7 мая.лекция на тему: Экологические нарушения на территории России. Выбросы парниковых газов в России. Особенности глобального потепления на территории России и состояние озонового экрана

Экологические нарушения на территории России

Значительные пространства территории России с ненарушенными или со слабонарушенными экосистемами, сохранившиеся до настоящего времени, являются не столько результатом правильного и экологически ориентированного хозяйствования, сколько связаны с огромными неосвоенными территориями России. Именно сохранность территорий с ненарушенными экосистемами способна сыграть положительную роль в глобальном экологическом балансе и способствовать выводу мировой системы из глобального кризиса. Вместе с тем эта роль была бы более весомой, если бы не разрушение естественных экосистем на таких огромных площадях, которые произошли на территории бывшего Советского Союза, когда функционировала централизо­ванно управляемая экономика.

Экономика СССР хотя и обеспечила максимальную сохранность естественных экосистем, но не добилась более рационального использования земельных, других возобновляемых ресурсов и полезных ископаемых. Индустриализация была ориентирована на создание главным образом военно-промышленного комплекса, и, таким образом, одностороннее развитие экономики наносил не восполняемый ущерб природным экосистемам. Это было связано не только с изъятием огромного количества специфического набора полезных ископаемых и особенностями их ускоренной переработки, но и с изъятием больших площадей земель, на которых проводились испытания новых систем вооружений, в том числе и ядерного. Последнее особенно сильно отразилось на экологической чистоте среды, так как в процессе создания ядерного оружия и его испытаний возникала угроза экосистемам из-за слишком высокого радиационного фона.

Индустриальная основа Советского Союза, созданная в 30-е годы XX в. тоталитарной системой, была связана с необходимостью создания надежного и мощного ядерного щита. Темпы использования инноваций в военной области существенно превышали инновации в другие отрасли промышленности. Поэтому, когда развитые западные страны после первого энергетического кризиса перешли к структурной перестройке экономики, осуществили быстрый переход от экстенсивного пути развития к интенсивному, Советский Союз стал быстро отставать по всем экономическим показателям, но продолжал жить реализациями планов создания грандиозных строек. Результатом такого подхода стали серьезные загрязнения окружающей среды. Но централизованно уп­равляемая экономика, несмотря на грандиозное потребление вещества и энергии, занималась проблемами охраны окружающей среды. Однако скорее всего это было вызвано не заботами об окружающей среде, а поддержанием на должном уровне международного престижа государства. Именно это заставляло руководство страны выделять ассигнования на охрану окружающей среды, хотя в большинстве случаев они использовались недостаточно эффективно. Планы по созданию очистных сооружений и другие охранные мероприятия не выполнялись, а заинтересованные ведомства скрывали истинное положение дел и даже сами создавали экологически мало обоснованные и опасные проекты. Примером может служить деятельность Министерства водного хозяйства, которое создало и всячески лоббировало проекты по переброске стока северных и сибирских рек на юг. Большой ущерб наносил и сам подход к реализации проектов. В большинстве случаев задолго до утверждения проектов начинались подготовительные работы, но по прошествии некоторого времени выявлялись несовершенство и даже опасность проектов. Так, например, задолго до утверждения проекта о переброске стока северных рек на юг в европейской части России проводились не только изыскательские работы, но и начиналось строительство каналов и даже было произведено два малообоснованных подземных ядерных взрыва на участке трассы будущего канала.

Надо заметить, что точно такой же подход сохранился и в наши дни в период развития рыночных отношений. В качестве примера можно привести очередную «стройку века», которую пытались осуществить в конце 90-х годов XX в. Был выдвинут широко разрекламированный проект строительства скоростной пассажирской магистрали Москва-Санкт-Петербург. Несмотря на то что этот проект включал массу экологических ошибок и мог нанести не­поправимый вред национальным паркам и заповедным землям в районе Валдая и подвергался жесткой критике экологами, в Санкт-Петербурге, в центре города, началось сооружение огромного котлована под будущий комплекс здания вокзала, торговых и увесе­лительных центров и гостиницы. Стали проводиться работы и по созданию трассы будущей железнодорожной магистрали. Огромные затраты не останавливали строителей, которые считали, что разрешение на строительство магистрали рано или поздно будет получено. Но после того как реализация проекта повисла в воздухе, строительные работы были законсервированы.

