Согласно классификации Н.Ф.Реймерса ресурсы по компонентам природной среды делятся на земельные, минеральные, водные, климатические, атмосферные, растительные, животного мира.
Истощение и загрязнение земельных ресурсов. Почва в функционировании наземных экосистем играет решающую роль. В ней происходят процессы деструкции отмерших организмов, накопление и сохранение биогенных элементов. В почве реально соприкасаются неорганический и органический мир – живут многие организмы, подавляющее большинство насекомых проводят часть жизненного цикла. Активность редуцентов часто формирует узкое место в процессе круговорота биогенных элементов, контролируя доступность этих элементов и скорости круговорота в сообществе. Решающую роль в почвообразовании играет климат, но также имеют значение подстилающие скальные породы, время, деятельность растений. Почвы, богатые магнием, хромом, никелем, обеднены кальцием, молибденом, азотом и фосфором и характеризуются крайне низкой продуктивностью. Формирование почвы на голой скальной породе – крайне медленный процесс, длящийся иногда столетия. Когда образование зрелой почвы закончено, такие нарушения, как уничтожение растительности в результате пожаров или деятельности человека, часто приводят к смене биоценозов – вторичным сукцессиям.
На настоящий момент из всей площади земель на планете 72% занято под хозяйственную деятельность человеком. Распределение не занятых под хозяйственную деятельность площадей по континентам приведено в табл. 3.
Таблица 3
Площади хозяйственно не освоенных земель
| Континент | Процент незанятости | |
| Европа | 5,7 | |
| Азия | 22,9 | |
| Африка | ||
| Северная Америка | ||
| Южная Америка | 20,9 | |
| Австралия | 27,1 | |
| Вся суша | 28,3 | |
Городами, поселениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками заняты 10 млн км2; агроценозами и пашней – 15 млн км2; постоянными пастбищами сельскохозяйственных животных – 25 млн км2. Из 30 млн км2 пустынь освоено только 3%. Нетронутыми осталось 38 млн км2. По мнению экологов, 2/3 части площади суши, непосредственно контролируемые человеком, превышают допустимый предел земельных ресурсов, подлежащих хозяйственному использованию.
В связи с ростом численности населения планеты ежегодно увеличивается потребность в расширении посевных площадей, но в большинстве стран она не может реализоваться из-за экспансии неаграрных объектов и деградации почв. Среди основных причин почвенной деградации называются: эрозия почв (ветровая и водная), вторичное засоление почв (как результат неконтролируемого орошения), химическое и радиационное загрязнение почвы, машинная деградация. От деградации уже к настоящему времени пострадало 3,6 млрд га засушливых земель планеты. Опустыниванию подвергаются 7-10 млн га в год. С такой же скоростью сокращаются площади лесов. Недобор урожаев на сильно деградированной почве в среднем составляет 36%. В результате вторичного засоления почв урожайность в среднем снижается на 50% (пшеницы на – 50-60%). В мире вторичному засолению подвержено 270 млн га земель, в некоторых странах (Пакистан, Египет, Ирак) их доля достигает 50%, в России данный показатель несколько ниже – 20%, но есть отдельные районы, например Нижнее Поволжье, где этой угрозе подвержены все орошаемые почвы.
К ведущим источникам загрязнения почвы относятся атмосферные загрязнения, отходы теплоэнергетики, добывающей и перерабатывающей, химической промышленности, транспорт, сельское хозяйство, отходы потребления. На поверхность почвы ежегодно попадает около 85 млрд т антропогенных отходов, из них 500 млн т – опасные. На каждого жителя Земли в среднем в год приходится 120 кг отходов потребления, 1200 кг отходов производства, около 14 000 кг отходов переработки сырья. В России на свалках, полигонах, хранилищах накоплено более 80 млрд т твердых отходов, из них 1 млрд т токсичных промотходов; токсичными веществами загрязнено около 70 млн га. Обезвреживанию в России подвергается только 3,5% твердых отходов, вторичному использованию – 22%.
