверхности водоема тонкой пленкой на площади порядка 2,6 км2. В пределах этого участка снижается интенсивность светового потока, замедляется фотосинтез и аэрация водных масс. Вода обедняется кислородом; наносится ущерб фауне и флоре.
Среди углеводородов наиболее токсичными и быстро действующими являются низкокипящие ароматические углеводороды - бензин, толуол, бензол, ксилол и др. Даже при малых концентрациях они оказывают медленное отравляющее действие на низшие формы жизни в водоемах и водотоках.
Большую опасность для водоемов представляют сточные воды, содержащие поверхностно-активные вещества. ПАВ широко применяются в процессе разработки месторождений нефти для повышения нефтеотдачи пластов. Они истощают запас растворенного в воде кислорода, покрывают поверхность водоемов слоем стойкой пены, не поддающейся биохимической очистке. Даже при небольших концентрациях ПАВ прекращают рост водорослей и другой растительности. При наличии ПАВ в кровь человека и животных быстрее всасываются другие токсичные вещества.
Очень опасны хлорорганические соединения, оказывающие даже при малых концентрациях отравляющее действие на низшие формы жизни в водоемах и водотоках. При концентрации их в организме 50-200 мг на 1 кг массы живого существа они смертельны для рыб и зоопланктона.
В результате прорыва дамбы отстойника 20 декабря 1998 г. на Сясьском целлюлозно-бумажном комбинате в реку Сясь, впадающую в самое большое в Европе - Ладожское озеро, вылилось огромное количество высокотоксичных промышленных отходов. Содержание ядовитых хлорорганических веществ в пробах воды в сотни раз превысило ПДК.
Фенолы придают воде трудноустранимый неприятный запах и привкус. На их окисление расходуется растворенный в воде кислород, поэтому даже небольшие концентрации фенолов ведут к угнетению водной растительности. В результате крупных фенольных сбросов образуются стойкие скопления ядовитой пены. В апреле 1990 г. жертвами загрязнения питьевой воды фенолом стали 900 тыс. жителей г. Уфы (Башкортостан).
Хлориды хорошо растворяются в воде. Это - стойкие, неразлагающиеся и несорбирующиеся вещества, обладающие высокой миграционной способностью. Высококонцентрированные хлоридные растворы имеют большую плотность, чем пресные воды. Поэтому область хлоридного загрязнения тяготеет к нижней части водоносного горизонта, распространяясь на значительные расстояния.
Тяжелые металлы (Нg, РЬ, Sn, Сr, Ni, Сu, Zn и др.) - чрезвычайно токсичны. Например, ртуть поражает центральную нервную систему, кадмий - почки, селен - печень. Они слабо разлагаются в природных условиях и, попадая в воду, активно усваиваются фито- и зоопланктоном. В теле рыбы их концентрация может быть в тысячи раз больше, чем в исходной воде. По пищевым цепям токсиканты передаются человеку.
Распространенный вид загрязнения природных вод - «цветение» (эвтрофирование) воды в мелководных, слабопроточных, хорошо освещаемых и прогреваемых водоемах. Оно происходит тогда, когда в природные водоемы поступают сточные воды, содержащие органогенные элементы - фосфор и азот. И, как следствие этого, резко ухудшается качество воды: уменьшаются содержание в ней кислорода, прозрачность, появляется сероводород и массово размножаются сине-зеленые водоросли.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Пресные воды используются в быту, горном деле, промышленности, сельском хозяйстве, животноводстве и т.д. Большая их часть возвращается в реки, внутренние водоемы, моря и подземные водоносные горизонты в виде сточных вод. Промышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные сточные воды - главный и самый массовый источник загрязнения гидросферы. Они меняют качество воды в поверхностных водоемах, делают ее опасной для здоровья и жизни людей.
Вредные вещества проникают в водоемы и реки во время аварий на очистных сооружениях.
Примеры:
В середине 1980-х гг. в реку Рейн ежесуточно сбрасывалось 50 тыс. тонн промышленных отходов. Вследствие этого в реке прекратилась всякая жизнь. В октябре 1995 г. в г. Коряжма (Архангельская область) в результате разрыва дамбы пруда-аэратора (отстойника) Котласского целлюлозно-бумажного комбината в реку Вычегда вылилось 600000 м3 промышленных стоков.
Из-за технологически несовершенных очистных систем сточные воды нередко сбрасываются без соответствующей очистки. Кубометр неочищенных сточных вод способен загрязнить 60 м3 чистой воды. Даже при очистке биологическим методом из них извлекается 90% органических веществ и лишь 1040% неорганических соединений. В результате через очистные сооружения «проскакивает» 60% азота, 70% - фосфора, 80% - калия, практически полностью минеральные соли, в том числе и соли высокотоксичных тяжелых металлов. 1 км3 очищенной сточной воды «портит» 10 км3 речной воды, а неочищенной - в 3-5 раз больше. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой водой. Количество городских и промышленных сточных вод, сбрасываемых в реки и водоёмы мира, достигает 700 км в год. Чтобы обезвредить их (считая, что половина подвергается биологической очистке), требуется израсходовать около 6000 км3 чистой воды. В будущем - при условии более полной очистки - для этой цели потребуется израсходовать весь мировой речной сток.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТОКСИКАНТАМИ И ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Токсичные вещества могут попасть в водоемы в результате морских аварий.
Пример:
Так в августе 1989 г. в устье Эльбы у берегов ФРГ попало в шторм голландское грузовое судно «Оостцее». На его борту был груз советской организации «Союзхимэкспорт» - 850 тонн высокотоксичной жидкости - эпихлоргидрина. Это вещество вызывает раковые заболевания и губительно для здоровья человека даже в предельно слабой концентрации. Около 6 тыс. тонн его утекло в море. Вскоре на островах в устье Эльбы была отмечена массовая гибель чаек.
Опасное загрязнение водоемов ртутью может быть следствием несовершенства технологии.
Примеры:
Ртуть используется при добыче золота. Чтобы очистить аллювиальное золото, его смешивают со ртутью и затем выпаривают. Так, в Бразилии на приисках Амазонии (штат Пара) при добыче старателями золота ежегодно в воды р. Тапажос сбрасывается 40 тонн ртути. Ядовитые ртутные пары в виде осадков выпадают на листву деревьев и почву. Затем ртуть смывается ливневыми дождями и, попадая в реки и водоемы, отравляет их. Обследование населения показало, что концентрация ртути в крови местных жителей в 14-20 раз превышала максимально допустимый уровень.
В Иркутской области предприятия «Усольехимпром» и «Саянскхимпром» за четверть века слили в р. Ангару - приток Енисея - и Братское водохранилище более 80 тонн ртути. Загрязнение реки и водохранилища прослеживается на сотни километров. В половине выловленной рыбы количество ртути значительно превышает ПДК, достигая 2-бмг/кг. У людей, проживающих на берегах водохранилища, происходит накопление ртути в организме.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
Нефтепродукты сбрасываются в реки и водоемы многих странах мира. Причиной выбросов нефти бывают утечки при авариях на нефтепроводах, нефтяных скважинах, морских и речных судах, а также халатность обслуживающего персонала.
Наиболее опасны последствия прорывов нефтепроводов.
Примеры:
В августе 1989 г. на юго-западе Англии из подземного нефтепровода, соединяющего завод компании «Шелл» с портом Трансмир, вытекло 150 тонн сырой нефти. На реке Мерси образовалось 20-километровое нефтяное пятно.
Более 8 тыс. тонн нефти попало в июне 1992 г. в реки Печора, Уса, Колва в Республике Коми в результате разрыва на магистральном нефтепроводе «Возей». Осенью 1994 г. там же из нефтепровода Харьяга Усинск в приполярную тундру вылилось более 100 тыс. тонн нефти. Нефть попала в реки Колву и Усу, затем в р. Печору, впадающую в Печорскую губу Баренцова моря.
В Западной Сибири из-за загрязнения нефтью потеряли свое рыбохозяйственное значение более 30 малых рек Ханты-Мансийского округа. Так, в апреле 1995 г. из-за изношенности межпромыслового нефтепровода на Южноюганском месторождении 250 м3 нефти вылилось в речку Малый Юган. В декабре 1995 г. реку Белая загрязнила нефть, вылившаяся в результате аварии на нефтепроводе под Уфой.
В сточных водах нефтепромыслов содержится 350-2700 мг/л капельной и пленочной и 50-350 мг/л эмульгированной нефти. Она проникает в пресные водоемы. Известен случай, когда в г. Нижневартовске содержание нефтепродуктов в питьевой воде достигало 8 мг/л.
Немалый ущерб наносят выбросы нефти в моря при авариях танкеров и бурении скважин (см. ниже раздел «Мировой океан»).
Примеры:
В Средиземное море ежегодно сбрасывается более 100 тыс. тонн нефти. При аварии на скважине в Мексиканском заливе в 1979 г. вылилось 496 тыс. м3 нефти.

АВАРИИ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Экологические катастрофы нередко связаны с авариями городских канализационных систем.
Примеры:
Крупная авария произошла летом 1995 г. на очистных сооружениях Харькова (Украина). Канализационная насосная станция представляла здесь собой три вставленных друг в друга «стакана» глубиной сорок метров. Пространство между наружным и средним «стаканом» - приемная камера, в которую поступают городские сточные воды. Между средним и внутренним расположен машинный зал. В его стены на высоте двадцати метров от основания введены вентиляционные трубы. Через коммуникации внутреннего «стакана» вода подается на очистку. 29 июня во время ливневого паводка поднявшаяся канализационная масса сорвала вентиляционные трубы и хлынула внутрь. Все насосы и электродвигатели захлебнулись. В речку Лопань и в другие водоемы, используемые для питьевых нужд населения, ежедневно сбрасывалось 200 тыс. м3 неочищенных фекальных отходов и сточных канализационных вод. Нечистоты плыли по течению в сторону Дона со средней скоростью 700 м в час. Из-за гниения большого количества органики вода в реке осталась без кислорода. Высокое бактериальное загрязнение грозило гибелью всему живому. Чтобы воспрепятствовать этому, по берегам поставили компрессоры и, подавая в воду воздух, аэрировали ее. Но рыба гибла. Эта экологическая катастрофа известна еще и тем, что официальное сообщение о ней появилось лишь через восемь дней после того, как она произошла, хотя авария устранялась в течение двух недель.

АВАРИИ, СВЯЗАННЫЕ С ХАЛАТНОСТЬЮ ЛЮДЕЙ

Многие аварии и экологические катастрофы в природно-техногенных системах происходят в результате халатности строителей и обслуживающего персонала.
Примеры:
При прокладке нефтепровода Александровское - Томск Анжеро-Судженск на 465-м км был превышен допустимый радиус изгиба трубы. Через 13 лет рядом с огромным Инкинским болотом (Томская обл.) в образовавшуюся трещину (26 см на 2 см) вылилась нефть. На Ватинском месторождении (Западная Сибирь) в результате наезда на трубопровод трактора в близлежащее озеро вылилось 1200 м3 нефти.
Из-за халатности работников Архангельского целлюлозно-бумажного комбината в конце января 1995 г. произошла крупная экологическая катастрофа. Комбинат, оставшись без сырья и электроэнергии, решил использовать вынужденную остановку для промывки электролизёров хлорного производства, в котором применяется ртуть. Технология отводит на эту операцию 24 часа. Комбинат в целях «экономии» сделал промывку за восемь часов. Но очистные сооружения не успели переработать огромную массу ядовитых стоков. В результате 16 тонн соединений ртути попали в Северную Двину и проплыли по течению 30 км до Архангельска и далее к Белому морю. Ртуть, период полураспада которой 250 лет, осела в придонном иле. Власти Архангельска пять суток скрывали от народа, что в водопровод поступает вода, отравленная соединениями ртути.
В августе 1994 г. в портовом г. Ейске (Краснодарский край) в Таганрогском заливе Азовского моря в километровой полосе под крутым берегом были обнаружены фонтанчики керосина. Керосин растекался тонкой пленкой по поверхности воды на несколько квадратных километров. В литре морской воды было зафиксировано до шести миллиграммов нефтепродуктов, что в сто раз выше нормы. Здесь же, неподалеку от берега, располагалась нефтебаза военного аэродрома, сливающая керосин на землю. В результате этого образовалось подземное озеро объёмом до 250 тыс. тонн керосина.
Подобное антропогенное «керосиновое озеро» - и тоже под территорией бывшей военной авиабазы выявлено возле города Энгельса (Саратовская область). По оценкам, его площадь около 140 га, и горючего в «озере» около 6 тыс. тонн. Керосин вытекает в овраг, доходящий до Волги.



ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГРУНТОВЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В процессе добычи нефти наряду с загрязнением поверхностных вод происходит интенсивное антропогенное загрязнение подземных водоносных горизонтов - важных источников питьевого водообеспечения.
Так, месторождения Республики Татарстан, где добыто около 3 млрд. тонн нефти, вступили в позднюю стадию разработки. В связи с этим с целью интенсификации добычи в недра закачиваются огромные объемы воды. Вследствие этого в пластах горных пород образовались карстовые зоны. Через них пресные подземные воды загрязняются скважинными рассолами.
В сельской местности для борьбы с сорняками и вредителями в почвы вносятся в больших количествах минеральные удобрения, пестициды и ядохимикаты. Они вымываются с полей талыми и дождевыми водами и при передозировке вызывают загрязнение поверхностных вод и подземных водоносных горизонтов токсикантами, медью, железом, цинком, тяжелыми металлами, относящимися к I и II классу опасности.
Пестициды и другие токсичные соединения обладают высокой стойкостью в водной среде и длительным временем распада. У наиболее стойких - ртутьорганических - до 10 лет, хлорорганических - до 4-5 лет, мышьякосодержащих - до 2 лет. Период распада наименее стойких фосфорорганических соединений - до нескольких десятков суток. Концентрация пестицидов средней токсичности, вызывающая летальный исход, - 200-100 мг/кг, слабой токсичности - свыше 1000 мг/кг. Летальный исход для рыб наступает при концентрации в воде хлорорганических соединений, равной 0,001-0,01 мг/дм3.
При хранении навоза в животноводческих комплексах и вывозе его на поля происходят потери жидкой составляющей, насыщенной соединениями азота. Они стекают в грунтовые воды, повышая в них содержание соединений азота, хлоридов и сульфатов.
В ряде стран в недра закачиваются стоки химической фармацевтической, нефтехимической промышленности, проникающие в подземные водоносные горизонты. На территории России в глубоких геологических формациях размещаются и жидкие радиоактивные отходы (ЖРО). Впер-
вые ЖРО были закачаны в подземные горизонты возле Томска (1961 г.), затем - в Дмитровграде и Красноярске. Однако глубина захоронения не обеспечивает экологическую безопасность. Техногенные аномалии радиоактивных элементов были обнаружены в зонах разломов.

ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ГИДРОСФЕРЫ

Сброс больших количеств отработанных вод тепловых и атомных электростанций способствует значительному повышению - по сравнению с обычной (фоновой) - температуры воды в водотоках и водоемах-охладителях. Так, в Джамбуле в 1980-е гг. местная ГРЭС сбрасывала отработанные теплые воды в р. Талас. Температура воды в реке в морозный день до ГРЭС была 4 °С, а после ГРЭС - 21 (С.
Изменение температуры ухудшает качество воды. Так, при повышении температуры воды возрастает токсичность цинка, цианидов и некоторых пестицидов (гексахлоран). Повышение температуры способствует также и развитию сине-зеленых водорослей.
При сбросе на поверхность земли нагретых промышленных сточных вод происходит их фильтрация в подземные водоносные горизонты. В пределах области теплового загрязнения изменяются газовый и химический состав подземных вод, в результате чего в них одни вещества растворяются, другие выпадают в осадок. Рост температуры вызывает снижение содержания растворенного в воде кислорода и других газов (СО2, N2). Одновременно увеличивается растворяющая способность воды, что может усилить карстово-суффозионные процессы. В подземных водах, богатых растворенным бикарбонатом, нагревание способствует тому, что карбонат кальция выпадает в осадок.






АНТРОПОГЕННОЕ ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ

ГИБЕЛЬ ВАВИЛОНА

И в далеком прошлом известны случаи антропогенного воздействия на геосистемы и природно-антропогенные системы. Так, в Вавилоне - первом городе Земли с миллионным населением, расположенном в междуречье Тигра и Евфрата, была проведена оросительная сеть от р. Евфрат. Во время половодий избыточные воды несли много взвеси с Армянского нагорья. Чтобы предотвратить засорение плодородной почвы гравием и песком, ливневые воды сбрасывались в море через р. Тигр. В 582 г. до н. э. вавилонский царь Навуходоносор II женился на египетской царевне Ни-токрис. По совету ее приближенных, для увеличения орошаемой площади был построен канал, спрямивший излучину Евфрата. Но после этого Евфрат стал течь медленнее, и аллювий стал оседать в оросительных каналах. Чтобы избежать заиления оросительной сети, каналы стали углублять. Но при этом из залегающего вблизи дна засоленного слоя по капиллярам поднялась соль и засолила почвы Вавилонии. Это в конечном итоге предопределило гибель Вавилона.

ПЕРЕКРЫТИЕ КАРАБОГАЗА

Судьба Вавилона мало чему научила людей. Свидетельство этому - эксперименты с уникальной природной геоэкосистемой - соленым заливом Карабогаз (туркм. Черная пасть). До 1980 г. он соединялся с Каспийским морем узким (до 200 м) проливом. Через него в залив, где добывались мирабилит, бишофит и другие ценные соли, ежегодно попадало 6 км3 морской воды. В 1977 г. в связи с многолетней масштабной регрессией и обмелением Каспийского моря было принято решение «ради сохранения уровня Каспийского моря» отделить Карабогаз от Каспия глухой дамбой. Дамба была сооружена в марте 1980 г. Но уровень Каспия стал повышаться еще в 1978 г. За последующие три года залив превратился в высохшее озеро, соленость которого превысила 310%о. В связи с этим в сентябре 1984 г. были проложены трубы, по которым вода Каспия начала вновь поступать в Карабогаз. В 1992 г. глухая дамба, разделявшая Каспийское море и Карабогаз, была вскрыта.
СУДЬБА АРАЛА

Пятую часть посевных площадей мира, дающих треть растениеводческой продукции, составляют орошаемые земли. Ирригация поглощает около 70% всей используемой человеком пресной воды. Однако чрезмерный отбор речных вод на орошение сокращает приток вод в низовьях рек. В итоге изменяется соотношение элементов природного водного баланса. Именно это, в частности, предопределило трагическую судьбу Арала - «Синего моря», как его называли в допетровской Руси.
«Отделите от морей реки, и моря высохнут», - предупреждал древнегреческий баснописец Эзоп. Люди отделили от Аральского моря реки Амударью и Сырдарью и уничтожили уникальную природную геоэкосистему. В 1906 г. академик Л.С. Берг рассчитал, что Аральское море естественным путем прекратит свое существование через 29100 лет, когда Амударья и Сырдарья заполнят всю его котловину твердыми минеральными частицами. Но человеку для уничтожения Арала понадобилось несколько десятилетий.
В период с 1930 по 1960 г. в Арал поступало ежегодно от 64 до 33 км3 речных вод. 9-10 км3 приносили осадки, выпадавшие на его акваторию. С начала 1960-х гг., в связи с увеличением производства хлопка-сырца, риса, овощей и бахчевых культур, фруктов и винограда, на территориях, прилегающих к Аральскому морю, начался быстрый рост орошаемых площадей. На орошение шла основная доля водопотребления в регионе.
Речная вода использовалась очень расточительно. Она отводилась в множество необлицованных поливных арыков, просачивалась через стенки каналов в чрево пустыни. В оросительных системах терялось до 50-90% предназначенной для полей воды. И, как следствие, приток речной воды в Аральское море резко сократился: с 50-60 км3 до 35,2 км3 в год к 1970 г., до 10 км3 в 1980 г. Падение уровня Арала сопровождалось его усыханием и деградацией. К 1975 г. уровень Арала снизился на 3 м. К концу 1980-х гг. воды Амударьи и Сырдарьи совсем перестали доходить до Аральского моря. Суммарное снижение его уровня составило 14 м, площадь уменьшилась на 40%, объем на 60%. Арал потерял более 600 км3 воды, в результате чего соленость его вод возросла в три раза и сравнялась с соленостью Мирового океана. Это привело к гибели пресноводной рыбы - из 24 промысловых видов рыб исчезло 20 (сазан, лещ, жерех и др.).
Обнажилось и превратилось в арену опустынивания почти 30 тыс. км2 дна. Высохшее дно Арала стало крупным очагом соленакопления и рождения солепылевых бурь. Произошла антропогенная катастрофа, сравнимая по масштабам с самой глубокой регрессией моря, следы которой сохранились в геологической летописи Арала.
По мере сокращения размеров Аральского моря и испарения с его поверхности микроклимат региона лишался его смягчающего влияния. Стали отмечаться неурочные снегопады, небывалая летняя жара. В 1975 г. советские космонавты впервые отметили сильные пылевые и солевые бури в регионе. Их частота и масштабы росли по мере уменьшения площади Арала. В Каракалпакии и других прилегающих к Аралу районах на каждый гектар орошаемых земель стало ежегодно выпадать более тысячи килограммов ядовитой смеси солей, содержащихся в удобрениях, пестицидах и дефолиантах, и песка с обнаженного морского дна площадью 29000 км2. Все это попадало в легкие тех, кто обрабатывал эту землю.
Огромное количество минеральных удобрений, вносимых в почву, привело к тому, что орошаемые земли стали отравленными и сами превратились в источник отравления окружающей среды. В воде Амударьи и Сырдарьи были обнаружены ядохимикаты, высокие концентрации вредных компонентов тяжелых металлов, канцерогенных веществ, вредных бактерий.
Арал - не единственный пример усыхания естественного озера. Быстро уменьшается в размерах самое большое озеро Мексики - Чапала. На водах этого озера работает вся система водоснабжения города Гвадалахара. Река Лерма, впадающая в оз. Чапала, протекает по территориям пяти мексиканских штатов, использующих воду реки. В настоящее время озеро каждый день становится меньше на 30 гектаров. Площадь его поверхности за последние годы сократилась с 1040 км2 до 853 км2.
В результате сброса ирригационных вод могут образовываться новые искусственные водоемы. Например, юго-западнее Арала, в Сарыкамышской впадине (северо-восток Туркмении) в середине 1960-х гг. лишь в наиболее глубоких ее частях было несколько небольших озер. Сейчас здесь огромный - около 30 млрд. м3 - водоем. Это результат поступления сбросных и дренажных вод с полей Хорезма и Ташауза, использующих для орошения воду Амударьи.


МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫЕ
СИСТЕМЫ ГИДРОСФЕРЫ

МИРОВОЙ ОКЕАН

Мировой океан загрязнен отходами антропогенной деятельности от поверхности до дна.

Мировой океан является естественной геоэкосистемой и природно-антропогенной системой. По его просторам перевозится около 90% объёма мировой торговли. Самые массовые грузы - нефть, нефтепродукты, сжиженный газ, руды, уголь, бокситы, фосфаты и др.

По словам Тура Хейердала, Мировой океан превращается «из всемирно фильтрующей системы во всемирную сточную яму». Например, в Индийском океане вдоль побережья Индии на глубине до 130 м находятся развалины затопленных портов. Один из них - порт Бет-Дварака - найден близ берегов штата Гуджарат. О нем рассказывается в древнеиндийском эпосе «Махабхарата». По оценке индийских ученых, на дне Бенгальского залива, вблизи берегов Индии, лежат сотни затонувших в разное время индийских и иностранных судов. Многие из них загружены золотом, серебром, произведениями искусства.
Основные загрязнители океанских вод - нефть и нефтепродукты. Тур Хейердал с борта папирусной лодки «Ра» сообщил, что из 52 дней трансатлантического путешествия в течение шести суток они плыли в загрязненных водах, содержащих дегтеобразные и асфальтообразные материалы. По разным оценкам, в результате аварий на морских скважинах, слива загрязненных нефтью вод с судов, промышленных и бытовых стоков, транспортировки нефти и нефтепродуктов и т.д. в Мировой океан ежегодно поступает от 6 до 15-30 млн. тонн нефти и нефтепродуктов. Естественное просачивание нефти составляет 1% от общего загрязнения океана нефтепродуктами. Около 54% приходится на морской транспорт и около 23% - на индустриальный сброс.
Основные виды нефтяного загрязнения Мирового океана - нефтяные пятна, комочки и дисперсная нефть. Под их влиянием деградация морской среды уже в 1960-х гг. начала приобретать глобальный характер.
Нефтяные пленки на поверхности моря отражают в два раза больше энергии, чем морская вода. Благодаря этому нарушается обмен энергии: уменьшается доля солнечной энергии, проникающей в толщу воды. Это уменьшает скорость фотосинтеза фитопланктона и нарушает миграцию зоопланктона. По оценкам, тончайшая молекулярная пленка нефти на поверхности воды уменьшает испарение на 60%, в результате чего усиливается нагрев этой поверхности. Массы воздуха, соприкасаясь с загрязненными зонами, становятся более теплыми, уменьшается их насыщенность водяным паром. Проходя затем над континентами, они дадут меньше осадков. Нефтяная пленка препятствует газообмену между океаном и атмосферой. При соприкосновении с берегом она оседает на нем. Тяжелая окисленная нефть оседает на дно, образуя донное загрязнение.
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами океанов и морей происходит при авариях на морских буровых и крушениях танкеров. Шельфы морей дают около четверти всей добываемой на Земле нефти. Количество разведочных и эксплуатационных нефтяных скважин на континентальном шельфе приблизилось к 30 тысячам. Велики потери нефти при морском бурении и ее перекачке по магистральным нефтепроводам.
Примеры:
3 июля 1979 г. произошла авария на подводной скважине «Исток-1», расположенной вблизи полуострова Юкатан (Мексика). В течение нескольких месяцев здесь ежедневно сгорало и выливалось в море около 4,8 млн. л нефти. Гигантские нефтяные пятна, растянувшись на 940 км, приблизились к побережью США. К концу августа толстым слоем нефти было покрыто около 200 км пляжей штата Техас. Непоправимый ущерб был нанесен морской флоре и фауне.
Примерно половина нефти, добываемой в мире, перевозится танкерами. По данным регистра Ллойда, в 1973-1990 гг. в аварию попало 583 танкера вместимостью 6 тыс. регистровых тонн и более. На 368 из них произошла значительная утечка нефти. Так, при аварии танкера «Торри Каньон» у берегов Англии в 1967 г. в море вытекло 118 тыс. тонн нефти. Она растеклась тонкой пленкой на многие сотни гектаров поверхности океана; ветры прибили эту нефть к берегу.
Крупнейшей в Европе экологической катастрофой была гибель американского танкера «Амоко Кадис». Он затонул в марте 1978 г. в Бискайском заливе, неподалеку от берегов французской провинции Бретань. В море вылилось 220 тыс. тонн нефти. В результате на 400-километровом побережье Бретани погибли десятки тысяч рыб, птиц и весь подводный мир. Изучение зоопланктона показало, что в зоне аварии временно полностью исчезли рачки, обычно обитающие в водах, омывающих Францию. Выловленная здесь рыба имела специфический запах, на ее жабрах были капли нефти.
23 марта 1989 г. у берегов Аляски потерпел крушение американский танкер «Экссон Валдис», длина которого превышала 300 м. В море вылилось 40 тыс. тонн нефти, загрязнившей свыше 2600 квадратных миль морской акватории, 800 миль побережья. В районе катастрофы погибло более 22 тыс. птиц.
Гигантское пятно дизельного топлива достигло побережья Антарктиды - самого чистого района Земли после кораблекрушения в начале 1989 г. аргентинского судна «Бахиа параисо».
Крупный источник загрязнения моря нефтью - сброс танкерами остатков нефтяного груза с балластной водой. Танкеры в одну сторону везут нефть, а в обратный рейс заполняют свои танки водой, которую называют балластной. Эта вода, смывая и растворяя остатки нефти со стенок, всегда содержит некоторое количество нефти. Прежде чем налить в танкер нефть, воду сливают, и если слив происходит прямо в море, то туда попадает и нефть. Танкер водоизмещением 30000 тонн сбрасывает в море около 300 тонн мазута при каждом рейсе. |
С 1969 г. действует международное соглашение, запрещающее сброс в море неочищенной балластной воды в пределах 100-мильной полосы от любой береговой линии и повсеместно с танкеров водоизмещением более 20 тыс. тонн. Однако слив неочищенных балластных вод с танкеров в море практикуется. Многие судовладельцы считают выгодным платить штрафы, получая экономию от сокращения времени простоя на станции промывки.
Дизельные двигатели судов выбрасывают в море до 2 млн. тонн тяжелых нефтепродуктов (смазочные масла, несгоревшее топливо и т.п.).
Особенно загрязнены окраинные моря Мирового океана: Северное, Балтийское, Средиземное, Персидский залив. Средиземное море - самое крупное внутреннее море на Земле. На его берегах живет 10 млн. человек (17 стран), расположено 140 тыс. промышленных предприятий. Это - од - на из главных зон мирового судоходства: в нем одновременно находится 2,5 тыс. судов дальнего плавания и 5 тыс. каботажных. По его трассам ежегодно проходит 300-350 млн. тонн нефти. В результате этого море превратилось чуть ли не в главную «помойную яму» Европы.
От Апеннинского полуострова Сицилию отделяет Мессинский пролив. В его самой узкой части, между скалистыми берегами, согласно древнегреческой мифологии, обитали морские чудовища Сцилла и Харибда. В конце марта 1985 г. здесь столкнулись два танкера: греческий «Патмос», баки которого были доверху наполнены нефтью, и испанский «Кастильо». Из пробоины в корпусе греческого танкера в пролив вылилось примерно 5000 тонн нефти. На поверхности моря образовалось нефтяное пятно длиной около 2 км и шириной 800 м.
Самой серьезной причиной загрязнения нефтью Мирового океана остаются войны. Во время военных действий в январе-феврале 1991 г. в воды Персидского залива было сброшено около 1,2 млн. тонн нефти. Ракетами и авиабомбами в Персидском заливе было атаковано 470 танкеров, при этом 156 из них получили серьезные повреждения, сопровождавшиеся крупными разливами нефти. «Мирных» аварий танкеров в зоне Персидского залива за это время было лишь 19.
В формировании климата океан играет громадную роль, вырабатывая 60-70% кислорода, необходимого для существования жизни. Подсчитано, что достаточно 1 л нефти, чтобы лишить кислорода 400 тыс. л морской воды. Нефтяные пленки существенно нарушают обмен энергией, теплом, влагой, газами между океаном и атмосферой. В настоящее время, в связи с поверхностным загрязнением Мирового океана, заметно уменьшилось испарение с его поверхности. В некоторых акваториях дефицит испарения составил 20-30 и даже 40%.
Самоочищение моря от нефти зависит от многих факторов. Морские бактерии хорошо «работают» в теплую погоду, а уже при 5-10 (С бактериальное разложение нефти почти приостанавливается. Бактерии в море уже не могут справиться с нефтью, она накапливается и поэтому в северных морях разлитая нефть может держаться десятилетиями. При интенсивном самоочищении водоемов нефть приносит вред: на ее окисление расходуется много кислорода, нужного водным обитателям. По некоторым данным, при бактериальном окислении 1 литра нефти требуется запас кислорода, содержащийся в 400000 л морской воды.
Мировой океан загрязняется и впадающими в него реками. Так, в Северный Ледовитый океан реки выносят загрязнения в таких количествах, что скоро его в этом районе можно будет называть, по выражению экологов, «Северный ядовитый океан».
В Мировой океан поступают тяжелые металлы. Опасными для водной среды являются ртуть и ее соединения, особенно метилртутные. В моря и океаны в специальных контейнерах сбрасываются высокотоксичные соединения. Но они рано или поздно дают утечку.
Техногенное радиоактивное загрязнение Мирового океана происходит в результате: 1) сброса радиоактивных веществ предприятиями атомной промышленности и атомными электростанциями; 2) сброса радиоактивных отходов судовых реакторов и аварий судов, работающих на атомных двигателях; 3) ядерных испытаний. Подавляющее большинство попадающего в Мировой океан стронция-90 не впитывается морскими грунтами, и он весь держится в толще воды.
На дне морей Мирового океана лежат и радиоактивные объекты военного производства.
Сильно загрязнены радиоактивными отходами Северное, Ирландское, Балтийское, Средиземное и Японское моря, Мексиканский, Бискайский, Персидский, Токийский заливы и Атлантическое побережье США. В Атлантическом океане в 1963 г. затонула американская подводная лодка «Трешер». Ее остатки были найдены более чем в 200 милях восточнее Бостона. А в 1966 г. у берегов Ирландии выловили деталь подводной лодки с надписью «радиоактивно».