С точки зрения экологических и экономических последствий централизованно управляемая экономика оказалась природоразрушающей, и таким же стал ухудшенный вариант стихийной рыночной системы. И та, и другая ничего общего не имеют с экономикой, которая развивается на базе свободной конкуренции. Находясь в окружении свободных демократических стран, централизованно управляемая экономика утратила свою конкурентоспособность и была вытеснена. Советский Союз, для того чтобы повысить конкурентоспособность, стал истощать свою природную среду. Причем на отдельных участках уровень и темпы роста истощения начали достигать угрожающих размеров. Это положение можно проиллюстрировать примерами освоения целинных и залежных земель, создания зоны по выращиванию хлопчатника, широкомасштабной разведки и добычи нефти и газа на севере европейской части и в Сибири.

В корне неправильная экологическая и экономическая политика привели к тому, что на территориях многих бывших республик СССР полностью были деформированы естественные экосистемы. Эти независимые государства вошли в список стран с отсутствующими или сохранившимися в незначительных размерах ненарушенными природными территориями. К ним можно отнести Ук­раину, Белоруссию, Молдавию, Прибалтийские страны и государства Закавказья. Таджикистан, Кыргызстан и Туркменистан все сильнее вовлекаются в так называемый Аральский экологический кризис. Практически во всех центрально-азиатских республиках в результате широкого ирригационного строительства и перехода на возделывание монокультуры - хлопчатника - был нарушен при­родный баланс. Работы по преодолению кризисных ситуаций в регионе в дальнейшем будут требовать все больших энергетических затрат для очистки среды и снижения темпов деградации почв.

Хотя примеров масштабного разрушения природных экосистем в России довольно много, остановимся лишь на некоторых. Первым крупным нарушением естественных экосистем были так называемые великие стройки коммунизма - система плотин и водохранилищ на реках Волга и Кама. Они превратили великую русскую реку в искусственный водоем и резко снизили стадо осетровых. Сами водохранилища превратились в накопители поллютантов, а в их пределах стали возникать разнообразные негативные стихийные явления-водная эрозия, эвтрофикация, асидификация, подтопление и размыв берегов, сейсмическая напряженность и т.д.

Другой пример с негативными последствиями - освоение целинных и залежных земель в Казахстане и на юге Западной Сибири. Их освоение только в первое время дало положительные результаты, которые выразились в прибавлении урожайности и сбора зерновых культур, но в дальнейшем стали развиваться негативные процессы водной и ветровой эрозии, что привело к практически полной деградации почвенного покрова.

Далее наступила очередь реализации проекта по созданию собственной базы по выращиванию хлопка. Министерством водного хозяйства были проведены широкомасштабные работы по строительству гидротехнических оросительных систем. Результатом таких работ стало полное прекращение стока рек Сырдарья и Амударья в Аральское море. Вся вода этих рек забиралась и затрачивалась на орошение полей хлопчатников. Мало того, что катастрофически быстро стало мелеть и сокращаться в размерах Аральское море, но при этом возникла обширная зона загрязнения пестицидами и удобрениями поверхностных и подземных вод, а также питьевых источников в Средней Азии. Все это привело к серьезному нарушению экосистем на обширных территориях. В настоящее время эта деятельность называется Аральской экологической катастрофой.