Наиболее серьезную опасность представляет техногенное загрязнение почвы тяжелыми металлами: ртутью, кадмием, мышьяком, медью, цинком, марганцем, свинцом, хромом, ванадием, таллием. Они попадают на поверхность земли не только с твердыми отходами, но и осаждаются из атмосферы, загрязненной выбросами предприятий энергетики, металлургии, транспорта (в виде аэрозолей, тонкодисперсной пыли, химических соединений), с промышленными сточными водами, минеральными красителями, отслужившими работавшими транспортными средствами и бытовой техникой, удобрениями и пестицидами (гербицидами, фунгицидами, инсектицидами и др.). Металлы оказывают на почву бактерицидное действие, уничтожая микроорганизмы, выполняющие функции редуцентов. При высоких уровнях загрязнения в промышленных зонах формируются техногенные пустоши, где на протяжении до 25 км не растет даже трава. Многие из перечисленных металлов обладают свойством аккумулироваться в живых организмах, в т.ч. и в организме человека, вызывая серьезные заболевания (табл. 4).
Таблица 4
Накопление металлов в биоте и токсическое действие на организмы
| Металл | Источники загрязнения | Накопление в биоте | Влияние на организм человека |
| Кадмий | Гальваника, пигменты, аккумуляторы | Моллюски, печень рыб | Изменение кровяного давления, камни в почках и печени, накопление в легких, почках и других тканях |
| Хром | Шлаки и металлургические пыли, гальваника, полигоны, хвостохранилища | Рыбы, водоросли, животные организмы, растения | Угнетение роста, нарушение баланса микроэлементов, утилизации глюкозы, диабет; пыль канцерогенна |
| Ртуть | Естественный вынос 5000 т/год, пестициды, краски, полимеры, производство хлора, ртутные выключатели, фармакология | Перерабатывается бентосом в метилртуть и аккумулируется в моллюсках, рыбе | Разрушает мозжечок и кору головного мозга (оцепенение, потеря ориентации в пространстве, частичная потеря зрения), проникает в плаценту и накапливается в плоде |
| Марганец | Обогащение, переработка марганцовистых руд, металлургия | Аккумулируется во внутренних органах человека | Угнетение роста, анемия, психические расстройства (шизофрении), неврология по типу болезни Паркинсона |
| Бериллий | Пыли рудников, металлургия | В растительности | Острая пневмония, бериллез; пыль канцерогенна |
| Медь | Хвостохранилища, обогатительные и металлургические предприятия, гальваника | В моллюсках, рыбе, внутренних органах человека | Цирроз печени, повреждение почек, мозга, генетическое заболевание – болезнь Вильсона |
| Свинец | Выхлопные газы, гальваника, переработка свинцовых руд | В лишайниках, листьях, грибах, костной ткани | Ингибитор ферментов, замещает кальций в костях, вызывает умственную отсталость, хронические заболевания мозга |
| Молибден | Хвостохранилища, металлургия | Аккумулируется в костных тканях | Молибденоз, подагра, склероз |
| Никель | Сжигание топлива, выплавка металла | В растениях | Оседает в легких, канцерогенен |
| Кобальт | Отходы обогащения, металлургия | Адсорбция грибами, лишайниками | Базедова болезнь, снижает содержание гемоглобина в крови, вызывает полицетомию |
| Цинк | Хвостохранилища, гальваника, цветная металлургия | В растительности, моллюсках | Активатор ферментов, отравления |
| Ванадий | Металлургия, ТЭЦ | В моллюсках | Конъюнктив, фарингит, кашель, взаимодействие с холестерином |
| Олово | Гальваника, машиностроение, электротехническая промышленность | В наземных растениях | Тошнота, головные боли |
Так, ртуть, свинец, марганец, таллий, ванадий относятся к металлам нейротропного действия – т.е. обладают свойствами нарушать деятельность центральной нервной системы, вызывать хронические заболевания мозга. Спектр их действия крайне широк – от головных болей, депрессии на начальных стадиях отравления (свинец, марганец, ртуть) до нарушения координации движений, неспособности самостоятельно передвигаться, психических расстройств (ртуть, ванадий, свинец, марганец, медь).