РЕКА ВОЛГА

Волга - одна из наиболее загрязненных основных рек России. На всем ее протяжении практически не осталось участка, где бы сохранилась природная жизнь реки.
Бассейн р. Волги - природная геоэкосистема и природно-антропогенная система. В ее пределах абсолютные потери земель в результате сооружения 13 крупных водохранилищ на Волге и Каме, а также канала имени Москвы составляют более 4 млн. гектаров.
Волга течет на протяжении более 3500 км среди обширной Русской равнины. Ее водосбор раскинулся на 1360 тыс. км2. Это 8% всей территории России. В Волгу впадает 151 тысяча рек и ручьев, длиной не менее 10 км. В бассейне реки проживает более 60 млн. человек (более 40% населения страны) и сосредоточено 2/3 промышленного потенциала России. Только от Каспия до Волгограда - на протяжении более полутысячи километров - Волга осталась естественной рекой. Выше - каскад полутора десятков искусственных водохранилищ и плотин в основном русле Волги и Камы. Самое крупное из них - Куйбышевское (Самарское). Для улучшения судоходства на Верхней Волге построены плотина и водохранилище. Для водоснабжения Москвы создано Иваньковское водохранилище. Рыбинское водохранилище, затопившее 4550 км2 плодородной земли, создано в целях улучшения водного снабжения и энергетики. От Иваньковского водохранилища до Нижней Волги - последний участок, где Волга течет как река.
Наибольший вклад в комплекс экологических проблем Волжской природно-техногенной системы вносит энергетика. На Волге построено 9 ГЭС. Их энергия используется в основном для покрытия пиковых нагрузок в часы высокой энергопотребности. По мнению экологов, это не окупает экологический урон, нанесенный Природе при постройке плотин и затоплении водохранилищ. Водохранилища изменили температурный режим Волги. Лед стал таять весной гораздо позже, чем это было раньше. Зимой подо льдом присутствует недостаточное количество кислорода.
В результате сооружения только 13 крупных водохранилищ на Волге и Каме, а также канала имени Москвы потеряно более 4 млн. гектаров земель. Более 50-70 тысяч гектаров потеряно за последние 30 лет от разрушения берегов на водохранилищах Волги. А на всех 300 водохранилищах бассейна - более 100 тыс. гектаров.
Волга превратилась в цепь слабопроточных водоемов. До строительства плотин вода от Рыбинска до Волгограда добегала за 50 суток, а теперь за полтора года. По всей гидрографической системе Волги водообмен уменьшился в 12 раз. Из 151 тысячи притоков реки исчезло более 30%. Все естественные химические, физические и биологические свойства Волги изменились коренным образом. Река стала иным природным телом, чем была до возведения каскада ГЭС. Верховья тысяч ее речек и ручьев отступили от их естественных истоков на десятки километров. Из-за климатических причин и безвозвратного водопотребления сток Волги, которая несет в Каспий в среднем 240 км3 воды в год, с 1946 по 1986 гг. уменьшился на 35 км3 в год.
До 1950-х гг. Волга была питьевой рекой. Но ее естественная очищаемость снизилась в десятки раз, и на большом протяжении река стала антисанитарным водоёмом. Естественным образом в волжскую воду ежегодно обрушивается 350 млн. тонн земли. Из-за этого мутность ее в прибрежной зоне в непогоду составляет 100 тыс. миллиграммов в одном литре. Это превышает в 1,5 раза мутность воды в самой мутной реке мира Хуанхэ. Кроме того, все притоки Волги перегорожены сотнями дамб. В результате произошло затопление земель. Зарегулирование стока реки плотинами снизило скорость течения, замедлило водообмен, в результате чего из-за различных загрязнителей, поступающих в слабопроточные водоемы, начало бурно развиваться «цветение» воды с появлением сине-зеленых водорослей. В дополнение к этому воду в реке сильно загрязнили прибрежные города. В Волгу сливается 40% всех неочищенных стоков в России. По оценке, в нее ежегодно поступает около 370 тыс. тонн органики, 13 тыс. тонн нефтепродуктов, 45 тыс. тонн азота, 20 тыс. тонн фосфора.
Бассейн Волги перенасыщен предприятиями энергетики, химической, нефтегазохимической и нефтегазодобывающей промышленности, машиностроительными, металлургическими и другими профильными предприятиями. Подавляющая часть из них сбрасывает свои промышленные стоки в реку без очистки или пропускает через устаревшие неэффективные очистные сооружения. В большинстве своем их стоки очень токсичны. Все загрязняющие вещества, поступающие от предприятий в атмосферу, в конечном итоге также поступают в реку.
Особенно распространено загрязнение поверхностных, подземных вод и почв нефтепродуктами. В районе Поволжья - в Башкортостане, Татарстане, Самарской, Саратовской, Астраханской областях - развита нефтегазодобыча и переработка нефти и газа. Нефтехимия развита во многих других областях этого крупнейшего региона. Из-за несовершенства или отсутствия очистных сооружений в Волгу и ее притоки спускаются также бытовые стоки от всех больших и малых городов и сельских поселений, расположенных в ее бассейне.
В регионе очень высока плотность магистральных трубопроводов, транспортирующих нефть, нефтепродукты, газ, аммиак. Они наносят ущерб природным ландшафтам. Особенно трагичны последствия аварий в процессе эксплуатации трубопроводов.
Среднегодовой сток Волги - 240-250 км3. В реку поступает 20 км3 сточных вод в год. По экспертным оценкам, они несут в Волгу 367 тыс. тонн органических веществ, 13 тыс. тонн нефтепродуктов, 43 тыс. тонн азота, 20 тыс. тонн фосфора. Если исходить из средненеобходимого 30-кратного разбавления, то поступающие в Волгу сточные воды не могут быть разбавлены «до нормы». Для этого понадобилось бы 600 км3 чистой воды. Экологический потенциал Волги уже исчерпан. Но в нее продолжают поступать промышленные и бытовые загрязнения.
Волга - «кладовая» ценнейших видов рыб, в первую очередь осетровых. Но химическое загрязнение волжской воды неоднократно являлось причиной их массовой гибели. Так, 7 июня 1988 г. ниже Волгограда было обнаружено грязное пятно, в котором плыли вверх брюхом сотни осетров. 14 июня в районе Каменного Яра мазутное пятно шириной 100 м протянулось в длину на 6 км. В нем насчитали полтысячи мертвых осетров. 28 июня выше по течению у Светлого Яра плыло нефтяное пятно, протянувшееся уже на 12 км. В нем - еще несколько сот погибших осетров. Еще позже и всю первую половину июля мертвая рыба плыла по реке постоянно. В теле рыб выявляли высокое содержание хлорорганических пестицидов. Содержание нефтепродуктов в грязной воде в 700 раз превышало ПДК, содержание ПАВ - в 113 раз.
Причина трагедии - накопление на дне реки ядовитых осадков. Осетр кормится в основном донными моллюсками, которые процеживают воду и питаются взвешенной в ней органикой. Вся сопутствующая грязь также накапливается в их организмах. Главная пища севрюги - червь нереис, также обитающий на дне. Другая причина - ненормально высокая кислотность воды в Нижней Волге, установившаяся после начала работы Астраханского газоконденсатного комплекса. Он выбросил в атмосферу в 1987 г. около миллиона тонн сернистого ангидрида. Это привело к резкому закислению воды во всех окрестных водоемах и в Волге. При закислении среды сила воздействия на организм токсических веществ многократно возрастает.
Интенсивно загрязняются притоки Волги. Так, вдоль берегов наибольшего левого притока Волги р. Камы расположены города с развитой химической, угольной, коксохимической промышленностью. Многие предприятия работают с 1940-х гг., а очистные сооружения не построены до сих пор. Воды Камы загрязнены до такой степени, что ее рыбу нельзя есть - она пропитана химией.
В Каму несет свои воды река Вятка, насыщенность которой по бактериальному и химическому загрязнению превышает ПДК от 20 до 200 раз. Вдоль берегов Вятки построены мощные химические предприятия. Один из них - Кирово-Чепецкий химкомбинат - являлся базовым для создания советской атомной бомбы. В его отстойниках скопилось около 20 млн. тонн химических отходов. Ядовитые отходы производства химкомбината попадают в Вятку, а затем - в Каму и Волгу.
Волга вбирает в себя все загрязнения, которые несут ее притоки. А на очистных сооружениях их прибрежных городов нередки крупные аварии. Крупнейший приток Волги - р. Ока, проходящая через семь областей России и, в частности, через город Орёл. В июне 1989 г. в Оку было сделано три мощных «залпа» неочищенными стоками Орла. 2 июля на очистных сооружениях Орла произошла авария технологического оборудования. 150 тыс. м3 фекалий бурым «пятном» потекли по реке. Допустимые бактериологические нормы были превышены в сотни раз. На участке реки в 10-12 км практически погибло все живое. Несколько суток по Оке плыла по течению отравленная рыба - знаменитые окские судаки, лещи, язи, окуни, щуки, голавли.

АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Последствия антропогенного воздействия на атмосферу проявляются в ее химическом, радиоактивном и пылевом загрязнении, достигшем катастрофических размеров.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), две трети городского населения планеты дышат загрязненным воздухом; лишь пятая часть горожан дышит воздухом приемлемого качества.
Атмосфера - главное условие жизни на Земле. От ее состояния и качества зависит быть или не быть человечеству. Антропогенное загрязнение атмосферы вредными примесями вызывает болезни и гибель людей, коррозию технических сооружений, создает угрозу «парникового эффекта», разрушения озонового слоя и др.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ АТМОСФЕРЫ

ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОЗДУХА

Естественное равновесие атмосферы нарушается выбросами антропогенных газов (90%), пыли, аэрозолей. Основной загрязнитель воздуха - углекислый газ (СО2) - продукт неполного сжигания органического топлива. Его возрастание в атмосфере сопровождается уменьшением количества атмосферного кислорода. Повышение содержания в атмосфере СО2 связано также с сокращением площади лесов, поглощающих углекислый газ и вырабатывающих кислород.
К числу вредных техногенных загрязнителей атмосферы относятся также оксид углерода (СО), соединения серы, азота и др. Особенно опасны для человека стойкие органические соединения - искусственно синтезированные высокотоксичные соединения хлора.
Главные источники химического загрязнения атмосферы - автотранспорт, нефтегазовая и горная промышленность, теплоэнергетика и др. (т а б л. 4).
Таблица 4
Основные загрязнители атмосферы

Источники
Загрязнители


Автотранспорт
Диоксид углерода, оксиды серы, азота, альдегиды, свинец, хлор и др.



Нефтегазовая и горная промышленность
Диоксид углерода, оксиды серы, азота, сероводород, водород, минеральная пыль, углеводороды, альдегиды и др.