Серьезной региональной катастрофой с еще не полностью выясненными последствиями является нарушение природной среды из-за крупномасштабной деятельности по разведке и добыче нефти и газа на севере Западной Сибири. В настоящее время на этой территории все сильнее развиваются процессы, которые приводят к нарушению ветландов, почвы, мерзлоты и живых экосистем. Широко используемые при сейсмозондировании слабые и сильные взрывы нарушают подземные флюидные системы, изменяют давление подземных водоносных горизонтов, а значит, приводят к развитию негативных процессов в недрах Земли, которые иногда отражаются на поверхности.

Негативные экологические последствия всех проводимых грандиозных строек оказались значительными, а ожидаемого экономического эффекта не получилось. В экономическом отношении все произошло с точностью наоборот. За два десятилетия, в 70-е и 80-е годы XX в., Советский Союз превратился в крупнейшего покупателя зерна на мировом рынке, урожайность хлопчатника рез­ко снизилась, упали и его сборы, а природе Средней Азии и здо­ровью его населения был нанесен огромный ущерб. Несмотря на то, что число эксплуатационных скважин и количество богатейших месторождений существенно увеличилось, добыча нефти постоянно снижалась, так как ее отбор из продуктивных горизонтов оказался намного ниже мирового уровня.

Естественные экосистемы разрушены в России на 35 % территории страны, что составляет на душу населения немногим более 4 га таких территорий. В Западной Европе на душу населения приходится менее 1 га территории с разрушенными экосистемами, в Японии-около 0,3 га, а в Китае-менее 0,6 га. Экосистемы разрушены в основном в европейской части России, особенно в средней и нижней части бассейна р. Волга и на Северном Кавказе. Из 6 млн км² территорий с разрушенными естественными экосистемами 2,2 млн км² составляют сельскохозяйственные земли, около 2 млн км² - разрабатываемые леса, а остальная часть занята постройками и представляет собой инфраструктуру, затопленную водохранилищами или занятую вторичными лесами.

В России до сих пор низкая эффективность использования экологического пространства, и очень высокая степень воздействия хозяйства на окружающую среду. На каждый квадратный километр территории Япония создает почти в 214 раз больше внутреннего валового продукта, чем Россия, а более близкая по природным условиям Финляндии-в 3,5 раза больше.

Выбросы парниковых газов и озоновый экран в России

До середины XIX в. основным источником энергии были дрова, древесный уголь и солома. Только после 1850 г. начинается быстрый рост добычи ископаемого топлива, и оно становится основным энергоресурсом. Вместе с расширением использования ископаемого топлива, автомобильного транспорта и ростом металлургической промышленности в глобальном масштабе резко возросли выбросы в атмосферу углерода, главным образом в форме углекислого газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива (массу СО₂ пересчитывают в углерод с использованием коэффициента 3,664).

Согласно существующим расчетам, за вторую половину XX в. наблюдались два периода спада эмиссии углерода в атмосферу. Один пришелся на период с 1981 по 1983г. и был связан с внедрением энергосберегающих технологий, а второй произошел в 1992-1994 гг. и был вызван увеличением использования природного газа в тепловой энергетике вместо угля и нефти. Тем не менее, несмотря на это, ежегодная эмиссия углерода в атмосферу составляла около 84 Мт. В зависимости от уровня экономического развития и численности населения страны сжигают различное количество минерального топлива и вследствие этого доли их эмиссии разные (рис.1). До распада Советский Союз по эмиссии углерода занимал второе место после США. Прогнозные оценки к 2035 году таковы, что по прежнему лидирующей по эмиссии углерода в атмосферу останутся развивающиеся страны Азии (рис.1).