Механизм переноса инсектицидов в биосфере недостаточно изучен. В большинстве случаев это неразлагающиеся, долгоживущие яды с широким спектром действия (например, хлорированные углеводороды ДДТ – линдан, альдрин, эндрин). Свойства хлорорганических соединений сильно меняются в зависимости от местных условий – они легко поглощаются частицами вещества и почвой, в гидросфере – частицами органических и неорганических веществ и осадками. Период полураспада, например, ДДТ (1,1,1-трихлор-2,2-бис(n-хлорфенил)этан) составляет несколько лет, его высокая устойчивость к химическому разрушению привела к широкому распространению этого искусственного токсиканта (ДДТ обнаружен даже в жировых тканях пингвинов в Антарктиде). ДДТ склонен к аккумуляции в биосфере, коэффициент его обогащения может достигать 500 000. При его содержании в воде 5×10-9% его концентрация в рыбе составляет 2×10-4%, а в птице, питающейся рыбой, – 27×10-1 %. Между токсическими свойствами ДДТ и продуктами его распада особой разницы нет – все они обладают генетической и биологической активностью.
Фосфорорганические соединения менее устойчивы, не склонны к концентрированию, чрезвычайно опасны (паратион в тридцать раз более токсичен, чем мышьяк; одна капля тетраэтилпирофосфата при приеме внутрь – летальная доза).
К отрицательным последствиям применения пестицидов относятся рост устойчивости некоторых генетических модификаций к применяемым препаратам (в сотни раз); вторичные вспышки численности более агрессивных сельскохозяйственных вредителей; рост экономических затрат на разработку новых препаратов; серьезные последствия для окружающей среды и здоровья населения. Причем запрещение применять отдельные виды пестицидов сразу не решает проблемы, поскольку срабатывает так называемый эффект запаздывания ответных действий.
Он может проявляться, например, в медленном просачивании загрязняющих веществ через почву в грунтовые воды (рис. 6).
 |
Рис. 6. Медленное проникновение 1,2-дихлорпропана в грунтовые воды (Д.Медоуз и др., 1994 г.)
Так, максимальное содержание в грунтовых водах 1,2-дихлорпропана (применявшегося до 1990 г. как средство для дезинфекции почвы при выращивании картофеля) по расчетам ожидается только после 2020 г. и будет в 50 раз превышать европейские стандарты питьевой воды еще десятилетия.
Загрязнения нефтью также токсичны, но данных об отравлении нефтью, попадающей внутрь организма, крайне мало. Кроме того, пленка нефти на водной поверхности сильно уменьшает проникновение света, ограничивает доступ кислорода, при разложении нефти образуются токсичные фракции, участвующие в дальнейших реакциях. Скорость разложения перемешанной с водой нефти зависит от температуры, доступности кислорода, наличия разлагающих бактерий. Для полного окисления 1 л нефти необходим кислород, содержащийся в 400 л морской воды. В предельном случае насыщенная нефтью водная система “умирает” и находится в таком состоянии достаточно длительное время. Нефтяные загрязнения способны захватывать и концентрировать другие виды загрязнений, в т.ч. тяжелые металлы и инсектициды. Концентрация дильдрина в нефтяной пленке, например, в 10 000 раз может превышать содержание в воде.
Загрязнения нефтью и нефтепродуктами опасны накоплением в почве стойких ПАВ, в т.ч. канцерогенных. Наиболее частые причины этого вида загрязнения – прорывы нефтепроводов. За одну крупную аварию может вытечь до 80 тыс. т нефти, а площадь загрязнения составить 69 га (Харьянга – Усинск, СНГ).
Еще один вид отрицательных последствий загрязнения почвы – формирование “химических ловушек” – давно забытых захоронений опасных отходов, на которых были построены жилые дома и производственные объекты. Жители этих районов страдают хронической интоксикацией. Таких захоронений в США насчитывается около 32 тыс., в ФРГ – 50 тыс., в Нидерландах – 4 тыс. В России зоны радиоактивного загрязнения (места атомных взрывов (85 зон), захоронения, сбросов радиоактивных отходов) также относятся к “химическим ловушкам”.
В качестве основных критериев экологического состояния почв принимаются физическая деградация, химические и биологические загрязнения, биологическая продуктивность. В качестве дополнительных – доля продукции, не соответствующей требованиям нормативно-технической документации на качество продукции: остаточное количество пестицидов, токсичных элементов, микотоксинов, нитратов, нитритов (табл. 5).
Истощение и загрязнение водных ресурсов. Показателем оценки степени истощения водных ресурсов принята норма безвозвратного изъятия поверхностного стока. Под нормой понимается предельно допустимый объем изъятия поверхностного стока (10-20% от среднемноголетнего значения).