Машиностроение
Аэрозоли, пары растворителей, бензол, толуол, ксилол, ацетон, бензин, уайт-спирит, пыль различного химического состава, диоксид серы, оксиды углерода и азота

Строительство, производство строительных материалов
Оксид и диоксид углерода, оксиды азота, формальдегид, сера, сажа, свинец, красители, цемент, асбест, нитроцеллюлозные и полиэфирные масла


Теплоэнергетика
Диоксид серы, оксиды азота, оксид и диоксид углерода, углеводороды, ртуть, свинец, мышьяк, хлор, ванадий и др.



Чёрная и цветная металлургия
Оксид и диоксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, диоксид кремния, металлическая пыль (оксиды железа, марганца, цинка, ванадия, никеля и др.)



Различные газообразные продукты - например, метан, окись углерода, оксиды азота, соединения серы и другие - выделяются в атмосферу при разработке месторождений полезных ископаемых.
Так, при разработке угольных пластов 140 шахт Донбасса за год выделяют около 2,5 млрд. м3 метана. В 1970-е гг. шахты Карагандинского угольного бассейна в сутки выделяли свыше 1 млн. м3 метана. По оценке М.В. Голицына, средняя газоносность угольных толщ здесь составляет 20-25 м3/т горючей массы, и в недрах бассейна до глубины 1800 м содержится около 2 трлн. м3 метана.
Метан - причина катастрофических взрывов и пожаров в шахтах.
Примеры:
31 марта 1995 г. взрыв метана на шахте «Воркутинская» унес жизни десяти шахтеров. Пробы воздуха, взятые за 17 минут до взрыва, не показали наличия газа в воздухе. На шахте «Зыряновская» (Кузбасс) от взрыва метана 2 декабря 1997 г. погибли 67 шахтеров. Жертвами подобной катастрофы, произошедшей на глубине 1100-1200м на шахте имени Скочинского в Донецке (Донбасс) в апреле 1998 г., стали 63 шахтера. В шахте в момент взрыва было 697 человек. Оставшихся в живых спасло то, что незадолго до катастрофы со стен забоя удалили пожароопасную угольную пыль.
На одной из угольных шахт Турции, в районе Зонгулак, в результате взрыва рудничного газа на глубине 350 м погибли 98 шахтеров, около 300 рабочих получили тяжелые ранения и увечья. За 40 лет на шахтах Зонгулака смерть унесла три тысячи человеческих жизней.
Техногенные газы интенсивно выделяются в результате окислительных процессов и самовозгорания пород в угольных отвалах. Из всех породных отвалов угольных шахт в атмосферу Земли ежегодно поступает 175 млн. тонн СО2, 23 млн. тонн СО, 2 млн. тонн SО3, 0,9 млн. тонн Н2S и 0,3 млн. тонн NO2. В середине 1980-х гг. в Кузбассе из 174 угольных отвалов 38 являлись горящими. Один горящий отвал средней величины выделяет в год 620-1280 тонн SO2; 11-30 тонн NO2; 330-500 тонн СО; 230-290 тонн Н2S. Загазованность прилегающих к отвалам территорий на расстоянии 2 км превышает ПДК в несколько раз.
В процессе проведения горных работ при взрывании 1 тонны взрывчатых веществ выделяется 40-50 м3 окислов азота.
Большое количество диоксида серы, оксидов углерода и азота, углеводородов и других веществ содержится в выбросах тепловых электростанций и металлургических производств, сжигающих угли и мазут, автотранспорта, а также химических, нефте- и газохимических предприятий. При производстве 1000 тонн серной или азотной кислоты на химических заводах выделяется в воздух 20 тонн окислов азота и сернистого газа. Область повышенной концентрации диоксида серы радиусом 20 км и высотой до 200 м существует в районе Астраханского газоперерабатывающего завода. На фосфорных заводах в воздух выбрасывается окись углерода, содержащая примесь фосфорина.
Значительное количество токсичных газов выбрасывает в атмосферу автомобильный транспорт. При этом он потребляет кислорода больше, чем его образуется порой над территорией района. Автотранспорт, работающий на этилированном (содержащим свинцовые добавки) бензине, и мусоросжигательные заводы выбрасывают в атмосферу диоксин - опаснейшее стойкое органическое соединение. Его практически невозможно уничтожить. Накапливаясь в организме человека, диоксин вызывает тяжелые заболевания, разрушает иммунную и нервную системы.
Загрязняющие вещества поступают в атмосферу из-за несовершенства производственных технологий и во время аварийных выбросов. Огромен ущерб, наносимый аварийными выделениями горючих газов на нефте- и газопроводах. Так, взрыв газа на продуктопроводе в Башкирии летом 1989 г. унес жизни почти тысячи пассажиров двух поездов.
Антропогенное загрязнение атмосферы достигло огромных масштабов и по некоторым позициям приближается к естественному поступлению газообразных веществ в воздух (табл.5).
Таблица 5
Соотношение между естественным и антропогенным
поступлением некоторых веществ в воздух

Вещество
Природное поступление, т/год
Антропогенное поступление, т/год

Озон
2х109
незначительно


Продолжение таблицы 5

Вещество
Природное поступление, т/год
Антропогенное поступление, т/год


Двуокись углерода
7x1010
1,5x1010

Окись углерода
-
2х108


Сернистый газ
1,42х108
7,3х107


Соединения азота
1,4х109
1,5х107


Взвешенные вещества
(770-2200)х 106
(960-2615) х 106



Газы поступают в атмосферу вследствие испарения жидкостей с поверхности земли. Если воды загрязнены, то над ними в зоне аэрации образуется облако пара этой загрязненной воды, представляющей собой смесь различных ингредиентов. Пар включает наиболее легкие, летучие вещества, содержащиеся в загрязненной воде. Пролитые на грунт нефть и нефтепродукты также частично испаряются и загрязняют атмосферный воздух. Над поверхностью нефти и нефтепродуктов формируется облако газообразных углеводородов.

СМОГ

«Одно из двух: или люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, или дым сделает так, что на Земле станет меньше людей».
Луис Баттан
Смог (англ. «smoke» - дым и «fog» - туман) - одно из опаснейших «завоеваний» цивилизации.
Примеры:
В 1257 году жители Лондона одними из первых испытали последствия загрязнения атмосферы, называемого «смогом». Многие лондонцы испытывали недомогание от загрязнения воздуха угольной пылью. В связи с этим король Эдуард I в 1276 г. был вынужден принять суровый закон, запрещающий сжигать уголь в английской столице. Даже был повешен один нарушитель закона. Но интересы экономики отодвинули на второй план природоохранные интересы. С XVII века уголь становится основным видом топлива, и Лондон вновь приобрел славу одного из самых задымленных городов мира.
Отрезвление пришло 5 декабря 1952 г. Лондон покрылся густым туманом, в котором содержалось огромное количество угольной копоти и сернистого газа (510 мг/м3 и выше). На этот раз смог стал причиной смерти четырех тысяч горожан, страдавших сердечно-сосудистыми заболеваниями.
В июле и августе 1970 года город Токио окутывал «фотохимический смог» - густая молочная дымка. Она образовалась вследствие воздействия ультрафиолетовых лучей солнца на накопившиеся в воздухе соединения оксидов азота, углеводорода и двуокиси серы. Только 18 июля к врачам обратились шесть тысяч токийцев с жалобами на головную боль, тошноту, жжение в глазах и подкашивание ног. В течение 1972-1978 годов от фотохимического смога погибли 395 токийцев.

ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ПЫЛЬЮ

Для промышленных и горнодобывающих районов характерно распространение отходов в виде угольной, породной, кварцевой, асбестовой и других пылей, загрязняющих атмосферу.
Обильное пылевыделение происходит при разработке месторождений карьерным способом с применением взрывных работ, особенно в засушливых и подверженных действию ветров районах. При взрывании 200-300 тонн взрывчатых веществ объём пылевого облака достигает 20-25 млн. м3. Общий объём образующейся при одном массовом взрыве пыли достигает до 300 тонн. Угольная пыль разносится ветром при транспортировке угля по железной дороге.
Минеральные частицы загрязняют воздушное пространство непродолжительное время, главным образом вблизи предприятий, оседая на почву, поверхность водоемов и других объектов. На более далекие расстояния распространяется действие техногенных пыльных бурь. Причиной их является ветровая эрозия почв, вызванная хозяйственной деятельностью человека. Так, в районе Арала в 1980-е годы бури ежегодно переносили с обнаженного морского дна площадью 29000 км2 от 90 до 140 млн. тонн соли и песка. Они оседали на огромном пространстве - от снежников Афганистана в юго-западном направлении до Белоруссии почти за две тысячи километров к северо-западу.
Твердые пылевидные частицы с поверхности Земли заносятся в атмосферу на значительную высоту. Так, пыль, поднятая тяжелой сельскохозяйственной техникой, обнаружена в тропосфере на высоте 10 км. Средняя продолжительность пребывания легкой примеси составляет около двух лет в стратосфере, 1-4 месяца в верхней тропосфере и 6-10 суток в нижней тропосфере. При таком времени существования примеси успевают распространиться на многие тысячи километров от тех мест, где они поступили в атмосферу.
Общая масса аэрозолей, выбрасываемых ежегодно в воздух в результате хозяйственной деятельности человека, составляет около 300 млн. тонн. При средней скорости 30-35 м/с западных потоков, наблюдаемых в верхней тропосфере и нижней стратосфере умеренных широт, аэрозоль успевает обогнуть земной шар за 10-12 суток. Скорость движения воздуха в меридиональном направлении значительно меньше зональной скорости. Вследствие этого из одной широтной зоны в другую, в том числе из северного полушария в южное, аэрозоль распространяется существенно медленнее, чем в зональном направлении.
Продолжительное пребывание в воздухе неосаждающихся пылевых примесей препятствует нормальному проникновению солнечных лучей.

РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Источник поступления в атмосферу искусственных радиоактивных веществ - разрабатываемые урановые месторождения, отходы атомной промышленности, ядерные взрывы, аварии на АЭС и пр.
Примеры:
Самое крупное антропогенное радиоактивное заражение атмосферы произошло во время чернобыльской катастрофы 26 апреля 1986 г. (см. ниже на стр. 90).
31 января 1995 г. в 11 часов 15 минут произошел выброс радиоактивной парогазовой смеси на территории НИИ атомных реакторов Минатома России в Димитровграде (Ульяновская область). Около тонны радиоактивной смеси с общей активностью до 100 милликюри вырвалось в атмосферу из кипящего под давлением реактора типа ВК-50. Реактор использовался для снабжения тепловой и электрической энергией института и близлежащего жилого массива. В результате выброса загрязнился производственный участок в 100 м2. Максимальная мощность дозы загрязнения составляла 7 миллирентген в час.
С отходами атомной промышленности в атмосферу попадают изотопы 131I, 133Хе, 85Кг и др.; с продуктами ядерных взрывов - 14С, 3H, 131I, 90Sr, 137Сs, 144Се, 95Zr и др. Большая часть их соединяется с аэрозольными частицами, переносится воздушными потоками на значительные расстояния, оседает в поле силы тяжести и вымывается осадками. Во время ядерных взрывов в атмосфере, производимых Китаем, радиоактивные примеси, которые переносило воздушными течениями, выпадали на территории России.
Максимальные значения радиоактивности 90Sr отмечались весной 1963 г. в Северном полушарии. Здесь в течение ряда предшествующих лет проводились массовые испытания ядерного оружия в атмосфере. В Южном полушарии содержание 90Sr достигло максимума примерно на полгода позже, а значения радиоактивности были в несколько раз меньше по сравнению с таковыми в Северном полушарии.
По данным специалистов и экспертов Национальной академии США, при взрыве ядерных боеприпасов общей мощностью 104 Мт могут произойти следующие изменения в природной среде:
а) выбросы оксидов азота в стратосферу будут сопровождаться уменьшением общего содержания озона на 30-70%;
б) увеличение притока ультрафиолетовой радиации существенно снизит продуктивность сельского хозяйства;
в) радиоактивные излучения нанесут большой урон всему живому на Земле, вызовут рост заболеваний раком и генетических болезней.

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ

В промышленных зонах загрязняющие атмосферу диоксиды серы, оксиды углерода и другие вещества, растворяясь в атмосферной влаге, возвращаются на землю в виде кислотных дождей. Кислотные дожди пагубно влияют на здоровье людей, снижают плодородие почв, вызывают гибель лесов, ускоряют коррозию металлических конструкций. Они, в частности, повинны в безжизненности 14 тысяч озер Канады, загрязнении около 85 тысяч озер и 100 тысяч километров рек в Швеции. Ежегодный ущерб, наносимый кислотными дождями, оценивается в миллиарды долларов.
В 1970-е гг., чтобы уменьшить загрязнение воздуха, на предприятиях-загрязнителях стали возводить высокие дымовые трубы. Это значительно улучшило качество воздуха непосредственно в конкретном районе, но вызвало перенос загрязнений на дальние расстояния, в частности, через национальные границы. Воздушные потоки переносят загрязняющие вещества из одних слоев атмосферы в другие, и кислотные осадки выпадают за сотни и тысячи километров от места выброса соответствующих газов.
Неэквивалентный трансграничный обмен кислотными дождями сделал весьма уязвимой экологическую безопасность соседних государств. Например, в 1991 г. из России на Украину поступило 25 тыс. тонн сернистых соединений. А на территории России выпало 405 тыс. тонн соединений серы, принесенных из Украины. Из США ветрами переносится свыше половины кислотных осадков, поражающих территорию Канады. Швеция получает около 70% загрязнения со стороны Великобритании, ФРГ и других соседей.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ

Накапливающиеся в нижних слоях атмосферы углекислый газ и другие газы окутывают Землю наподобие парниковой пленки. Вызываемый ими «парниковый эффект» проявляется в следующем. «Парниковые» газы не поглощают солнечное излучение в оптическом диапазоне, поэтому
большая часть солнечной радиации достигает земной поверхности и нагревает ее. В то же время «парниковые» газы не пропускают в обратном направлении тепловое (инфракрасное) излучение Земли. Это приводит к повышению температуры в нижних слоях атмосферы планеты. «Парниковый эффект» на 45% обусловлен углекислым газом, на 23% - метаном, на 19% - фреоном, на 3% - закисью азота.
Вопрос о возможном влиянии углекислого газа на тепловой бюджет системы «атмосфера - земная поверхность» возник более ста лет назад. Появившаяся в 90-х гг. прошлого столетия гипотеза Аррениуса-Чемберлена связывала изменения климата с колебаниями содержания в атмосфере углекислого газа. И, в частности, объясняла ими происхождение ледниковых периодов.
Многие тысячелетия средняя температура на планете держалась на уровне + 15 °С. За последние 100 лет она выросла у поверхности Земли на 0,5-0,6 градусов. Ученые считают, что в этом повинен и человек. В результате его хозяйственной деятельности в атмосфере растет содержание углекислого газа. Ныне процессы выброса парниковых газов и потепления климата идут очень быстро. Каждый год в атмосферу попадает более 7 млрд. тонн «техногенного» углерода: 5,4 млрд. тонн его выбрасывается ежегодно при использовании минерального топлива. Еще до 2,6 млрд. тонн добавляет уничтожение лесов.
Потепление климата на планете было замечено в 60-х годах прошлого века. Сто лет назад, в доиндустриальный период, на миллион частей воздуха по объему приходилось 280 частей двуокиси углерода. В конце 1980-х годов этот показатель возрос до 348. Он может удвоиться до 560 между серединой и концом XXI века. По оценке ученых, к 2050 г. температура нижней части атмосферы может повыситься на 2,5 градусов. Природная среда, видимо, не сможет приспособиться к столь резким переменам. В результате этого может измениться циркуляция атмосферы, и на месте плодородных земель возникнут пустыни. Для России, 60% территории которой составляет зона вечной мерзлоты, возрастет риск подтоплений.
В 1991 году ученые подсчитали «вклад» каждой страны в производство «парниковых газов». Так, почти две трети выбрасываемой в атмосферу планеты углекислоты приходится на такие страны, как США (21,8%), бывший СССР (15,8%), Китай (11,2%), Япония (4,8%), Германия (4,3%), Индия (3,1%) и Великобритания (2,5%).
Учитывая огромный экологический риск, таящийся в «парниковом эффекте», Международная конференция (Буэнос-Айрес, Аргентина, 1998 г.) приняла решение о снижении экономически развитыми странами к рубежу XXI века выброса двуокиси углерода в атмосферу с нынешних 3,5
тонны (в расчете на одного человека) до 1 тонны в год. Участники конференции договорились о квотах на выброс углекислоты для каждой из стран. В частности, до 2012 г. страны Европейского Союза и Швейцария должны снизить выброс парниковых газов по сравнению с 1990 годом на 8%, США - на 7%, Япония - на 6%. Учитывая, что Россия в связи с экономическим спадом загрязняет атмосферу на 20-25% меньше, чем раньше, ее обязали удержаться в исходной точке.

ОЗОНОВЫЕ ДЫРЫ

Основная масса озона в атмосфере расположена на высоте от 10 до 50 км. Максимум его концентрации отмечается на высоте 20-25 км. Здесь озоновый слой составляет по объёму менее 1/1000000 доли земной атмосферы. Но его экологическая роль огромна. Поглощая большую часть вредного ультрафиолетового излучения Солнца, озоновый слой выполняет роль экрана, предохраняющего живые организмы от губительного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации. Земную поверхность достигают только те ультрафиолетовые лучи, которым мы обязаны загаром (см. часть 1).
В 1985 г. английский ученый Джозеф Фарман и японский ученый Сигэру Тюбати первыми обнаружили разрыв озонового слоя над Антарктикой. За 7 лет содержание озона в «дыре» уменьшилось более чем вдвое. Это вызвало тревогу в мире. Затем «озоновые дыры» наблюдались над Арктикой и другими районами. В связи с этим проблема «озонового слоя» стала одной из острых глобальных проблем человечества. На планете есть места, где слой озона уменьшился на 3%.
По мнению ряда ученых, эти разрушения озонового слоя - следствие поступления в атмосферу фреонов, хлорфторуглеродистых соединений, применяемых в качестве аэрозолей, хладагентов и в производстве пластмасс, а также при обогащении руд цветных металлов. Исследования НАСА показали: одна молекула газа, используемого в кондиционерах автомобилей, разрушает десятки тысяч молекул озона. Пропорционально уменьшению озона возрастает ультрафиолетовая радиация, вызывающая у человека рак кожи. Сокращение озонового слоя на 1% вызывает ежегодный рост раковых заболеваний кожи на 6%. При этом снижается продуктивность сельского хозяйства, Мирового океана и т.д.
Некоторые исследователи считают, что выбросы фреонов играют второстепенную роль, и связывают снижение устойчивости озонового слоя с полетами сверхзвуковых самолетов и запусками ракет, увеличивающими поступление водорода в верхние слои атмосферы. Водород рассматривается как катализатор процесса.
Около 10% общего количества озона содержится в нижней части атмосферы. Здесь озон играет роль загрязнителя. При больших концентрациях он воздействует на дыхательные пути, раздражает глаза, может нарушать рост растений и воздействовать отрицательно на различные материалы (резину, ткани, краски и др.), вызывая их старение. Озон в тропосфере, а также метан, окислы азота и хлорфторметаны (хлорфторуглероды), поглощая длинноволновую радиацию атмосферы, способствуют образованию в тропосфере тепличного эффекта, нагревая ее и охлаждая стратосферу.

КОСМИЧЕСКИЙ «МУСОР»

В процессе антропогенной деятельности засоряется и околоземное космическое пространство. По некоторым данным, количество антропогенного «мусора» в нем составляет около 3000 тонн. В основном это осколки приблизительно 3 тысяч разрушившихся последних ступеней ракет, отработавших спутников. Наибольшая плотность наблюдается на высоте около 800 км, где в полосе шириной 10 км находится до 200 обломков.
Осколочный «мусор» представляет угрозу для космических кораблей и экипажей больше, чем метеориты. Он может оставаться на орбитах сотни, тысячи и миллионы лет. Метеориты часто повреждают поверхность космических кораблей, но они представлены частицами размером не более миллиметра и состоят из материала, похожего на песок. Техногенные осколки, вращающиеся с огромной скоростью вокруг Земли, достигают размеров теннисного мяча. Такие осколки могут повредить обшивку спутника. На низких орбитах металлические осколки меньше сантиметра летят с относительной скоростью 10 км/с. Они могут причинить вред оболочке корабля и привести к гибели космонавта.

ВАРИАЦИИ КЛИМАТА ЗЕМЛИ

В результате химического загрязнения атмосферы, «парникового эффекта» и разрушения озонового слоя меняется климат планеты. По прогнозам специалистов, если современные тенденции в развитии энергетики сохранятся, то к середине будущего века рост температуры может привести к непредсказуемым изменениям климата Земли.
Самое серьезное последствие ожидаемого потепления - повышение уровня Мирового океана. Если потепление в районе полюсов будет больше, чем в других частях света в 2-3 раза, уровень морей должен повыситься на 25-140 см. При подъеме их уровня, соответствующем верхней части этого интервала, будут затоплены низкорасположенные прибрежные города и сельскохозяйственные районы. При этом будет замедлено действие «атмосферного теплового двигателя», который приводится в движение за счет разности между экваториальной и полярной температурами. Это может изменить распределение осадков, направления господствующих ветров и океанических течений. Некоторые районы станут суше, в других возрастет увлажнение. Границы сельскохозяйственных культур и лесов могут передвинуться в более высокие широты.
Поскольку современное сельское хозяйство формировалось в определенных климатических условиях Земли, которые практически не менялись с момента его зарождения, любые климатические изменения окажут серьезное воздействие на сельскохозяйственное производство. Метеорологические модели прогнозируют снижение влагообеспеченности почв в период вегетации растений из-за того, что увеличиваются испарения в таких сельскохозяйственных районах мира, как центральные районы Северной Америки и зернопроизводящие районы бывшего СССР. А воздействие потепления океанов на морские экосистемы и пищевые цепи просто неизвестны.
Сочетание положительных аномалий температуры и осадков будет способствовать формированию катастрофических селей в очагах формирования гляциальных и гляциально-дождевых селей (Хибины, Центральный Кавказ, Средняя Азия).

КОМПЛЕКСНОЕ АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ

Наибольшее комплексное воздействие на геосферы происходит в результате крупных промышленных катастроф и военных действий.

ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ КАТАСТРОФА

Крупнейшая в мировой истории промышленная авария произошла 26 апреля 1986 г. в 01 час 23 минуты 40 секунд (по московскому времени) на 4-м блоке Чернобыльской АЭС (ЧАЭС). Авария повлекла за собой тяжелые последствия для людей и природы.
ЧАЭС расположена в густонаселенном регионе, в 160 км к северо-востоку от Киева. На момент аварии в активной зоне было около 205 тонн ядерного топлива. Температура под 7 тысяч градусов превратила аварийный реактор в вулкан, из которого наружу вытекала расплавленная лава. Высота радиоактивного выброса достигала 2 км. Взрыв разнес по всему блоку и за его пределы осколки графита и мельчайшую радиоактивную пыль. С площадки перед ЧАЭС было вывезено 25 тыс. м3 грязного грунта - его снимали радиоуправляемые бульдозеры.
В составе выброса преобладали короткоживущие радионуклиды - йод-131 и др. Из долгоживущих радионуклидов преобладал цезий-137 (табл. 6).



Таблица 6
Оценка изотопного состава выброса аварийного блока ЧАЭС

Изотоп
Активность выброса, Мки, 26 апреля 1986 г.
Изотоп

Активность выброса, Мки, 26 апреля 1986 г.



Ксенон-133
5
Церий-141
0,4


Криптон-85

Церий-144
0,45

Йод-131
4,5
Стронций-89
0,25


Теллур-132
4
Стронций-90
0,015


Цезий-134
0,15
Плутоний-238
0,1х10-3


Цезий-137
0,3
Плутоний-239
0,1х10-3


Молибден-99
0,45
Плутоний-240
0,2х10-3


Цирконий-95
0,45
Плутоний-241
0,02


Рутений-103
0,6
Плутоний-242
0,Зх10-6


Рутений-106
0,2
Кюрий-242
0,003


Барий-140
0,5
Нептуний-239
2,7




Самое большое загрязнение стронцием-90 и плутонием-239 обнаружено в радиусе 30 км от места аварии. В реке Припять и на отдельных участках течения Днепра было выявлено загрязнение свинцом, использовавшимся для аварийного тушения 4-го блока ЧАЭС с вертолетов.
Радиоактивная струя, бившая из жерла реактора, выбросила в атмосферу около 50 тонн ядерного топлива. Это радиоактивное вещество по объему в десять раз превышает радиационный выброс атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму в августе 1945 г.
По небу поплыли облака, разносящие более 10 мега-кюри (Мки). Радиоактивные выпадения были зарегистрированы на удалении более 2 тыс. км от ЧАЭС и затронули в той или иной степени территорию около 20 государств. На юге радиоактивное облако достигло Греции и Югославии, на севере - Швеции, на западе - Германии, Польши и Австрии.
Территория четырех областей России, восьми областей Украины и пяти областей Белоруссии, общей площадью в 131 тыс. км с населением около 4 млн. человек, в т.ч. около 1 млн. детей, была загрязнена цезием-137 с плотностью выпадений свыше 1 Ки/км2 (табл. 7).

Таблица 7
Радиоактивное загрязнение территории стран СНГ
в результате чернобыльской катастрофы

Страна
Площадь, км2
Итого



Плотность загрязнения цезием-137, Ки/км2



1-5
5-15
15-40
более 40


Россия
39280
5450
2130
310
47170

Украина
3400
1990
820
640
37450

Белоруссия
29920
10170
4210
2150
46450

Итого
103200
17610
7160
3100
131070





В результате взрыва пострадало в той или иной степени 3 млн. людей (от трех до десяти тысяч человек умерло в 1986-1995 гг.), радионуклиды заразили почву, воды.
На сохранившемся 3-м блоке ЧАЭС из 1100 помещений более 60% набрались радиации в сотни раз больше нормы. В нижних этажах плескалось несколько тысяч тонн радиоактивной воды.
После аварии из более 300 тыс. м3 бетона и 7 тыс. тонн металлоконструкций был смонтирован «саркофаг», в котором лежит от 130 до 190 тонн ядерного топлива. Проектный запас жизни «саркофага» - 30 лет. В 1991 г. он выдержал 3-балльное землетрясение, но спустя еще 5 лет, он «светил» до 4000 рентген. «Саркофаг» постепенно разрушается. Бетон и железо разъедают вредные окиси; 4-й блок и саркофаг подтапливаются грунтовыми водами. В водах, размывающих топливосодержащие массы, растет концентрация цезия, изотопов урана и плутония.
В 1986-1989 гг. были проведены работы по дезактивации 944 населенных пунктов и 17,8 тыс. км2 территории, прилегающей к ЧАЭС. Было вывезено около 1,7 млн. км3 загрязненного и ввезено 2,8 млн. км3 чистого грунта.
Катастрофические последствия аварии на ЧАЭС были усугублены тем, что руководство СССР сознательно скрыло от населения пораженных радиоактивностью районов действительные размеры аварии и воздействие осадков на здоровье людей. Первые карты радиоактивного заражения по Украине и Белоруссии были опубликованы лишь в 1989 г., по России - в 1990 г.
Официальной причиной чернобыльской катастрофы считается «несовершенство систем защиты и безопасности реактора, крайнее маловероятное стечение обстоятельств, а также нарушение порядка и режима эксплуатации, допущенное персоналом четвертого энергоблока...». Однако специалисты Объединенного института физики Земли РАН пришли недавно к иному выводу. По их мнению, четвертый энергоблок, под которым пересекаются два глубинных разлома в земной коре; был разрушен локальными подземными толчками, произошедшими под площадкой ЧАЭС. Непосредственно под четвертым энергоблоком они достигали 10-11 баллов, а на других энергоблоках - 5-6 баллов. Если этот вывод получит дальнейшее подтверждение, то причина аварии - в ошибке проектировщиков и геологов-изыскателей, не учитывавших фактор сейсмической опасности при выборе площадки под ЧАЭС. Это реабилитирует персонал четвертого блока ЧАЭС и в то же время укажет на существование реального риска разрушения саркофага, в который помещена разрушенная ядерная энергетическая установка.
В 1998 г. на российских АЭС работало 13 энергоблоков, запущенных в 1970-е годы. Ресурс атомных реакторов был рассчитан на 30 лет. В Томской области работает два реактора - прототипы чернобыльского, только более древние.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВОЙН
И ГОНКИ ВООРУЖЕНИЙ