Кроме эмиссии углерода за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу поступает углекислый газ, выделяющийся при производстве цемента, сжигании попутного газа в процессе нефтедобычи и на нефтеперерабатывающих предприятиях, а также при разрушении биомассы как естественным путем, так и в результате хозяйственной деятельности человека. Суммируя все имеющиеся данные по эмиссии парниковых газов на территории России, можно заключить, что в 2000г. эмиссия углерода в результате сжигания ископаемого топлива, работы цементной промышленности, сжигания попутного газа и растительной биомассы составляла 455 Мт/год, или около 6-10% от глобальной эмиссии. Дополнительные выбросы в воздушное пространство России осуществляют ряд стран, обладающих мощными источниками эмиссии углекислого газа. Сравнение данных показывает, что пограничные государства как с востока-Китай, Япония и Корея, так и с запада-страны Европы, выбрасывают в атмосферу больше, чем Россия.

Рисунок 1. Выбросы углекислого газа по регионам

Значительный парниковый эффект создается за счет эмиссии других парниковых газов-метана, хлорфторуглеродов, оксида азота, а также озона. Наибольший вклад в парниковый эффект дают пары воды (около 60%), углекислый газ-около 20%, метан-18 %, остальное приходится на оксиды и хлорфторуглероды.

Природным источником метана являются мангровые заросли, болота умеренного климата, тундровые ландшафты, а также выбросы скоплений углеводородов через трещины, находящиеся вблизи поверхности, месторождения каменного и бурого угля. Основным источником антропогенных выбросов метана является энергетика (26 %), газы, выделяемые при ферментации пищи домашними животными (24%), выращивание риса (17%), захоронение отходов (11 %), остальное приходится на разложение биомассы, навоза и бытовых стоков. Все возрастающее количество метана приходится на районы добычи, транспортировки и переработки нефте- и газопродуктов. Они отнесены в разряд выбросов энергетики промышленности. Суммарный антропогенный выброс метана составляет 500-800 Мт/год. Доля России в этом выбросе пока невелика и составляет, по разным оценкам, от 15 до 50 млн т. Однако наблюдается неуклонный рост выбросов метана с территории России. По приблизительным подсчетам в связи с ростом добычи ископаемого топлива, расширением производств по его переработке, огромным объемом перекачки нефти и газопродуктов по трубопроводам и перевозки автомобильным и же­лезнодорожным транспортом, ростом численности крупного рога­того скота, усиленным антропогенным заболачиванием и т.д. доля России составляет около 10 % глобальной эмиссии метана.

Хлорфторуглероды (ХФУ) не только являются парниковыми газами, но и считаются главными веществами, разрушающими озоновый слой. Россия подписала Монреальский протокол в 1988 г., согласно которому предусматривается замораживание производства пяти наиболее широко используемых хлорфторуглеродов. Если в 1990 г. Россия производила 110140т хлорфторуглеродов, то в 1996 г. производство их снизилось до 17122т.

Страны, подписавшие договор, обязались сократить вдвое использование озоноразрушаюших ХФУ к 1999-му году. Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в 1990-м году в Лондоне были приняты поправки к Монреальскому протоколу. Согласно Лондонским поправкам в список регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ и было принято решение прекратить использование ХФУ, галогенов и четырехлористого углерода к 2000-му, а метилхлороформа - к 2005-му году.

Хлорфторуглероды (ХФУ) - долгоживущие искусственные вещества. Они сохраняются в атмосфере десятки лет и не вступают ни в один из существующих в природе круговорот веществ. Считается, что даже после прекращения их производства к 2005г. они в течение XXI в. будут оказывать влияние на парниковый эффект и разрушать озоновый слой, но с течением времени их роль будет постепенно снижаться. И в то же время ожидать полного прекращения их производства в 2005 г. не приходится. Их будут продолжать производить развивающиеся страны.

16 сентября стал международным днём охраны озонового слоя.

В рамках Монреальского протокола удалось запретить производство и потребление ста видов химикатов, разрушающих озоновый слой. Многие из этих веществ способствуют глобальному потеплению. В целом, мировое потребление таких соединений сократилось более чем на 95%.

Уровни содержания озоноразрушающих веществ в атмосфере Земли снижаются. И налицо первые признаки восстановления этого жизненно важного для нас средства защиты от губительного солнечного ультрафиолетового излучения.