Потенциал ресурсов пресной воды на планете оценивается в 2,5-2,8 млн км3/год. Фактическая потребность в пресной воде у населения составляет 5 тыс. км3 в год (14% годового стока всех рек мира). Доступные эксплуатационные запасы оцениваются в 42 тыс. км3/год. Из них лишь 14 тыс. км3 – устойчивая часть речного стока и 2 тыс. км3 – маломинерализованные подземные воды.
Таблица 5
Критерии экологической оценки состояния почв (Экология, здоровье и рациональное
природопользование в России / В.Ф.Протасов, А.В.Молчанов, 1995 г.)
| Показатель | Параметры | Удовлетворительная ситуация | |
| Экологическое бедствие (ст. 59) | Чрезвычайная экологическая ситуация (ст. 58) | ||
| Площадь выведенных из сельхозоборота земель вследствие их деградации, % от обшей площади сельхозугодий | > 50 | 30-50 | < 5 |
| Уничтожение гумусового горизонта | А + В | Амах (А1) | < 0,1А |
| Перекрытость поверхности почвы абиотическими наносами, см | > 20 | 10-20 | Отсутствует |
| Увеличение плотности почвы, кратность равновесной | > 1,4 | 1,3-1,4 | < 1,1 |
| Превышение уровня грунтовых вод, % от критического значения | > 50 | 25-50 | Допустимый уровень |
| Площадь радиоактивного загрязнения, км2: | |||
| цезий-137 | > 40 | 15-20 | < 1 |
| стронций-90 | > 3 | 1-3 | < 0,3 |
| плутоний (сумма изотопов) | > 0,1 | > 0,1 | |
| Потери гумуса в пахотных почвах за 10 лет, отн. % | > 25 | 10-25 | < 1 |
| Увеличение содержания легкорастворимых солей, г/100 г | > 0,8 | 0,4-0,8 | < 0,1 |
| Увеличение доли обменного натрия, % от ЕКО* | > 25 | 15-25 | < 5 |
| Превышение ПДК химических веществ, раз: | |||
| I класса опасности (включая бенз(а)пирен, диоксиды) | > 3 | 2- 3 | < 1 |
| II класса опасности | > 10 | 5-10 | < 1 |
| III класса опасности (включая нефть и нефтепродукты) | > 20 | 10-20 | < 1 |
| Снижение уровня активной микробной массы, кратность | > 100 | 50-100 | < 5 |
| Фитотоксичность почвы (снижение числа проростков), кратность по сравнению с фоном | > 2 | 1,4-2 | < 1,1 |
| Дополнительные показатели: | |||
| Доля загрязненной основной сельскохозяйственной продукции, % от объема проверенной | >50 | 25-50 | < 5 |
* ЕКО-емкость катионного обмена.
Чтобы не зависеть от сезонных перепадов стока, человечество было вынуждено создать около 30 тыс. водохранилищ (в т.ч. в бывшем СССР – 237 крупных водохранилищ) с общим объемом воды около 6 тыс. км3, чем мгновенный объем воды в речных системах был увеличен до 7,3 тыс. км3. Но создание водохранилищ имело и отрицательные экологические последствия: затопление больших площадей плодородных земель, нарушение режима грунтовых вод и речных систем. В результате многие реки превратились в почти стоячие водоемы. Так, создание Волжско-Камского и Днепровского каскадов превратило самоочищающиеся реки в гниющие водоемы, например, волжская вода от Рыбинска до Волгограда доходила за 1,5 месяца, а в настоящее время спускается чуть менее 1,5 лет.
Сельское хозяйство занимает 70% в объеме мирового водопотребления; промышленность – 13%; коммунально-бытовые нужды – 10%; гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство – 7%.
Загрязненные технические стоки в поверхностные водоемы и водотоки мира превышает 1300 км3 в год. Для их разбавления требуется в 10 раз больше свежей воды. Суммарное антропогенное вмешательство в природный круговорот воды, состоящий из водозабора и разбавления промсбросов, – 18 тыс. км3 /год. Это почти половина от доступных эксплуатационных запасов.
Водоемкость разных производств зависит от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем водоснабжения. Так, на производство 1 т разных видов готовой продукции расходуются в среднем такие объемы воды (в м3): угля – 0,6, нефти – 3, стали – 40, синтетических волокон – 300, бумаги – 900, резины – 2300. Для работы ТЭС мощностью 1 ГВт – 1,2-1,6 км3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности – до 3 км3.