Меньше войн - меньше разрушений и загрязнений природной среды.
Войны, к несчастью для человечества, - непременный фактор его истории. За последние 3400 лет только около 250 лет были мирными. XX век омрачили более 500 крупных войн, в том числе - две мировые войны. За XIX и XX вв. в войнах убито более 165 млн. человек. Великая Отечественная война (1941-1945 гг.) унесла жизни более 26 млн. советских людей.
В течение последних 54 лет и до середины 1990-х годов на земном шаре в среднем на год приходилось лишь три дня без войны. В ходе около 300 только крупных войн и вооруженных конфликтов погибло больше людей, чем во время второй мировой войны. Последние годы - также не лучшие для планеты.
Военные конфликты наносят огромный ущерб природе - естественной среде обитания человечества. Они - мощный источник механического разрушения, химического и радиоактивного загрязнения природной среды. Ни в один из веков природе не были нанесены такие жестокие раны, какие нанесли ей атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, напалмовые пожарища во Вьетнаме и др.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОЙН И ГОНКИ ВООРУЖЕНИЙ НА НЕДРА

Военные действия изымают громадные пространства из сферы продуктивной мирной деятельности, выводят из оборота плодородные земли, пожирают огромные количества дефицитного минерального сырья. Первая мировая война велась в Европе на территории 200 тыс. км2; вторая - охватила 3,3 млн. км2. Общая длина военных укреплений на территории СССР за годы Великой Отечественной войны втрое превысила расстояние между восточными и западными границами страны.
Огромные площади используются для испытания оружия массового уничтожения, в первую очередь, ядерного. Гигантские территории занимают полигоны в России, Неваде, Синьцзяне, Казахстане и других странах. Так, размеры Дагвейского полигона испытаний химического оружия в штате Юта (США) составляют 5 тыс. км2. В 1993 г. после аварии на химическом заводе оборонного объекта Томск-7 радиационное заражение вывело из оборота около 600 гектаров угодий почв.
Войны разрушают землю. Во время Второй мировой войны были уничтожены огромные территории городских площадей и сельскохозяйственных угодий, посевов и леса. Во Вьетнаме (1964-1975 гг.) США применили 230 млн. артиллерийских снарядов, 20 млн. авиабомб, миллионы ракет и гранат общим весом 14,3 млн. тонн. Это почти вдвое превышает тротиловый эквивалент взрывчатых материалов, использованных США в период Второй мировой войны. В результате образовалось 10-15 млн. безжизненных кратеров глубиной 6 - 9 м, произошло перемещение почвы и подпочвы общим объемом 3 млрд. м3, нарушился гидрогеологический режим земель, изъято из оборота 20% сельскохозяйственной площади Вьетнама.
Огромные кратеры образуются при испытании ядерного оружия (рис. 6).
В XX веке в военных действиях участвовали сотни тысяч самолетов, танков, артиллерийских установок, боевых кораблей; миллионы автомобилей и тягачей. Военные армады топтали землю сапогами, утюжили танками, дырявили бомбами и снарядами; вспарывали траншеями окопов, лабиринтами подземных оборонительных сооружений, шахтами стратегических ракет.
Поверхность Земли засоряют выведенная из строя боевая техника, осколки бомб, снарядов, противопехотных мин. На землю падают остатки ракет. В Капустином Яре и Плесецке вокруг полигонов разбросано до 20 тыс. тонн отделившихся частей ракет, загрязнивших 9 млн. гектаров земли. Они содержат химически опасные вещества, переходящие в почвы, непосредственно угрожают жизни людей. Так, в Гурьеве, в результате падения остатков ракеты, были уничтожены два жилых дома, погибли 14 человек.
Во время «холодной войны» территории к западу от Москвы, в частности, отроги Валдая, были нашпигованы стратегическими ракетными точками. В них было множество подземных переходов, бункеров, пулеметных капониров. Карьеры, из которых брали стройматериалы для подсыпки, загубили тысячи гектаров земли. После подписания договора ОСВ горловины ракетных шахт были взорваны, оборудование вывезено. Но сами сооружения, захламленные миллионами тонн железа, бетона и кирпича, остались.
Ядерные испытания провоцируют искусственные землетрясения, извержения вулканов, разломы, оползни, обвалы, наводнения и т.п. Так, после ядерных испытаний США в Неваде появлялись поверхностные разломы, начинались извержения вулканов (в Никарагуа через 3 мин 33 с после взрыва). Через 2 месяца после французского ядерного испытания (2 мегатонны) на атолле Мурророа произошло землетрясение в Мексике. Землетрясения происходили также в городе Фернбелле (Калифорния) - после испытания ядерного оружия США (26 марта 1992 г.), в Киргизии - после испытания ядерного устройства у озера Лобнор Китаем (20 мая 1992 г.) и т.д.
В мае 1995 г. штурмовик Су-25 запустил ракету над полигоном в Воронежской области. Но она перешла в неуправляемый полет и взорвалась в 30 метрах от людей, работавших в огороде (ранив одного из них), и в четырех с половиной километрах от Нововоронежской АЭС. На месте взрыва образовалась воронка диаметром пять метров и глубиной около двух метров. Если бы ракета отклонилась еще на два градуса, удар пришелся бы по АЭС.
Государствами, обладающими мощным военным потенциалом, разрабатываются различные виды оружия массового поражения, в том числе - тектоническое оружие, способное вызвать разрушительные «наведенные» землетрясения и извержения вулканов на территории противника. Имеются веские основания полагать, что некоторые известные землетрясения были вызваны подземными ядерными взрывами. Например, в 1970 г. землетрясение в асейсмичном районе Лос-Анджелеса (США) было вызвано ядерным взрывом, произведенным на полигоне в 150 км от города. Считается, что землетрясения 1976 и 1984 гг. в поселке газодобытчиков Газли (Узбекистан), произошедшие в течение двух недель после ядерных испытаний в Семипалатинске (Казахстан), также имели искусственную природу.
С испытанием ядерного оружия связано заражение горных пород литосферы. С 1963 по 1993 гг. на территории России было произведено 79 подземных ядерных взрывов. Они привели к образованию радиоактивных стеклообразных масс на глубинах 600-2800 м. Антропогенные радиоактивные осадки обнаружены в илах на шельфах и дне океанских впадин. Опасность для недр представляют могильники радиоактивных отходов.
Во время боевых действий происходит геохимическое загрязнение почв нефтепродуктами, высокотоксичными ядохимикатами и тяжелыми металлами. Нефть изливается из взорванных нефтепроводов, резервуаров нефтеперерабатывающих заводов. Во время вьетнамской войны США опустошили химическими веществами 12% территории Южного Вьетнама.
Противоборствующие государства произвели огромное количество боевых отравляющих веществ. На территории России в наиболее обжитых районах хранится 40 тыс. тонн боевых отравляющих веществ. Они содержат иприт, люизит, зарин и другие газы. Этого количества достаточно для того, чтобы 3,4 миллиона раз умертвить все население России. После подписания Россией «Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении» (1993 г.) химическое оружие, хранящееся в стране, должно быть уничтожено, но для этого у России нет средств.
Войны резко нарушают естественный жизненный цикл человечества. Они приводят к массовой гибели людей, последним пристанищем которых обычно является земля. В блокадном Ленинграде в конце 1941 г., когда голод и холод стали косить тысячи обессиливших ленинградцев, основным видом захоронения стало траншейное - на Серафимовском и Пискаревском кладбищах. На последнем с 16 декабря 1941 г. по 1 мая 1942 г. только для гражданских было вырыто 129 траншей в 6 метров шириной и 6 метров глубиной, протяженностью 180 м каждая. Под братскую могилу использовали и песчаный карьер на Богословском кладбище. Его заполнили в 5-6 дней шестьюдесятью тысячами трупов. К имевшимся братским могилам протяженностью более 20 км дополнительно вырыли 96 углубленных братских могил общей протяженностью 6420 м. По неполным данным, с 1 июля 1941 г. по 1 июля 1942 г. было захоронено 1 миллион 93 тысячи 695 ленинградцев. С наступлением тепла начались провалы в братских могилах. В землю захоранивали и пепел, когда все трупы стали сжигать.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОЙН И ГОНКИ ВООРУЖЕНИЙ НА ГИДРОСФЕРУ

Во время войн разрушают плотины, что вызывает искусственные наводнения и влечет гибель огромного количества людей. Так, во время франко-голландской войны (1672-1678 гг.) французские войска под командованием Людовика XIV проводили карательные операции на территории Голландии. Чтобы затруднить продвижение французских войск, голландцы намеренно затапливали собственную территорию. Во время Второй японо-китайской войны (1937-1945 гг.) японское вторжение в Китай в июне 1938 г. вынудило китайцев взорвать плотину Хуанькоу на Желтой реке. В результате наводнения были затоплены и уничтожены почвенный слой и посевы на площади в несколько миллионов гектаров; несколько сот тысяч человек утонуло.
В результате обстрела кораблей, танкеров и нефтепромыслов загрязняются нефтью и нефтепродуктами моря и океаны, наземные водоемы и реки. В них сбрасываются боеприпасы, химическое оружие, ракетное топливо и другие загрязнители. Во время ирано-иракской войны (1981-1990. гг.) уничтожались флора и фауна пустынь; нападения на нефтеналивные танкеры, уничтожение нефтеперерабатывающих заводов и нефтехранилищ значительно загрязняли воды Персидского залива.
Дно морей и океанов становится кладовой военной техники, артиллерийских снарядов и бомб, военных самолетов, атомных подлодок и их реакторов, твердых и жидких радиоактивных отходов и т.д.
После окончания Второй мировой войны, в 1946-1947 годах, государства-победители - США, Великобритания и СССР - затопили в водах нескольких морей немецкие трофейные боеприпасы с отравляющими и взрывчатыми веществами. В Балтийском море было затоплено 40 тысяч бомб, снарядов, контейнеров германского производства с ядовитой начинкой общей массой около 12 тыс. тонн. На дно моря попали иприт, соединения, содержащие мышьяк и др.
Моря заражаются радиоактивными отходами. Так, США затопили у входа в залив Сан-Франциско боевой корабль, использовавшийся во время испытаний ядерного оружия на атолле Бикини. Здесь же затоплены 47,5 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами. В результате коррозии контейнеры дали утечку плутония и цезия, период распада которых исчисляется тысячелетиями. К 1993 г. Советский Союз и Россия захоронили в морях Ледовитого океана 16 ядерных реакторов, 6 из них с отработанными топливными стержнями.
Не менее опасно заражение морских вод. Так, после Великой Отечественной войны в Балтийском море было затоплено в цементных контейнерах 7 тыс. тонн химического оружия (мышьяка). Его хватило бы, чтобы отравить все население Земли. Уже в 1950-е гг. началась утечка ядовитого вещества из бомб.
В Двинской губе Белого моря каждое лето на берег выбрасываются миллионы морских звезд. С 1975 г. в Белое море сбрасывались боевые вещества, содержащие тетраэтилсвинец и еще более 170 ядовитых для людей и животных компонентов. Экологи объясняют этим тайну массовой гибели морских звезд, крабов и тюленей. В декабре 1989 г. в Кандалакшский залив Белого моря в аварийной ситуации было сброшено 12 тонн ракетного топлива (окислителя).
После 1945 г. в СССР было изготовлено около 160 тыс. тонн отравляющих веществ. 120 тыс. тонн из них, по мнению экологов, уничтожено небезопасными способами - сожжено или затоплено. В Белое, Баренцево, Охотское и Японское моря сброшено 40 тыс. тонн химического оружия. Еще 40 тыс. тонн захоронено под землей. Это - фосген, иприт, люизит и др. соединения.
Согласно Лондонской конвенции 1972 года, подписанной СССР и другими ядерными державами, захоронение ядерных отходов в океане полностью запрещено. Но радиоактивные вещества попадают в морские воды разными путями. Один из них связан с авариями атомных подводных лодок. В 1963 г. в Атлантическом океане затонула американская подлодка «Трешер» с экипажем в 129 человек. Остатки ее были найдены более чем в 200 милях восточнее Бостона. А в 1966 г. у берегов Ирландии выловили деталь подводной лодки с надписью «радиоактивно». Реактор «Трешер» до сих пор покоится на дне океана.
В конце февраля 1968 г. в Тихом океане, к северо-западу от о. Гуам, взорвалась советская подводная лодка-ракетоносец № 574. Американцы обнаружили ее на глубине 5 тыс. м. До 1980 г. СССР и США потеряли по 2 ядерные подводные лодки. Позже были и другие потери. 1 июня 1983 г. из-за технической неисправности затонула американская подлодка класса «Чарли-1». На ее борту находились торпеды с ядерными боеголовками и крылатые ракеты. 3 октября 1986 г. загорелась и затонула американская подлодка типа «Янки-1» с 16 баллистическими ракетами на борту (каждая с 2 боеголовками). В том же 1986 г. в тысяче километров к северу от Бермудских островов в результате пожара на борту затонула советская атомная подлодка с баллистическими ракетами. Другая советская подлодка класса «Майк» загорелась и затонула 7 апреля 1989 г. Она имела на борту торпеды с ядерными боеголовками и крылатые ракеты.
По оценкам, в начале 1990-х гг. на дне океанов оказались 50 ядерных боеголовок и 11 ядерных реакторов от подводных лодок.
В 1965 г. в Тихом океане, примерно в 320 км от о. Окинавы, с палубы американского авианосца «Тикондерога» скатился истребитель «Скайхок» А-4Е с водородной бомбой мощностью в одну мегатонну. Самолет и бомба легли на дно на глубине 4800 м. Японцы случайно узнали об этом, спустя почти четверть века. За прошедшие годы боеголовка подверглась эрозии, и радиоактивная «течь» в океане уже началась.
В 1968 г. в северо-западной Гренландии разбился американский стратегический бомбардировщик Б-52 с четырьмя водородными бомбами на борту. В месте его падения произошло радиоактивное заражение льда и снега. В 1976 г. в Охотском море потерпел катастрофу и упал в воду советский стратегический бомбардировщик. На его борту находились две ядерные бомбы.
В моря сбрасываются жидкие радиоактивные отходы (ЖРО), получаемые при разделке списанных атомных подлодок. Переработка одной тонны ядерного топлива дает 1250 литров высокоактивных и на порядок больше низкоактивных отходов. Но хранить их негде. По этой причине в конце 1993 г. ЖРО слили в Японское море.
На суше речные и грунтовые воды загрязняются радиоактивными сточными водами, вырабатываемыми военными объектами. Например, производственным объединением «Маяк» в Челябинске-65 (ныне Озерск) в 1949-1952 гг. сброшено в верхнем течении р. Течи 76 млн. м3 радиоактивных сточных вод. Ныне продолжается слив жидких радиоактивных отходов в озеро Карачай. Под озером на глубине 100 м образовалась подвижная линза (объёмом 5 млн. м) радиоактивных тяжелых солей, просочившихся через донные отложения. «Линза» движется со скоростью около 80 км/год в сторону водораздела рек Тобол-Иртыш-Обь.
В Северодвинске (Белое море) до начала 1990-х годов все радиоактивные отходы, производимые на военном заводе «Звездочка», топились в море. После подписания Россией Лондонской конвенции этот способ захоронения стал невозможен. На заводе остались списанные атомные подлодки, ожидающие утилизации. Некоторые из них с уже разгерметизированными реакторами.
Во время военных действий активно загрязняются нефтью воды Мирового океана и морей. Так, в ходе войны между Ираном и Ираком американскими ракетами и авиабомбами в Персидском заливе были атакованы 470 танкеров. 156 из них получили серьезные повреждения, сопровождавшиеся крупными разливами нефти. В воды залива вытекала нефть и с нефтепромыслов иранского района Ноуруз, пострадавшего в ходе ирано-иракского конфликта.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОЙН И ГОНКИ ВООРУЖЕНИЙ НА АТМОСФЕРУ