На встречи стран участниц Монреальского протокола, приуроченной к его 20-й годовщине, было принято решение к 2013 году заморозить производство гидрохлорфторуглерода. Ранее предусматривалось, что промышленно-развитые государства полностью свернут его производство к 2030 году, а развивающиеся страны - к 2040. Теперь эти сроки сокращаются на десять лет.

Американские учёные подтвердили что к 2050 году озоновый слой должен восстановиться (рис.2). Факт глобального потепления установлен прямыми инструментальными наблюдениями.

Рис.2 Динамика озонового слоя

Особенности глобального потепления в

России и состояние озонового экрана

Они со всей очевидностью свидетельствуют о потеплении в целом как в течение всего XX в., так и особенно об ускорившемся потеплении за последние 15-20 лет, причем потепление наблюдается как в глобальном масштабе на всем земном шаре, так и особенно сильно в северном полушарии (рис.3).

Рис. 3. Глобальное потепление земного шара

Однако до сих пор остается неясным, как происходит изменение температур в каждом отдельно взятом районе и каким образом оно отражается на природных системах. Все еще не выяснено, как эти изменения приземных температур связаны с изменениями содержания концентрации парниковых газов в атмосфере, изменениями поверхности и площади суши и океана. Даже ответ на вопрос, связаны ли они с хозяйственной деятельностью человека или с происходящими природными изменениями, дать трудно. Такая неопределенность вызвана неполнотой информации и недостаточным знанием прямых и обратных связей в климатической системе Земли.

Необходимо выяснить, насколько важна роль парниковых газов, кроме водяного пара, в климатических изменениях, и оценить роль биоты. Естественная биота регулирует не только влагооборот на суше, а, следовательно, меняет содержание водяного пара в атмосфере, но и является важнейшим регулятором содержания в атмосфере углекислого газа. Последний не только перерабатывается растительностью в процессе фотосинтеза, но его значительная часть растворяется в Мировом океане и водоемах суши. В то же время другой парниковый газ - метан вследствие своей легкости и высокой подвижности быстро достигает верхней границы тропосферы, где вступает в химические реакции с озоном. Он фотохимическим путем расщепляется на водород и углекислый газ. Водород поступает в космическое пространство, а углекислый газ начинает участвовать в парниковом эффекте, медленно опускаясь на земную поверхность. Антропогенное влияние человека на климат выражается не только в выбросах парниковых газов вследствие хозяйственной деятельности, но и в видоизменении природных ландшафтов. Своими действиями человек нарушает механизм влагооборота на суше, меняет природные ландшафты, оголяя земную поверхность, а, следовательно, меняет ее альбедо и изменяет концентрации аэрозолей в атмосфере.

Наиболее теплым в мире было последнее десятилетие XX в. Эта же тенденция сохранилась и в первые годы нового тысячелетия. За весь XX в. температура приземной части воздуха поднялась почти на 1 градус, что превышает ее изменение за последнее тысячелетие.

Отмечается, что увеличение средней температуры на 2 градуса кажется скромным изменением по сравнению с сезонными вариациями, но это равносильно переезду из Осло в Мадрид (из Тюмени в Омск). Условно на местности считается, что увеличение на 1 градус равносильно перемещению примерно на 200 км к югу. Например, склон южной экспозиции в среднем теплее на 1°С по сравнению с северным, это равносильно его переносу на 200 км к югу. Увеличение средней температуры на 2°С приведет к смещению природных зон в обозримом будущем. Глобальное выгорание лесов - это один из этапов такого смещения.