Существует также и косвенное вмешательство в глобальный круговорот воды – это уменьшение объема транспирации из-за вырубки лесов.
Водообеспеченность в разных регионах мира различна и изменяется от 0,3 тыс. м3 на душу населения в Нижнем Египте до 150 тыс. м3 в Нижнем Конго или на Аляске.
Загрязнение морских экосистем. В настоящее время в океан поступает до 1,2 млрд т загрязнений, включающих более 30 тыс. различных химических соединений. Около 70% загрязнений связано с наземными источниками. Из атмосферы в Мировой океан ежегодно поступает 1,4×10 т биогенного фосфора, 100 млн т тяжелых металлов, а также синтетических органических соединений (углеводородов, ДДТ, ПХБ). Только количество ДДТ возрастает ежегодно на 45 тыс. т (всего накоплено 500 тыс. т). Высокую опасность представляют хлорорганические соединения, способные к высокой аккумуляции в морских организмах и вызывающие серьезные последствия: заболевания морских млекопитающих, опухоли, аномалии позвоночника, деформацию плавников у рыб, вирусные заболевания устриц, креветок. Динамика загрязнения океана приоритетными загрязняющими веществами представлена в табл. 6.
Таблица 6
Антропогенная нагрузка на океан по приоритетным загрязняющим веществам
(по: Ю.А.Израэль и др., 1989 г.)
| Загрязняющее вещество | Сток, т/год | Доля антропогенного стока, % | |
| естественный | антропогенный | ||
| Свинец | 1,8×105 | 2,1×106 | |
| Ртуть | 3,0×103 | 7,0×103 | |
| Кадмий | 1,7×104 | 1,7×104 | |
| Нефть | 6,0×105 | 4,4×106 | |
| ПХБ | – | 8,0×103 | |
| Пестициды | – | 1,1×104 |
Загрязнению нефтью подвержена 1/5 часть океана. Более 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой, нарушающей важнейшие биохимические и физико-химические процессы в морских системах. Основные источники загрязнения морских акваторий нефтепродуктами и динамика сбросов представлены в табл. 7.
Максимальные концентрации нефтепродуктов характерны для Средиземного моря (до 950 мкг/л), Северного моря (до 350 мкг/л), северо-западной части Тихого океана (до 200 мкг/л) и северо-восточной части Атлантического океана (до 160 мкг/л). Концентрация нефтепродуктов у берегов Каспия составляет 4-6 ПДК, Азербайджана – 10-16 ПДК.
Таблица 7
Поступление нефтеуглеводородов в морскую среду (по: В.Н.Пшенин, 1995 г.)
| Источник загрязнения | Количество сбросов | |
| млн т | % | |
| Танкерный флот | 1,46 | 48,3 |
| Остальное судоходство | 0,50 | 16,5 |
| Добыча нефти на шельфе | 0,05 | 1,7 |
| Атмосферный перенос с континентов | 0,30 | |
| Речной сток | 0,04 | 1,3 |
| Неочищенные промышленные воды | 0,20 | 6,6 |
| Прибрежная нефтеперерабатывающая промышленность | 0,1 | 3,3 |
| Дождевая вода с городских территорий | 0,12 | 4,0 |
| Естественные утечки нефти со дна | 0,25 | 8,3 |
| Итого | 3,02 |
Загрязнение морской воды нефтью приводит к таким опасностям, как сокращение продуктивности фито- и зоопланктона, снижение плодовитости и скорости роста у мидий и двустворчатых моллюсков.
Еще один вид загрязнений Мирового океана – радиоактивное (испытание ядерного оружия, сброс радиоактивных отходов, крупномасштабные аварии, захоронение радиоактивных отходов на дне). В состав этого вида загрязнения входят опасные радионуклиды: стронций-90, ниобий-95, цезий-137, церий-144, иттрий-91, обладающие высокой биоаккумуляционной способностью с последующей концентрацией в высших трофических уровнях. К наиболее загрязненным зонам относятся Белое и Баренцево, Черное, Гренландское, Балтийское моря (концентрация 1-5 Ки/л), Карское, Чукотское моря (с локальными источниками загрязнения и концентрацией, близкой к фоновой, – 0,1 Ки/л).
Загрязнение пресноводных систем. Основные виды загрязняющих веществ, поступающих в пресноводные системы, – нефтепродукты, тяжелые металлы, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), органические вещества. Источники загрязнения – сточные воды промышленных и горно-добывающих предприятий, сельскохозяйственные сбросы, коммунально-бытовые стоки. Последствия антропогенного воздействия на пресноводные водоемы – эвтрофирование и токсическое загрязнение. Например, в главную водную артерию европейской части России – Волгу ежегодно вносится около 23 млрд м3 неочищенных стоков, 300 млн т твердых частиц; с астраханских рисовых полей сливается до 600 т пестицидов, а с газохимического комплекса – до 2 млн т сернистого газа. Отрицательные последствия – уже к 1988 г. резко (в 3 раза по сравнению с 1956 г.) снизились объемы вылавливаемой рыбы. А в Каспийском море, куда сбрасывает Волга свои насыщенные токсикантами воды, почти в 9 раз сократилось количество нерестилищ осетровых рыб. Другой пример – загрязнение Великих американских озер, обеспечивающих 75% населения США и Канады питьевой водой. Сброс большого количества биогенных веществ привел к массовому размножению синезеленых водорослей, что вызвало изменение ихтиофауны: американская селедка вытеснила сига, хариуса, форель. А загрязнение тяжелыми металлами и пестицидами привело к количественному снижению рыбных запасов. Комплексными природоохранными мероприятиями (установление для предприятий норм предельно допустимых выбросов для фосфорорганических пестицидов, устройство отстойников для сбора тяжелых металлов на целлюлозно-бумажных предприятиях) удалось улучшить экологическую ситуацию. Хотя 80% рыбы, выловленной в озерах Эри и Мичиган, по-прежнему непригодны в пищу из-за высокого содержания фенолов, ртути (превышает критические значения в 2-4 раза), ДДТ. Аналогичная судьба постигла и озера Женевское (обилие органики, поступающей с сельскохозяйственных полей) и Балатон (загрязнение азотом и фосфором из-за большого количества кемпингов и отелей на берегу). В озера России ежегодно сбрасывается: 11 тыс. т СПАВ, 330 тыс. т азота, 30 тыс. т нефтепродуктов. Только на акваторию Байкала ежегодно поступает 8400 т нефтепродуктов, из атмосферы до 3000 т углеводородистых соединений, 700 т нитратов (500 т – из городской канализации). Уже сейчас в Байкале происходит уменьшение биомассы зоопланктона, обеднение видового состава гидробионтов, снижение иммунитета водных животных. За один 1988 г. в Байкале от вируса погибло около 2000 особей нерпы.
Оценка степени опасности техногенной нагрузки на пресноводные экосистемы проводится по целому набору критериев: критерии истощения водных ресурсов; критерии состояния пресноводных экосистем; критерии оценки степени химического загрязнения поверхностных вод; критерии оценки степени загрязнения подземных вод для участков хозяйственных объектов. Эти критерии устанавливают численные значения показателей для удовлетворительной ситуации, ситуации “экологическое бедствие” и чрезвычайной экологической ситуации. Например, для оценки состояния пресноводных экосистем введены параметры: среднелетняя масса фитопланктона (в мг/л); концентрация хлорофилла; процент заболеваемости рыб; общее количество бактерий; количество сапрофитных бактерий (табл. 8).
Таблица 8
Критерии оценки состояния пресноводных экосистем (Экология, здоровье и природопользование в России, В.Ф.Протасов, А.В.Молчанов, 1995 г.)
| Показатель | Параметры | Относительно удовлетворительное состояние | |
| Экологическое бедствие (ст. 59) | Чрезвычайная экологическая ситуация (ст. 58) | ||
| Фитопланктон | Отсутствие или экземпляры видов | Пленка синезеленых, прядинитчатых водорослей, отдельные представители других групп водорослей | Естественное развитие фитопланктона |
| Концентрация хлорофилла а, мг/л | > 0,05 | 0,03-0,05 | < 0,01 |
| Среднелетняя биомасса фитопланктона, мг/л | > 100 | 50-100 | < 10 |
| Фитомасса нитчатых водорослей, мг/м2 | > 3 | 2,6-2 | < 2 |
| Зоопланктон | Единичные экземпляры панцирных коловраток, их зимние яйца | Резкое снижение численности и разнообразия панцирных коловраток, единичные экземпляры низших ракообразных | Естественное развитие зоопланктона |
| Зообентос | Присутствие некоторых видов червей, не требовательных к кислороду (тубифицид) | Резкое сокращение численности и разнообразия донных животных, присутствие тубифицид (олигохет) и таниподин (хирономид) | Естественное развитие зообентоса на региональном уровне |
| Биотический индекс по Вудивису (с учетом региональных особенностей), баллы | < 1 | 1-2 | > 6 |
| Хирономидный индекс по Балушкиной | > 9 | 6,5-9 | < 6,5 |
| Олигохетный индекс (отношение числа олигохет к числу всего зообентоса), % | > 100 | 100-86 | < 50 |
| Ихтиофауна | Исчезновение ценных и редких видов рыб. Отсутствие запасов промысловых рыб | Резкое снижение доли ценных и редких видов рыб, а также запасов промысловых рыб | Сохранение естественного состояния ихтиофауны. Величина вылова не нарушает естественного воспроизводства рыб |
| Заболеваемость рыб, связанная с хроническим токсикозом (язвенная болезнь, миопатия и т.д.), % от годового улова | > 50 | Отсутствие признаков | |
| Интегральный показатель качества вод: биотестирование на ракообразных (дафнии, цериодафнии), гибель 50% и более рачков в течение 96 и 48 ч соответственно | Не проявляется при кратности разбавления в 100 раз и более | Не проявляется при кратности разбавления от 50 до 100 раз | В неразбавленной воде летальное действие отсутствует |
| Количество сапрофитных бактерий, кл./мл | > 1×108 | 5×107-1×108 | 5×106-1×107 |
| Общее количество бактерий, кл./мл | > 1×107 | 5×106-1×107 | < 3×106 |
| Индекс сапробности планктона по Пантле и Буку | > 4 | 4-3 | 1,5-2,5 |
| Олигохетный индекс по Цанеру, тыс. экз./м2 Тубифициды Лимнодрилюсы | > 50 > 100 | 50-10 100-50 | 0,1 0,1 |
| по Пареле (ГОСТ 17.1.3.07-82) | > 0,8 | 0,5-0,8 | < 0,5 |
Потенциальные опасности, связанные с загрязнением Мирового океана, представлены на рис. 7.
 |
Рис. 7. Экологические последствия загрязнения Мирового океана (по: Ю.А.Израэль, 1984 г.)
Водные системы обладают высокой способностью к самоочищению. Под самоочищением понимается совокупность физических, биологических и химических внутриводоемных процессов, обеспечивающих снижение содержание загрязняющих веществ до уровня, не представляющего угрозы для функционирования экосистем. Реализация процесса самоочищения происходит за счет: а) физических процессов массопереноса (разбавление, вынос загрязняющих веществ в другие водоемы, испарение, сорбция, бионакопление); б) микробиологической трансформации; в) химической трансформации (гидролиз, фотолиз, окисление).
Истощение и загрязнение атмосферы. Атмосферные процессы занимают важное место в круговороте веществ. Это в первую очередь касается круговорота кислорода, углерода, азота, серы. Кроме того, атмосфера – самая подвижная часть биосферы, что влияет на процессы распространения (перенос, например, радиоактивных веществ осуществляется на десятки тысяч километров) и трансформации загрязняющих веществ (формирование смоговых ситуаций – одна из форм трансформации).
Основными критериями загрязнения атмосферного воздуха служат критические нагрузки и критические уровни загрязняющих веществ. Они в свою очередь делятся в зависимости от воздействия на природную среду (критические уровни для наземной растительности, критические нагрузки для водных систем). При этом обязательно учитывается время воздействия. Ведущими источниками загрязнения атмосферы считаются промышленные предприятия и транспорт. Основными загрязнителями – твердые частицы (сажа, пыль), окислы серы (SОх), окислы азота (NОх), летучие углеводороды (СНх), металлы, соединения фосфора, сероводород, аммиак, фтористый водород, хлорфторуглероды. По объему техногенных выбросов в атмосферу ведущая роль принадлежит Северной Америке, Европе и Восточной Азии (где в атмосферу поступает 90% всех мировых загрязнений), в России – Уральскому экономическому району. Общая масса мировых выбросов в атмосферу от организованных источников составляет 800 млн т (в России – 48 млн т). Жители 83 городов России проживают в условиях, когда уровни загрязнения атмосферы превышают ПДК в 10 раз. Во Владивостоке в течение последних десяти лет загрязнение атмосферы диоксидом азота находится на уровне 2,5 ПДК, пылью – 6-8 ПДК, диоксидом серы – в пределах ПДК. Концентрация свинца в почве в районах особо оживленных транспортных магистралей колеблется в пределах 8-15 ПДК.
В высокоразвитых странах в выбросах в атмосферу доля автотранспорта составляет 50-60%, каждый средний автомобиль за 1 км пробега выбрасывает в воздух 30 г окиси углерода (80%), 2 г углеводородов, 4 г окислов азота.
В выбросах промышленных предприятий преобладают диоксид серы (41%) и твердые вещества (30%, в основном зола, пыль). По агрессивности поведения и особенностям отрицательных последствий для природной среды диоксиды серы, азота и аэрозоли свинца относят к серьезным токсикантам,
Диоксид серы и диоксид азота, попадая в атмосферу, образуют с атмосферной влагой сильные кислоты – серную и азотную, заметно снижая рН атмосферных осадков, выпадающих в виде кислотных дождей с рН 3,2-3,7 (против нормы 5,7). Особую опасность кислотные осадки представляют для хвойных лесов (деградация), пресноводных водоемов (закисление приводит к повышенной аккумуляции тяжелых металлов в биоте, замедленному росту мальков рыб), кислых почв (усиливаются подвижность и вымывание почвенных катионов, растворимость ряда химических загрязнителей), а также для технических конструкций (коррозия металлических конструкций).
Кроме того, оксиды серы и азота участвуют (при определенных метеоусловиях) в образовании смоговых ситуаций, крайне опасных для детей, людей пожилого возраста и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями и легочной недостаточностью. Оба этих загрязнителя раздражают слизистые оболочки, вызывают кашель, могут быть причиной возникновения бронхиальной астмы, считается, что при концентрациях в атмосфере диоксида серы 1 мг/л заболеваемость бронхитом в городе должна соответствовать 100%. Кроме того что для современной России характерны устаревшие технологии и недостаточное применение средств очистки производственных выбросов, она еще испытывает значительное техногенное давление и от трансграничных переносов – 50% выбросов в атмосферу западноевропейских стран (ФРГ, Польша), в состав которых входят в основном диоксиды серы и азота, попадает на европейскую часть России. Загрязнение атмосферы металлами связано с выбросами предприятий, занятых добычей, обогащением и производством меди, никеля, стали, чугуна. Вклад различных производств в глобальный поток металлов в атмосферу следующий: 54% ртути поступает в атмосферу при сжигании угля; 55% кадмия – от предприятий, связанных с производством меди и никеля, 46% никеля – при сжигании нефтепродуктов; 86% свинца – от автотранспорта. Для тяжелых металлов характерна очень высокая агрессивность поведения в атмосфере. Для сравнения – коэффициент относительной опасности свинца в атмосфере составляет 22 400 усл. т/т (т.е. на 1 т выброшенного свинца приходится 22 400 т условно токсичного вещества), а для водной среды всего 10 усл. т/т. Поэтому, вдыхая воздух, загрязненный аэрозолями свинца, живые организмы даже при его незначительных концентрациях (микромиллиграммы на метр кубический) подвергают себя сильному токсическому воздействию. Количество металлов, выпадающих в год из атмосферы, измеряется тысячами тонн в год (табл. 9).
Таблица 9
Суммарное поступление (т/год) металлов из атмосферы на акватории озер Северного
полушария (по данным В.Н. Адаменко и др., 1991 г.)
| Водоем | Fe | Cu | Pb | Mn | Cd |
| Ладожское озеро | |||||
| Онежское озеро | 0,4 | ||||
| Оз. Мичиган | |||||
| Оз. Эри | – | – |
Опасность истощения озонового слоя большинство специалистов связывают с техногенными загрязнениями атмосферы хлорфторуглеродами, способными на высоте 25-30 км распадаться на высокоактивные атомы и радикалы, легко присоединяющие атомарный кислород и нарушающие процесс образования озона. Еще одно отрицательное последствие загрязнения атмосферы – явление парникового эффекта. Увеличение в атмосфере за счет техногенных выбросов концентраций CO2, CO, CH4, NОх (парниковые газы) влияет на изменение кли