Атмосферу загрязняют выхлопные газы мобильной боевой техники - самолетов, танков, бронемашин и др., дымы военных кораблей, заводов и пожарищ, вызванных бомбардировками городов, танкеров, нефтехранилищ и нефтепроводов. Содержащаяся в них сажа активно поглощает солнечное излучение, в результате чего нагреваются верхние слои атмосферы, увеличивается испарение и уменьшается количество осадков. В различных частях планеты происходят пожары на складах боеприпасов, сопровождающиеся также сильной задымленностью атмосферы. При испытании ракетной техники в верхнюю часть атмосферы выбрасываются высокотоксичное топливо, вода, азот, углекислый газ, окислы алюминия.
В знаменитой песне Марка Бернеса на слова Расула Гамзатова говорится, что солдаты, не вернувшиеся с войны, «превратились в белых журавлей». «Белыми журавлями» улетали в небо дымы крематориев Освенцима, Дахау и других лагерей смерти Второй мировой войны, унесших более 9 млн. жизней - мужчин, женщин, детей. В блокадном Ленинграде, в пик массовой смертности истощенных голодом людей, город не успевал готовить траншеи для братских могил. Трупы стали сжигать в заводских печах. С 1 июня 1942 до 1 января 1943 г. было кремировано 109925 трупов. А впереди был еще год голодной блокады!
Атмосфере угрожает радиологическое заражение. В 40-е и 50-е гг. в США разрабатывалось радиологическое оружие, основанное на рассеивании в воздухе радиоактивных газов и аэрозолей. Утечка радиоактивного трития произошла в 1989 г. близ города Дейтона (штат Огайо, США) в лаборатории ядерного оружия.
Губительны для Земли тепловое излучение, ударная волна и радиация ядерных .взрывов - они выводят из природного равновесия все геосферы.
Гидравлический удар взрывной волны смещает приповерхностные горные породы. С 1958 по 1962 г США проводили ядерные испытания в атмосфере на атолле Джонстон, расположенном почти в самом центре Тихого океана. В результате поверхностный слой кораллового песка стал радиоактивным. После атомных взрывов над Хиросимой, Нагасаки, после американских ядерных испытаний над островом Бикини радиоактивный пепел выпал на землю и в реки, в Тихий океан. Проведенные над Бикини 27 мощных ядерных взрывов, превратили цветущий остров в пустыню. Через 20 лет повышенная радиоактивность была установлена в местах, отдаленных от лагуны, и любой предмет, опущенный в воду, становился радиоактивным. На дне лагуны скопился радиоактивный ил. После ядерных испытаний в атмосфере, проведенных Китаем в начале января 1972 г., почти в 400 раз по сравнению с нормой возросла радиоактивность над Японией.
Человечество подошло к черте, за которой стоит бездна с непредсказуемыми экологическими последствиями. Военно-промышленный комплекс является потенциальным источником химического и радиационного заражения недр. Накопленное в мире ядерное оружие способно несколько раз разрушить Землю. Общая мощность его более чем в миллион раз превышает мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму 6 августа 1945 г.
Войны и вооружения поглощают огромные количества дефицитного минерального сырья: 5-6% добываемой в мире нефти; более 11% всей производимой в мире меди, 8% - свинца, 6% - никеля, алюминия, цинка и серебра. Мир испытывает дефицит пресной воды, но и ее в значительных количествах поглощают войска. Интенсивная добыча минерального сырья на нужды военной промышленности сама по себе наносит недрам, гидросфере и атмосфере огромный геоэкологический ущерб.

ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННАЯ СИСТЕМА
г. МОСКВЫ

ПРИРОДНАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА ГОРОДА

Основная территория Москвы лежит на высоте 30-35 м над уровнем Москвы-реки и 150 м над уровнем моря. 50% территории города относится к зоне геоэкопогического риска. В столице находится около семидесяти химически опасных объектов и 100 взрывоопасных предприятий.
Геоэкологические проблемы города определяются, в частности, реакцией геологической среды на городское строительство.
В геологическом отношении природно-антропогенная система Москвы расположена на месте четырех крупных тектонических блоков: Рузско-Истринского, Московско-Окского, Московско-Клязьминского и Шатурского, примыкающих к пересечению двух крупных тектонических разломов. Один из них, в частности, пересекает столицу с северо-запада вдоль русла Москвы-реки (рис.7).

В пределах территории Москвы выделяется четыре геолого-геоморфологические области:
1. Область высокого правобережья Москвы-реки. Осадочный разрез венчают четвертичные моренные отложения. Неблагоприятные факторы - овражная эрозия и оползни по берегам Москвы-реки, склонность к суффозии и плывунности меловых отложений.
2. Область Московско-Клязьминского междуречья. Большая мощность четвертичных отложений (две морены разделяются песками мощностью до 20 м). Оползни и овражная эрозия почти отсутствуют.
3. Малорасчлененная равнинная область восточной части Москвы сложена с поверхности четвертичными водно-ледниковыми песками с линзами суглинков и глин озерного генезиса. Среди естественных геологических процессов наиболее важный - заболачивание.
4. Область долин рек Москвы, Яузы и других притоков. Значительную часть осадочной толщи составляют аллювиальные отложения. Они заполняют долины, сформированные в неогене и среднем плейстоцене. Непосредственное залегание водоносных песков на разрушенных известняках таит потенциальную опасность возникновения суффозионно-карстовых процессов.
В зону антропогенного воздействия Московского мегаполиса попадают следующие стратиграфические подразделения осадочного чехла:
1) преимущественно карбонатные средне-верхнекаменноугольные отложения (мощностью до 450 м);
2) мезозойские и кайнозойские образования, трансгрессивно перекрывающие карбон;
3) юрские и меловые песчано-глинистые отложения (терригенная серо-цветная формация мезозоя);
4) четвертичные аллювиальные и ледниковые образования. Осадочные толщи погружаются в северо-восточном направлении.

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ

Тепловое и электрическое поля

Под воздействием антропогенной деятельности усиливаются многие естественные геологические процессы и явления. Фильтрация сточных вод нарушает естественный тепловой режим - вокруг Москвы образуется геотермическая аномалия. В ее границах температура на 3-5 градусов выше фоновой. Усиление поля блуждающих электрических токов приводит к активизации коррозии подземных коммуникаций. Это явление распространено почти на четверти территории Москвы, где трубы ржавеют со скоростью 1-2 мм/год.



Техногенный рельеф

Крупные геоморфологические формы по мере роста города в целом сохранили свой облик. Но происходило искусственное перемещение значительных масс грунтов. Засыпка и нивелирование оврагов, долин рек, старичных озер, прудов, отсыпки на месте болот, уничтожение холмов, создание искусственных насыпей, прудов и т.д. способствовали изменению гидрографической сети, уничтожению естественного рельефа.
В прошлом на территории Москвы было более 230 речек и ручьев. Русла многих рек ныне засыпаны, а территории использованы под застройку. Осталось 119 малых рек и ручьев общей протяженностью около 492 км. Из них 314 км - закрытые участки (речные коллекторы) и 178,6 -открытые. 9 рек и ручьев имеют полностью открытые русла, 57 водотоков полностью заключены в коллекторы.
Значительные массы грунта в Москве были перемещены при строительстве оборонительных рвов вокруг Кремля, Китай-города, Белого и Земляного городов и особенно при строительстве метрополитена. Грунт использовался для засыпки оврагов и подсыпки на пониженные участки. В процессе строительной деятельности в Москве снивелирована преобладающая часть оврагов, старичных озер, болот, более 700 прудов. В результате появились новые формы техногенного рельефа. Его составной частью являются жилые кварталы и производственные сооружения. Они, как и естественные формы рельефа, оказывают существенное воздействие на направление воздушных потоков внутри города.
За счет нивелирования рельефа, застройки территории, увеличения площадей искусственных покрытий в целом в городе произошло ослабление эрозионных процессов. Но они активизируются в районах новостроек в результате того, что снимается или нарушается почвенный покров, а также создаются различные насыпи.
Трансформация гидросети города проявилась в изменении конфигурации берегов и стока р. Москвы, повышении абсолютных отметок рельефа в ее долине и уровня воды в реке.

Антропогенные грунты

Московские грунты относятся к категории слабых и малоустойчивых. Начало формирования антропогенных грунтов в Москве относится к 1705 г. В этот год Петр I предписал мостить улицы «диким камнем», для чего торговые люди и крестьяне обязаны были поставлять камень и песок. В результате петровских указов к середине 30-х годов XVIII века были замощены камнем главнейшие улицы Москвы - Тверская, Никитская, Пречистинская, Смоленская, Дмитровская, Петровская, Рождественская и др., а также некоторые улицы и площади Кремля и Китай-города.
Особый вид техногенных отложений - мелиорированные грунты. Они образуются при строительстве подземных сооружений метрополитена, высотных и других зданий, подземных коллекторов для водостоков и других мелиоративных объектов.
Главная составная часть городских антропогенных грунтов, или «культурного слоя», - асфальт. Земляные работы также важный фактор формирования техногенных отложений на территории города. В пределах города повсеместно осуществляются строительные подсыпки, мусор и др. техногенные отложения. Средняя мощность их - 2-4 м, а в местах засыпки старых карьеров, долин мелких рек и оврагов - до 20 м. Одна из основных бед центра Москвы - повышенная сжимаемость грунтов (до 23 м). По этой причине здесь происходит деформирование зданий.
Кроме асфальтовых покрытий и других видов антропогенных грунтов, в московский «культурный слой» входят грунты, содержащие захоронения людей. Они представлены общественными кладбищами столицы и массовыми захоронениями жертв политических репрессий. Последние обнаружены недавно в Донском монастыре, «полигоне Бутово» и других местах, где в 1930-е годы ежедневно расстреливали и закапывали в общих траншеях до 500 и более человек.

Землетрясения

Обычно считается, что Москва находится в сейсмически безопасной зоне. Но в последнее время в столице в зоне тектонических разломов часто отмечаются локальные сейсмические толчки. На территории Москвы неоднократно отмечались ощутимые землетрясения. В летописи осталось свидетельство об октябрьском землетрясении 1446 г. По свидетельству летописца, «в 6 час нощи тая потрясеся град Москва, Кремль и Посад весь, и храми поколебашися; людем же спящим в то время и не слышае вси; мнози же не спяще и слышавше то во мнози скорби беша, и живота отчаявшеся». Это был отголосок румынского землетрясения магнитудой около 6.
20 мая 1474 г., когда подходила к концу перестройка обветшавшего Успенского собора в Кремле, стены не выдержали тяжелого перекрытия и рухнули. Основной причиной катастрофы, видимо, было землетрясение. Летописец сообщает, что был «трус в граде Москве, и церкви святыя Богородица, яже заложи Филипп митрополит, сделана бысть уже до великих кошар, и падеся в один час».
Землетрясения были в Москве и в XIX веке. Об одном из них (26 октября 1802 г.) сохранилось свидетельство Н.М. Карамзина. Известен и такой факт: когда Пушкин находился в церкви, одна икона вдруг начала раскачиваться.
Жители столицы ощущали сейсмические толчки и в нынешнем столетии. В 1933 г. на набережной у Краснохолмского моста разрушилась и частично ушла в землю булочная. Были сейсмические толчки 22 октября и 10 ноября 1940 г. В 1967 г. двойной подземный толчок разрушил два подъезда дома у Краснохолмского моста. Погибло много людей. Часто встряхивало церковь Иоанна Воина на Якиманке. Во время землетрясения 4 марта 1977 г. в столичных зданиях задребезжали стекла, качнулись лампы, кое-где заскрипели стены. Многие москвичи испытали испуг.
В 1987 году во время сейсмического толчка в одном из домов на Каширском шоссе подбросило вверх лестничный марш. В 1992 г. во время нового землетрясения здесь были деформированы стены другого дома. Восемь 5-б-балльных толчков было отмечено в районе Лефортово 2 марта 1995 г. Людей сбрасывало с диванов. Летом 1995 г. сейсмические толчки (магнитудой 4-5) трясли Манежную и Театральную площади, площадь Революции.

Оседание земной поверхности

Основные причины оседания поверхности земли в Москве: 1) современные вертикальные движения земной коры; 2) строительство подземных сооружений (метро, коллекторы и др.); 3) статические и динамические нагрузки от промышленных и жилых сооружений и транспорта; 4) эксплуатация безнапорных и напорных водоносных горизонтов.
В результате естественных тектонических движений территория западнее города испытывает слабый подъем со скоростью до 2 мм/год, восточнее - опускается с той же скоростью.
Образование мульд оседания происходит из-за деформаций, возникающих вследствие изменения напряженного состояния горных пород при подземном строительстве. Ширина мульд достигает 40-400 м, глубина -0,5-0,8 м. Над тоннелями, пройденными в песках, величина осадок в 3-5 раз больше по сравнению с участками выработок в крепких известняках.
Значительно проседают техногенные отложения под тяжестью городских сооружений. Москва опускается на 1-2 мм в год. Большие осадки (максимум 149 мм) наблюдаются у мостов через р. Москву: Хорошевского, Крымского, Москворецкого и Большого Краснохолмского. Здания, расположенные вдоль улиц с интенсивным транспортным движением, оседают в большей степени (11-25 мм), чем здания в переулках и тупиках (7-17 мм).
Из-за чрезмерных нагрузок, которые испытывают основания крупных зданий, меняется проницаемость подстилающих грунтов. Это способствует тому, что увеличивается скорость движения грунтовых потоков, вымываются рыхлые породы и образуются провалы. Интенсивный водозабор из каменноугольных отложений при эксплуатационных и строительных откачках на территории Москвы стал причиной снижения уровня подземных вод до 100 м и более. Это привело к падению напоров, усилению карстовых процессов в известняках и уплотнению пород. В результате оседает земная поверхность, образуются провалы диаметром до 100 м и глубиной до 20 м и более. За последние 40 лет в Москве зарегистрировано около 700 провалов. Деформируются построенные в активных зонах здания и инженерные сооружения.
Карстовые процессы в известняках усилило преобладание движения вод сверху вниз, что привело к общему химическому и тепловому загрязнению подземных вод.
Гравитационная нагрузка на поверхность грунтов и риск ее оседания увеличиваются в связи с постоянным ростом числа автомобилей.