Кроме того, существенную роль играет нарастающее число стихийных катастрофических явлений атмосферного характера. Все чаще стали повторяться опасные метеорологические явления. На территории России зафиксировано существенное потепление климата в XX в. Потепление, начавшееся в 1891г., к 1998г. в среднем было охарактеризовано трендом 0,9⁰С. Особенно интенсивным тренд оказался для периода 1991 - 1998 гг., который составил 2,6⁰С за сто лет (рис. 4). Если для среднегодовых температур установлен достаточно точный тренд, сказать это относительно тенденций изменений атмосферных осадков затруднительно. В целом для Евразии с 1901 по 1991 г. имела место тенденция уменьшения годовых сумм атмосферных осадков, составляя в среднем 12 мм за 100 лет. Однако региональное распределение атмосферных осадков было достаточно пестрым. В Западной Сибири и на Дальнем Востоке осадки превышали годовую норму. В Прибайкалье и Забайкалье наблюдалась очень слабая отрицательная тенденция. На европейской части России наблюдалась следующая картина: если в ее центральной части была зафиксирована среднегодовая норма, то на севере и на юге существовали тенденции к увеличению среднегодовых норм атмосферных осадков.

Рисунок 4. Относительное увеличение средней температуры поверхности Земли за последние 1000 лет.

(За нулевой отчет принята средняя температура доиндустриального периода (зеленый цвет линии), желтым показаны инструментально измеряемые значения, красным дан прогноз на последующие 100 лет с двумя возможными исходами: +2^оС и +5^оС (Jones, P. D, D. E. Parker, T. J. Osborn, and K. R. Briffa. 2009. «Global and Hemispheric Temperature Anomalies — Land and Marine Instrumental Records.» In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, TN. doi: 10.3334/CDIAC/di.OO2.))

Наиболее теплым для всех регионов России был 1995 г. (рис. 5) Средняя годовая температура повсеместно была выше нормы на 1,4⁰С. Хотя в 1998 г. средняя годовая температура оказалась близкой к норме, в следующие годы (1999, 2000 и 2001 гг.) она вновь оказалась выше нормы.

Рисунок 5. Динамика глобального потепления 

Состояние озонового экрана в России.

Озон, находящийся в тропосфере, является не только парниковым газом. Главная его особенность заключается в том, что на границе стратосферы и тропосферы он создает озоновый щит, защищающий Землю от губительного для живого вещества ультрафиолетового излучения Солнца. Для Земли в целом было выявлено, что скорость уменьшения содержания озона в средних широтах обоих полушарий начиная с 1984 г. составляла 4-5 % за 10 лет. Рекордно низкие значения были отмечены в 1992-1994 гг. В северном полушарии над густонаселенными районами содержание озона оказалось в 4 раза ниже нормы. Пониженное содержание озона отмечено над Кольским полуостровом и северо-западом России - на 20-25% ниже по сравнению с Северо-Восточной Сибирью и Камчаткой. В январе 1995 г. снижение уровня озона на 15 - 20 % было отмечено над Западной и Средней Сибирью. В то же время на северо-западе России оно было ниже на 20 %. Начиная с конца марта до середины мая 1997 г. аномально низкое содержание озона, на 30 % ниже обычной нормы, наблюдалось над Арктикой и значительной частью Восточной Сибири. Причем размеры этой озоновой дыры достигали 3000 км в диаметре.

Отмечается, что если в 70-е и 80-е годы XX в. снижения уровня озона над территорией России происходили лишь эпизодически, то в 90-е годы озоновые дыры стали фиксироваться над обширны­ми районами достаточно регулярно. Некоторые исследова­тели связывают возникновение озоновых дыр над Арктикой и над высокими широтами в последние десятилетия XX в. с вторжением необычайно холодных стратосферных фронтов.

В 1990 г. в России производилось 197490т озоноразрушающих веществ, из которых 41% шел на экспорт при мировом производстве их 650 тыс. т. в год. В1996 г. производство этих веществ в России снизилось до 477575т, из них 38 % шло на экспорт. В то же время производство разрушающих веществ снизилось до 110000т. Мировым сообществом рекомендовалось России производить 226 т в год хлорфторуглеводов для медицинских целей.