Оползневые процессы

Оползни - один из основных факторов геоэкологического риска на склонах Москвы-реки, ее притоков и оврагов. Они смещают горные породы со средней скоростью 5-30 см/год в сторону реки. На территории столицы выявлено 15 крупных участков развития глубоких (глубиной до 100 м) и около 200 поверхностных оползней. Глубокими оползнями поражено 25% протяженности склонов долины р. Москвы, поверхностными - 14% протяженности склонов речек и бортов оврагов (Г.Л. Кофф и др., 1997). Поверхностные оползни встречены на участках: Воробьевы горы, Фили - Кунцево, Коломенское, Тушино - Серебряный бор, по склонам рек Яуза, Лихоборка, Сетунь, Очакова, Раменка, Чертановка, Городня и по берегам Химкинского водохранилища. Глубокие оползни расположены в районах Тушино, Щукино, Серебряный бор, Хорошево, Фили - Кунцево, Поклонная гора, Воробьевы горы, Коломенское, Сабурово, Чагино, Капотня.
Развитию оползней благоприятствует строительство на склонах, обводнение отдельных участков, подрезка. На территории города имеют место как мелкие оползни, связанные с верхними частями склонов в четвертичных отложениях, так и глубокие, захватывающие юрские глины, развитые в основном в долине Москвы-реки. В свое время в Москве не было учтено, что на Ленинских (Воробьевых) горах почвы мягкие, податливые, склоны оползают, поэтому менее чем через 30 лет понадобилась реконструкция двухъярусного метромоста.

Карстово-суффозионные процессы

Серьезную опасность для инженерных сооружении и коммуникаций города представляют карстово-суффозионные провалы. Более сорока таких провалов выявлено в Северо-Западном и Центральном округах Москвы. С ними связаны деформации зданий в районе Хорошевского шоссе и в центральной части города.
Постоянно карстовые процессы в Москве происходят из-за широкого распространения в осадочном чехле карбонатных пород каменноугольного возраста. Отмечаются следы древних карстовых воронок и других форм провальных обрушений в районе Хорошево, Воробьевых гор, Заря-дья, Краснохолмского моста. Рижского вокзала и др.
В толще верхне- и среднекаменноугольных известняков встречаются карстовые пещеры, каналы, пустоты, трещины, заполненные более молодыми осадками. В районах опасных и потенциально опасных по развитию карста находятся ТЭЦ-9, ТЭЦ-12, ТЭЦ-16, Казанский вокзал, Краснопрес- ненское оптово-розничное плодоовощное объединение, кондитерская фабрика «Красный Октябрь», ГЭС-1, Хладокомбинат-13, Мелькомбинат-4, Ленинская нефтебаза и др.
На закарстованных массивах при продолжительной и интенсивной откачке подземных вод из карбонатных отложений часто активизируются суффозионные процессы. Они сопровождаются выносом рыхлого заполнителя и внедрением в образующиеся полости песчано-глинистого материала перекрывающих толщ.
На развитие карстово-суффозионных процессов влияет гидрогеологическая обстановка. Снижение уровня подземных вод в закарстованных карбонатных породах вызывает нисходящую фильтрацию вод. Вследствие этого дисперсный материал выносится из вышележащих слоев в кар- стовые пустоты и трещины. В итоге образуются провальные воронки.

Радиационная обстановка

В столице расположено около 1400 предприятий, исследовательских центров и лабораторий, работающих с радиоактивными веществами и изделиями на их основе (приборами, аппаратами и др.). Функционирует 9 атомных реакторов, использующих ядерные делящиеся материалы. В Российском научном центре «Курчатовский институт» находится термоядерная установка «Токамак» и семь крупных ядерных реакторов с 10 хранилищами радиоактивных отходов. В свое время в Курчатовском институте радиоактивные отходы закапывали в землю, но схемы захоронений утеряны. Хранилища Курчатовского института заполнены на две трети и содержат больше 200 тонн отходов суммарной активности более 60 тысяч Ки. Их вывоз и захоронение являются большой проблемой для Москвы.


Подтопление

В Москве, с одной стороны, происходит осушение территории, так как в результате ее застройки и благоустройства прекратили свое существование практически все болота. С другой стороны, почти на 50% территории города подтоплены здания и подземные коммуникации. Еще на 30% территории грунтовые воды подошли к поверхности на глубину 2-3 м. Ежегодно уровень грунтовых вод поднимается на 0,5 метра и выше. Причин здесь несколько: низкое качество водонесущих коммуникаций и обусловленные этим огромные потери питьевых, технических и мелиоративных вод, засыпка оврагов и др. Это приводит к тому, что изменяется сейсмичность территории, обводняются фундаменты жилых и промышленных зданий, затапливаются подвалы, выходят из строя коммуникации, оседают и деформируются сооружения.
Больше всего подтоплены восточные и северные водораздельные части города в силу их природного строения. В северных районах Москвы зоны подтопления занимают в среднем 40% и приурочены, в основном, к водораздельным пространствам моренных и флювиогляциальных равнин. В южном и юго-западном районах, располагающихся в пределах сильно расчлененной Теплостанской возвышенности, подтопленные участки развиты локально на моренном плато в пределах крупных жилых районов (Ясенево, Теплый Стан, Чертаново).
В долине р. Москвы подтоплены, в основном, пойменные участки в западном и юго-восточном районах города (Лужниковская, Филевская, Серебряноборская, Нагатинская, Братеевская излучины). Это следствие совокупного действия подпора со стороны р. Москвы после строительства канала Москва-Волга и потерь из водонесущих подземных коммуникаций.
Особую опасность подтопление представляет для тоннелей метрополитена. Агрессивные из-за постоянных кислотных дождей грунтовые воды разрушают строительные конструкции.

Геохимическое заражение почв и грунтов

Почвенный покров Москвы вобрал в себя массу ядовитых веществ. Сильно загрязнены тяжелыми металлами - свинцом, цинком, висмутом, медью, никелем и др. - 40% городских земель. В Москве 66 особо опасных химических объектов. Почвы загрязняются разливами нефтепродуктов на нефтеперерабатывающем заводе, нефтебазах, автозаправочных станциях, автостоянках и несанкционированных мойках автотранспорта. Сильно загрязнены почвы Бульварного и Садового колец Москвы. Пробы песка, отобранные летом 1995 г. во всех детских площадках Бульварного кольца Москвы, оказались зараженными бенз(а)пиреном - от 15,1 до 350,8 нг/г (0,8-17,5 ПДК).
Повышенные содержания свинца (в 2 раза выше фоновых значений) обнаружены в песке пляжа Химкинского водохранилища. Пляжи Мещерских прудов (юго-западная окраина Москвы) отличаются повышенным содержанием хрома (в 2,5 раза выше фона) и цинка (в 3 раза выше фона). Пруд Сетунь сооружен на месте рекультивированной свалки твердых бытовых отходов. В его донных отложениях относительно высоко содержание кобальта и кадмия (в 2,6-2,0 раза выше фона), а на пляже - также и кобальта (в 5 раз выше фона) и свинца (в 2 раза выше фона).
Относительно загрязнены и другие пляжи. Абсолютным лидером по загрязненности грунта являются Кусковские пруды. Здесь содержание хрома на пляже выше фонового значения в 19,3 раза, меди - в 10 раз, никеля - в 5,8 раза, цинка - в 5,7 раза, кадмия - в 4 раза. (1995 г.)
Зимой в Москве широко используются противогололедные смеси. Анализы показали чрезвычайно высокое содержание калия (К), натрия (Nа) и хлора (Сl) в почвах вдоль транспортных магистралей. По концентрации воднорастворимых солей почвы относятся к сильно засоленным и даже к настоящим солончакам: на поверхности таких почв наблюдается соляная корка.
В районах старой застройки основной источник тяжелых металлов разрушающиеся окрашенные покрытия стен зданий. Минеральные краски представляют собой смесь оксидов тяжелых металлов или солей весьма сложного строения. Они интенсивно выветриваются из-за химической агрессивности воздуха, загрязненного сернистым ангидридом и оксидами азота, и атмосферных осадков. Разрушаясь от времени, краски становятся источником заражения тяжелыми металлами почвы, а вместе с пылью - и воздуха.



Отходы

В городе ежегодно образуется более 2,5 млн. тонн бытовых отходов - в среднем до 350 кг на каждого москвича. Перерабатывают их лишь два мусоросжигательных завода (но тепло, образующееся от сжигания отходов, не используется). Огромное количество непереработанных отходов, в том числе отработавшие свой срок свинцово-кислотные аккумуляторы, перевозится на свалки в Московскую область, в частности, на полигон Тимохово (Ногинский район), в 50 км от Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД). Отходы выделяют взрывоопасный метан.
В 1950-1960-е годы на свалки за пределы города вывозились и радиоактивные отходы. По мере разрастания границ Москвы часть бывших свалок застраивали жилыми кварталами - без предварительной дезактивации площадок. Ныне в Москве около 20 мест складирования слабоактивных грунтов. Радиоактивные (неядерные) отходы сдаются на обезвреживание и хранение на завод и могильник, находящиеся в 100 км от Москвы - в Сергиево-Посадском районе.
Актуальной экологической проблемой стали отходы автомобильного парка столицы. Более 70% его составляют устаревшие машины.

Изменение гидрогеологических и гидрохимических условий

Москва потребляет около 7 млн. м3 чистой питьевой воды в сутки. Единственный источник питьевого водоснабжения столицы - поверхностные воды. Они поступают в город по водной системе: р. Волга - канал им. Москвы - Москва-река, 10-миллионный мегаполис питают 13 водохранилищ. В последние годы реки и водохранилища Тверской области, питающие Москву, обмелели до критической отметки. Вследствие этого Иваньковское и Вазузское водохранилища, обеспечивающие столицу водой на 70%, заполняются лишь наполовину.
Воды Москвы-реки в черте города сильно загрязнены. Летом 1993 г. в районе Южного порта количество органического вещества в реке достигало в некоторые дни 48-115 миллиграммов на литр при норме 6. В реке был обнаружен кадмий. Полагают, что он попал в воду из осадков, формирующихся над теплостанциями, где используется мазут с повышенным содержанием этого металла.
Результат загрязнения Москвы-реки токсичными веществами - появление в ней рыб-мутантов. В их теле обнаружены сверхвысокие концентрации нефтепродуктов и тяжелых металлов, превышающие санитарные нормы в десять раз.
В 1960 г. из подземных каменноугольных водоносных горизонтов в Москве извлекалось 325 тыс. м3 воды в сутки, в 1974 г. с учетом пригородов - 900 тыс. мз/сут. Пьезометрические уровни в верхнекаменноугольных водоносных горизонтах снизились на 70-80 м, а в нижнекаменноугольных - до 70 м. В настоящее время в районе Москвы основная депрессионная воронка, сформированная активной эксплуатацией протвинско-окского водоносного горизонта, достигает глубины 100 м. Наиболее интенсивным снижение уровней подземных вод и осушение массивов пород было в центральной части города. Это привело к уплотнению песчаных грунтов, в результате чего осела поверхность земли и последовала деформация ряда зданий.
Существенному загрязнению на территории Москвы подверглись грунтовые воды. Их минерализация в зоне очагов промышленного или строительного загрязнения увеличилась до 10-20 г/л, на отдельных участках - до 80-130 г/л. Во многих случаях существенно повышена температура вод.
Загрязнение атмосферы

Главный загрязнитель воздуха столицы - автомобильный транспорт. На его долю приходится до 85-90% от всех выбросов вредных веществ. Их ежегодный объем в Москве достигает 3 тыс. тонн. Автопарк столицы насчитывает более 2,2 млн. машин (из них 1,8 млн. - легковые) и ежегодно увеличивается на 200-250 тыс. единиц.
Небо Москвы часто загрязняется гарью крупных пожаров. Нередки они, в частности, на таком пожароопасном объекте столицы, как Московский нефтеперерабатывающий завод в Капотне. В 1985 г. здесь загорелся резервуар с тремя тысячами тонн бензина. В 1998 г. сгорело 500 тонн бензина - зарево пожара наблюдалось на расстоянии десятков километров. В январе 1999 г. на МНПЗ вспыхнул пожар во время слива нефтепродуктов из емкости.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Воздействие хозяйственной деятельности человека на природную среду по своим масштабам сравнимо с геологическими факторами. В связи с этим неизмеримо возросло значение охраны биосферы. В решении этой проблемы участвуют и дисциплины геоэкологического направления. Они оценивают и прогнозируют последствия воздействия природных геологических процессов и хозяйственной деятельности на природные геоэкосистемы и природно-антропогенные системы. Знание Геоэкологии помогает экологам более профессионально исследовать экологические проблемы, увидеть их в целом, в закономерных взаимосвязях. Настоящая книга - краткий вводный курс в разветвленный цикл геоэкологических дисциплин. В ней приведены многочисленные конкретные примеры критических геоэкологических ситуаций. Это может создать у некоторых читателей иллюзию перенасыщенности книги информацией. Однако вспомним слова известного философа Ф. Бекона: «Писать, говорить и действовать без фактов, которые управляли бы мыслью, значит плавать без кормчего около опасных берегов, значит бросаться в неизмеримый океан без компаса и руля».
Земля - общий и единственный дом всех землян. Общество не может не волновать то, что планета приблизилась к критической экологической черте. Охрана природной среды - важнейшая современная проблема человечества. XX век называли «веком нефти», «веком атома» и т.п. Хочется надеяться, что человечество, наконец, глубоко осознает предвидение великого французского эколога начала XIX века Ж.Б. Ламарка, реализует завещание великого русского эколога середины XX века В.И. Вернадского и сделает грядущий XXI век «веком экологии», «веком разума (ноосферы)».
13PAGE 14515


13PAGE 145415




Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 5 Заголовок 6 Заголовок 7 Заголовок 8 Заголовок 915Основной текстОсновной текст с отступомОсновной текст с отступом 2Основной текст с отступом 3Основной текст 2Основной текст 3Верхний колонтитулНомер страницыTimes New RomanArial Narrow
SeifertПестряев Антон

Приложенные файлы

  • doc 8866457
    Размер файла: 562 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий