Изучение современных глобальных проблем в рамках элективного курса "Современные глобальные экологические проблемы"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Актуальность темы: Каждый день экологические проблемы в мире приобретают все более глобальный размах. Промышленная деятельность заводов, активное истощение и сжигание нефтяных запасов планеты и горы не переработанного мусора - являются причинами, приближающими экологический кризис. Ежегодное сжигание нефти и газа приводит к «парниковому эффекту», который рано или поздно приведет к гибели всего живого на поверхности нашей планеты. Ледники тают, уровни морей поднимаются все выше. Человечество приближается к экологической катастрофе - истощению энергетических, минеральных и земельных ресурсов, гибели биосферы, а возможно, и всей человеческой цивилизации. Чтобы предотвратить приближающийся кризис, необходимо поднять экологическую культуру населения. Данная задача во многом зависит от экологического образования. Поэтому разработав элективный курс, появляется возможность больше уделить времени данной проблеме.

Объект: образовательный процесс по биологии в школе, включающий изучение экологии.

Предмет: элективный курс, как средство изучения современных глобальных экологических проблем.

Цель: Изучение современных глобальных проблем в рамках элективного курса.

Задачи:

1. Проанализировать современные глобальные экологические проблемы;

2. Подобрать хрестоматийные материалы для изучения этой темы в школьном курсе биологии;

3. Разработать программу элективного курса «Современные глобальные экологические проблемы» для обучающихся 10 классов;

4. Оценить эффективность экспериментального обучения по программе элективного курса.

Методы: метод анализа, метод выявления коэффициента усвоения знаний [по Кыверялгу, 1971; Беспалько, 1989]

Relevance of the Theme: Every day, environmental problems in the world are becoming more and more global. The industrial activity of the factories, the active depletion and burning of the planet's oil reserves and the mountains of non-recycled garbage - are the reasons that bring the ecological crisis nearer. The annual burning of oil and gas leads to a "greenhouse effect", whi lead to the death of all life on the surface of our planet. Glaciers melt, sea levels rise higher. is approaching an ecological catastrophe - the depletion of energy, mineral and land resources, the death of the biosphere, and possibly of the entire human civilization. To prevent the approaching crisis, it is necessary to raise the ecological culture of the population. This task largely depends on environmental education. Therefore, becomes possible to devote more time to this problem.

Many factories, factories constantly introduce harmful substances into the atmosphere, pollute the reservoirs with garbage, and also utilize their waste in the ground. All this is reflected not only on the site of waste disposal, but also on the whole of our planet. The further this happens, the greater the environmental problems.

As a consequence, the need for solving environmental problems has long been ripe. These problems were particularly aggravated in the last decades of the 20th century and remain in the 21st century [Fedtsov, Dryagilev, 2002; Trifonova, 2007].

In 1866, the first term appeared ecology (from the Greek oikos - house, dwelling and logos teaching, science), it was introduced by the German zoologist Ernst Haeckel.



1. Общие вопросы глобальной экологии

1.1 Понятие экологической проблемы

Мы живем в современном мире, где наша жизнь во многом способствует полезными и новыми изобретениями. Но даже эти достижения человечества имеют отрицательную сторону - последствия, которые приводят к нарушению экологических условий окружающей среды во всем мире.

С развитием научно - технической революции развивается весь мир. Появляются новые отрасли, новое современное оборудование и многое другое. Промышленный прогресс сопровождается получением огромного количества загрязнений в биосферу, что привело к нарушению естественного баланса и ухудшению здоровья людей. Это связано с тем, что с развитием конкретной отрасли почти всегда нарушаются все сферы природной среды: загрязнение земли, леса, пастбищных угодий, рек и водохранилищ, насыщение атмосферы продуктами сгорания.

Многие заводы, фабрики постоянно вносят вредные вещества в атмосферу, загрязняют водоемы мусором, а также утилизируют свои отходы в землю. Все это отражается не только на месте захоронения отходов, но и на всей нашей планете. Чем дальше все это происходит, тем больше проблем окружающей среды.

Вследствие этого давно назрела необходимость к решению экологических проблем. Эти проблемы особенно обострились в последние десятилетия XX века и остаются в XXI веке[Федцов, Дрягилев, 2002; Трифонова, 2007].

В 1866 году впервые появился термин экология (от греч.oikos-дом, жилище и logosучение, наука), его ввел немецкий зоолог Эрнст Геккель.

Экология изучает взаимоотношения организмов друг с другом и с изменяющимися условиями окружающей среды.

Экологов интересует, какие изменения происходят в естественной среде, как изменяется климат и с чем это связано, какие последствия возникают [Еремин, Сафронов, Схиртладзе, Харламов, 2002].

В связи с этим можно дать определение глобальным экологическим проблемам.

Глобальные экологические проблемы - это отражение противоречий, возникающих в системе связей общества с природной средой на человеке и условиях его жизнедеятельности. (на экосистемах).

Экологические проблемы имеют ряд признаков:

1) Усложнение получения из природной среды необходимых для существования и развития общества ресурсов (веществ, энергии, информации).

2) Загрязнение окружающей среды отходами производства, чуждыми ей веществами, дополнительной энергией и информацией.

3) Ухудшение здоровья населения.

4) Обеднение биологического разнообразия [Мамедов, Суравегина, 1996].

Если не решать глобальные экологические проблемы, то могут возникнуть различные последствия. Вот некоторые из них: для проблемы разрушения озонового слоя, главной опасностью является усиленное действия ультрафиолета. Если количество озона будет уменьшаться, то человечеству грозит возникновение рака кожи и повреждения глаз. Значительная часть озонового слоя уничтожается ракетными двигателями самолетов, спутником, космических кораблей. Загрязнение атмосферы ведет к тому, что выпадают кислотные осадки, которые наносят вред растениям, животным и оставляют ядовитые примеси в почве. Эти примеси могут попасть в питьевую воду и продукты питания. Загрязнение Мирового океана также имеет губительное последствия. Мировой океан является источником рыбы и морепродуктов, а его загрязнение ведет к сокращению биоразнообразия. Это может привести к нехватке продовольствия в прибрежных странах. Мировой океан загрязняется различными типами загрязнения (рис. 1), а также отходами производств, добычи, переработки и транспортировки нефти, бытовыми отходами и вследствие рекреационной деятельности человека.

Решение глобальных экологических проблем должно затрагивать все страны и народы мира, потому что от этого зависит судьба и жизнь человечества в будущем. В настоящее время существуют организации по решению этих проблем. Такие как: ООН и ЮНЕСКО - направлены на создание благоприятных условий для жизни на Земле. Greenpeace (Гринпис) - международная независимая неправительственная организация, созданная в Канаде в 1971 году. Это организация занимается глобальным изменением климата, сокращение площади лесов до Арктики и Антарктики, чрезмерный улов рыбы, коммерческий китобойный промысел, радиационная опасность, развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и ресурсосбережения, загрязнение окружающей среды опасными химическими веществами, устойчивое сельское хозяйство, сохранение Арктики.

1.2 Уровни экологических проблем, понятие загрязнение и его виды

В настоящее время экология как комплексная наука исследует общие закономерности функционирования и развития систем, законы и принципы использования их человеком с целью эффективного применения в практической деятельности для сохранения и развития здоровья людей и для обеспечения охраны природы. Она изучает эти вопросы экологического взаимодействия в системе «Природа - Общество» на разных уровнях - локальном, региональном и глобальном[Агаджанян и др, 1997].

Ведущей локальной экологической проблемой является загрязнение окружающей среды.

Под загрязнением окружающей среды понимают любое изменение в той или иной экологической системе не свойственных для живых или не живых компонентов окружающей среды, физических или других структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижение продуктивности или разрушением данной экологической экосистемы [Киселев, 2002].

Загрязнения могут быть естественными, возникшие в результате природных процессов (извержение вулканов, лесных пожаров, выветривания и пр.), без каких - либо человеческих воздействий. И антропогенными, которые появляются в результате деятельности человека, иногда даже такие воздействия по масштабам могут превышать естественное. Выделяют три типа загрязнений (рис. 1): химическое, физическое и биологическое [Чернова, 2003].

Рисунок 1 Основные типы загрязнения окружающей среды

В природных условиях загрязнения могут происходить различными способами.

Локальное загрязнение - это загрязнение окружающей среды, которое происходит в конкретной местности в ограниченных пространственно - временных масштабах и характерны для городов, крупных промышленных предприятий, районов добычи полезных ископаемых.

Атмосферный воздух загрязняется путем попадания или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, которые превышают нормативы качества или уровня естественного содержания. Наибольшее влияние на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, химическая нефтехимическая промышленность, энергетические предприятия, целлюлозно - бумажная промышленность, автотранспорт, различные котельные.

Источниками загрязнения водоёмов являются сброс или иное поступление в них вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияют на состояние дна и береговых водных объектов. Основными источниками загрязнения водоёмов тоже служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно - бумажной и лёгкой промышленности. Важнейший вклад в загрязнение вод суши вносят бытовые сточные воды и сельское хозяйство. Выделяют также тепловое загрязнение вод, в результате которого поступают нагретые сточные воды.

Исходя, из всего этого можно привести пример локальных экологических проблем - завод, сбрасывающий без очистки в реку свои отходы, которые являются вредными для здоровья людей. Это, по сути нарушение закона. Органы охраны природы и даже сама общественность должны через суд оштрафовать такой завод и под угрозой закрытия заставить его строить очистные сооружения.

Региональные загрязнения - это загрязнение окружающей среды, возникающее в пределах значительной территории (региона). Региональное загрязнение формируется на основе локальных загрязнений при увеличении их количества или пространственно - временных масштабов.

Регион (от лат. Regionalis - областной) - понятие, которое характеризует большую область или группу соседствующих стран, районов на территории, объединенных по каким - либо общим признакам в единое целое. Поэтому, когда речь идет о региональных аспектах экологии, то всегда имеется в виду экологический взгляд на взаимодействие объектов и среды в каких - то конкретных регионах - территориях.

Территория - это пространство Земли с его почвами, органическим миром, внутренними и прибрежными водами, воздушным пространством над ними, с определенными границами и имеющее постоянно живущее население.

Региональные экологические проблемы затрагивают население отдельных стран или частей материка. В зависимости характера региональные экологические проблемы могут перерастать в глобальные. Но в отличие от глобального вскрывает ценности и кризисы экологических воздействий общества в природе и причины преобразующей деятельности людей непосредственно рядом с их домом, на знакомых объектах в свойственном им природном окружении, что гарантирует возможность осмыслить поведение людей в общении с природой, помогает найти разумные пути предотвращения негативных экологических явлений, определить механизмы позитивных воздействий на природу и рациональные средства деятельности (технологии, современная техника, экологическая культура). При этом региональная экология чаще исследует проблемы демографии, здравоохранения, экономики, краеведения, загрязнения окружающей среды и др.

В глобальных масштабах (в масштабах отдельных биомов) необходимо учитывать, что наиболее ранимы и практически невосстановимы экосистемы тундры и тропических лесов. Особой осторожности требует также природа пограничных территорий между соседними биомами.

Региональное природопользование должно подчиняться принципу экологической сбалансированности, который означает, что размещение и развитие материального производства на определенной территории должно осуществляться в соответствии с её экологической выносливостью.

Не менее важен и принцип сочетания региональных и глобальных интересов. Например, недопустимо разрушение экологических основжизни коренного населения северных территорий ради добычи полезных ископаемых в интересах народного хозяйства в целом. Но и слишком активное противодействие местного населения осуществлению крупных народно - хозяйственных проектов тоже не всегда обосновано. Конечно, каждому из людей хотелось бы жить в экологически чистом месте, но ведь электроэнергия и другие блага цивилизации тоже нужны для жизни каждого, а перенос строительства, например, электростанции в другой район может привести к более серьезному вреду окружающей среды. В каждом конкретном случае решение должно приниматься после тщательного учета всех отрицательных и положительных сторон, которые проявятся как на местном, так и на общехозяйственном уровне.

Необходимо также помнить, что отсутствие ущербов непосредственно в месте расположения какого - нибудь объекта ещё не означает его экологической безвредности. Так, строительство высотных труб тепло - электростанций (ТЭС), рассеивающих диоксид серы и окислы азота в верхних слоях атмосферы резко сократилось загрязнение близлежащих территорий, но привело к образованию кислотных дождей в соседних регионах. Причем наносимый ими вред оказался значительно большим, чем он был от «сухого» загрязнения прилегающих к ТЭС территорий, особенно если дожди в районах и без того кислыми почвами.

Длительное несоблюдение вышеназванных принципов привело к возникновению в нашей стране множества территорий с напряженной экологической ситуацией, а около 10% территории нуждаются в присвоении им статуса зоны экологического бедствия. В настоящее время выделяют 10 регионов с серьезными экологическими проблемами. К ним относятся: Кольский полуостров, Московский регион, Северный Прикаспий, Среднее Поволжье, промышленная зона Урала, нефтепромысловые районы Западной Сибири, Кузбасс, Байкал, Норильский промышленный район, Калмыкия, Новая Земля, влияния аварий Чернобыльской АЭС и рекреационные зоны побережья Черного и Азовского морей.[Демина, 2000].

Проблема Байкала заключается в том, что развитие производительных сил. Иррациональное использование природных ресурсов, что привело к ухудшению гидрохимического состояния озера и его притоков. И поэтому загрязнение атмосферного воздуха, развитие эрозионных процессов, деградация живых организмов и повреждение лесов. В результате хозяйственной деятельности в озеро поступает большое количество органических веществ, например, нефтепродуктов. В районах постоянного антропогенного воздействия (Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат, целлюлозно - бумажный комбинат «Селенга») взвешенные и минеральные вещества, нефтепродукты и серные органические вещества заметно увеличиваются по сравнению с фоновым содержанием. В некоторых районах Байкала, подверженных антропогенным воздействиям, было обнаружено увеличение концентрации нефтепродуктов (в заливе Баргузин), высокие значения цветового коэффициента, взвешенного вещества и аммонийного азота (в мелководье Селенги).

Но региональные экологические проблемы затрагивают не только территорию России, а также другие территории Земли. Современное состояние прибрежных морских акваторий Дальнего Востока, особенно Японского моря определяется значительным антропогенным и техногенным воздействием, что приводит к нарушению природного фона многих элементов в одной среде и морских организмах.

К настоящему времени накоплен огромный материал о химическом составе водных организмов. Результаты исследований микроэлементного состава морских гидробионтов в основном были получены на организмах океанической пелагиале. Однако, организмы, обитающие в прибрежных акваториях мало исследованы в этом плане, хотя именно здесь колебания концентраций микроэлементов, в том числе и токсичных, в результате антропогенного воздействия значительно варьируются и непостоянны в компонентах среды по сравнению с океаническими водами. Поэтому количественная оценка содержания микроэлементов в морских организмах в сравнительном аспекте важна как для практических целей, так и для решения фундаментальной проблемы - выяснения причин, определяющий микроэлементный состав.

К основным функциям, влияющим на формирование элементного состава, относят как физиологические видовые характеристики гидробионтов, так и биологическую значимость, и функции элементов в их организмах. Антропогенное воздействие приводит к ухудшению качества биоресурсов. Качество же пищевых продуктов, получаемых из гидробионтов, предопределяет здоровье и продолжительность жизни.

Исследования моллюсков залива Петра Первого проводится уже значительное время, но не теряет своей актуальности в связи с постоянно меняющейся антропогенной нагрузкой на прибрежные промысловые водоёмы и увеличением спроса на морепродукты [Стеблевская, 2015].

Глобальное загрязнение - загрязнение, которое нарушает естественные физико - химические, биологические показатели биосферы в целом и обнаруживается в любой точке поверхности нашей планеты.

Для решения своих хозяйственных задач, человек использует ресурсы окружающей среды, но ещё изменяет её, в следствие чего она начинает негативно воздействовать на самого же человека. За всю историю цивилизации было вырублено 2/3 лесов, уничтожено более 200 видов животных и растений, кислорода в атмосфере уменьшилось на 10 млрд т, а также в результате неправильного ведения сельского хозяйства деградировало около 200 млн га сельхозугодий.



Рисунок 2 Самые грязные города Мира

Негативное воздействие человека на окружающую среду могут быть различными, например:

* загрязнение окружающей среды;

* истощение природных ресурсов;

* разрушение природной среды.

Наибольший ущерб Земле приносят антропогенные загрязнения, то есть деятельность человека.

Гиппократ писал: «Если много людей одновременно заболевают от одной и той же болезнью, то причину следует искать в том, что является общим для всех людей, и в том, чем они ещё чаще всего пользуются. Значит, речь идет о вдыхаемом воздухе». Сегодня эти слова древнегреческого врача звучат как никогда актуально особенно для населения урбанизированных территорий, на которых развита активная промышленная деятельность. Центры экологических проблем в основном крупные города мира (рис. 2).



Рисунок 3 Города России с наиболее неблагоприятной экологической обстановкой

Рейтинг составлен по индексу качества воздуха, введенному Американским агентством по охране окружающей среды. Он представляет собой содержание твердых частиц меньше 2,5 микрон на квадратный метр воздуха - диоксида серы, оксида углерода и других. Эти частицы достаточно мелкие, легко вдыхаются и могут повредить легкие. По этой шкале индекс 100 говорит о том, что воздух опасен для чувствительных групп людей, а 400 - для всех. Предельное значение - 500.

Если рассматривать в контексте России, то можно выделить следующие города (рис. 4).

Экология человека - комплексная дисциплина, которая изучает общие законы взаимоотношения биосферы (её компонентов) и человечества, его групп (популяций), влияние природной (в ряде случаев в социальной) среды человека. При этом природные, экономические и социальные условия рассматриваются как одинаково важные составляющие среды жизни человека, обеспечивающие разные стороны его потребностей.

Экология человека имеет древние корни, но её интенсивное развитие в западноевропейских странах и в России приходится на 70 - е годы XX века. Это связано прежде всего с прогрессирующим загрязнением окружающей среды.

Тревожная экологическая обстановка во многих крупных городах Мира требуется незамедлительных природоохранных мероприятий. Важнейшим критерием качества городской среды служит её санитарно - гигиеническая комфортность, когда создаются наиболее оптимальные условия для жизни, труда и отдыха людей. Помимо технолого - производственных мероприятий и архитектурно - градостроительных решений главным санирующим средством состояния городских ландшафтов выступают различные природные компоненты. Это прежде всего зеленые насаждения, массивы естественных лесопарков, парки с обилием фонтанов, рекреационные территории, озелененные оздоровительные участки. Известно, что зеленые насаждения - мощный фактор развития защиты окружающей среды от вредных примесей, пыли (взвешенных частиц), шума.

Необходимость решения глобальных экологических проблем для прогресса человечества нашла свое отражение в принятых всеми странами мира. За последнюю четверть века наблюдается рост мирового ВВП в четыре раза, что повысило уровень жизни сотен миллионов человек. Однако, такой рост во многом был достигнут благодаря глобальному истощению природного капитала деградации экосистем. В 2000 - е гг. в мире резко обострилось экологические проблемы: растущий дефицит пресной воды продовольствия, изменение климата, сокращение биоразнообразия и лесов, опустынивание и другие. Негативные экологические тренды могут стать в предстоящие десятилетие причиной роста на 30 - 50% мировых цен на продовольствие в реальном исчислении и увеличат нестабильность цен, что резко ухудшит положение бедного населения. Наибольшие риски ожидают 1,3 млрд людей, занятых в сельском хозяйстве, рыболовстве, лесном хозяйстве, охоте и собирательстве.

Усиление экологических ограничений привело к осознанию и в теории, и на практике необходимости формирования нового типа экономического развития в мире, выработки нового «зеленого» экономического курса. Такой курс был предложен в инициативах ООН по переходу к «зеленой» экономике, программах «зеленого» роста стран. Эти вопросы рассматривались на конференции ООН в Рио - де - Жанейро в 2012 году.

«Зеленая» экономика определяется как экономика, которая повышает благосостояние людей и обеспечивает социальную справедливость, и при этом существенно снижает риски для окружающей среды и её деградации.

Стремление стран Европейского союза сократить к 2020 году выбросы парниковых газов на 20%, повысить энергоэфективность на 20% и довести долю возобновимых источников энергии до 20% радикально изменяет экономику Европы. Реальность этих планов подтверждают сложившиеся тенденции. Например, в Германии уже сегодня ветрогенераторы производят около 15% всего электричества, а в Дании - 20%. Провозглашаемое в США стремление сократить выбросы на 50% к 2050 году, а затем и на 80% к 2080 году, также окажет огромное воздействие на темпы инноваций и структурные изменения.

Экологические приоритеты вместе с развитыми странами начинают играть все большую роль и странах, традиционно интересны охраны окружающей среды были подчинены экономическому росту. В этом отношении характерно изменение политики Китая, быстро развивающейся страны со второй по размерам экономикой мира и тяжелой экологической ситуацией. Эта страна запускает самую крупномасштабную экологическую реформу за время своей истории[Бобылев, 2012].

Именно экологические требования определяют направления инновационного развития и модернизации производства для того, чтобы обеспечить длительное благополучное развитие экономики. Приоритеты экологической политики, экологические требования должны быть включены в общие планы развития, нацеленные на решение социально - экономических задач, которое и волнуют всех в первую очередь. Обеспечение природоохранных мер (организация ООПТ, сохранение и пр.) целесообразно включить в понятные всем рыночные механизмы в виде платежей за экосистемные услуги.

С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы. Он достиг огромной силы в 20 столетии и особенно в последнее время. 5 млрд. наших современников оказывают на природу такое же по масштабам воздействие, какое могли оказать люди каменного века, если бы их численность составила 50 млрд. человек.

Подводя итог можно сказать, что над миром нависла реальная угроза глобального экологического кризиса[Захаров, 2012; Степанов, 2013].

Among the global problems of our time: the problem of peace and disarmament, the prevention of world war; demographic problem; food problem; energy and raw materials problems; overcoming the backwardness of developing countries; The problems of using the world's oceans and the world's oceans.

For use in working with students in the elective course "Modern ecological global problems" selected textbooks on three issues:



2. Хрестоматийные материалы по некоторым глобальным экологическим проблемам

Среди глобальных проблем современности: проблема мира и разоружения, предотвращения мировой войны; демографическая проблема; продовольственная проблема; энергетическая и сырьевая проблемы; преодоление отсталости развивающихся стран; проблемы использования Мирового океана и мирового океана.

Для использования при работе с обучающимися в рамках элективного курса «Современные экологические глобальные проблемы» подобраны хрестоматийные материалы по трем проблемам:

· Усиление парникового эффекта и глобальное потепление климата;

· Разрушение озонового слоя;

· Ядерная зима, как экологическая катастрофа.

Каждая проблема проанализирована по плану:

· Сущность;

· Причины:

· Последствия;

· Возможные пути решения.

2.1 Усиление парникового эффекта и глобальное потепление климата

Издавна люди стали замечать, изменения климата, естественные или связанные с деятельностью человека, происходят сравнительно медленно, но они охватывают огромные регионы и поэтому могут представлять серьёзную проблему для человечества. При значительных изменениях климата произойдут смещения климатических зон, в результате этого людям придется целиком или частично перестраивать в этих зонах свою хозяйственную деятельность.

Начиная с конца прошлого века происходит значительное потепление климата. В среднем температура воздуха повысилась на 0.5 - 0.7 °C. С первого взгляда эта величина может показаться несущественной, однако вспомним, что во время последнего оледенения 18 тыс. лет назад, когда мощный панцирь сковал северную половину Европы и Северную Америку, средняя температура воздуха у поверхности Земли была всего лишь на 5 °C ниже современной.

Если температура будет продолжать расти с такой же скоростью, как в последние 10 - 15 лет, то к середине следующего столетия она повысится на 1,3 °C. По некоторым прогнозам, скорость потепления увеличится в сравнении и современной, и тогда к середине XXI века температура повысится на 1,5 - 4,5 °C.

Трудно сказать, будет ли в этом случае климат более благоприятный для хозяйственной деятельности людей или нет. Но ученые уже сейчас отмечают, что глобальное потепление грозит оставить Землю без ледников. Как заметил Ю. Кирильченко: «Эта угроза в первую очередь нависла над льдами горных систем в умеренных широтах планеты. Такое тревожное предупреждение прозвучало в ходе, состоявшейся в Бостоне конференции Американского союза геофизиков. Согласно приведенным на форуме данным, процесс, внушающий ученым немалое беспокойство, активно протекает в обширных областях бывшего Советского Союза».

Американский геолог Марк Майер утверждает, что прошедший вместе со своими коллегами из Колорадского университета в Боулдере подробное исследование, за минувшее столетие наполовину растаяли ледники Кавказа, а Тань - Шань в течение последних сорока лет потерял 22% льдов.

А в других регионах мира потери ещё ощутимее. От крупнейшего в Африке горного ледника, который увенчан потухший вулкан Кения, к настоящему времени по сравнению с началом века осталось лишь 8% былой массы. Невеселые перспективы ожидаю и Америку. Скорее всего, лишь в памяти старшего поколения окажется в не столь отдаленном будущем Национальный ледниковый парк в штате Монтана. По прогнозу Майера, все льды там растают через 50 - 70 лет.

Таяние горных ледовых шапок приводит к поднятию уровня моря, разрушению береговой линии, наводнениями, жестким бурям и другим природным катаклизмам.

Н. Вуколов пишет: «Если парниковый эффект перерастет в явление глобального масштаба, то это отнюдь не будет означать, что на Севере Европы наступит потепление. Наоборот, следствие такого развития может стать период резкого похолодания, причем не только в северной части континента. И в таких странах, как Испания, Италия, Греция начнет мести зимняя поземка…»

Тот факт, что в североевропейской части континента наблюдается относительно мягкий климат, целиком и полностью зависит от теплых течений Гольфстрима, без воздействия которых на большей территории Швеции установилась бы погода, как в сибирской тундре. Гольфстрим и другие теплые течения, начинающие свой путь в тропиках, заканчиваются в Северной Атлантике двумя гигантскими «помпами» из глубин океана, расположенными к востоку от Гренландии и в южной части Лабрадорского моря.



Рисунок 4 Уровень выбросов парниковых газов при различных способах производства электроэнергии

Гольфстрим совместно с другими течениями образует огромную глобальную циркуляционную систему. Теплая вода перемещается далеко на север - до Шпицбергена и Новой Земли, чтобы затем обогревать всю Европу. Причем внутренние потоки движутся со скоростью, в сто раз превышающей, например, скорость течения Амазонки. Трудно даже осознать, что массы теплой воды приносят с собой в северную холодную атмосферу количество энергии в 10 млрд. кВт часов, что в 100 раз превышает мировое потребление энергии. Это своего рода «батарея», нагревающая воздух над Европой ещё на пять градусов и работающая бесплатно в течение вот уже 10 тыс. лет.

Глобальное потепление может привести к тому, что морские потоки пойдут другими путями, что приведет к изменению климата в Европе, поскольку теплая вода Гольфстрима уже не будет продвигаться столь далеко на север, как сейчас.

И тогда даже довольно незначительные изменения, возможное увеличение воды от таяния льдов в Арктике, способны нарушить баланс и разрушить «насосы» в Северной Атлантике. Это является воистину климатической ахиллесовой пятой Европы.

Среди индикаторов изменений климата, которые как бы суммируют эффект многих климатических факторов, необходимо отметить уровень Мирового океана, а также уровень ряда внутренних вод.

Согласно проведенным исследованиям, за последние сто лет уровень океана повысился на 10 - 15 см., что связано с одной стороны, с таянием льдов, а с другой - с расширением морской воды вследствие нагревания.

В настоящее время широко распространено мнение о том, что потепление XX века обязано парниковому эффекту, вызванному увеличением содержания углекислого газа в атмосфере благодаря сжиганию ископаемого топлива (рис. 4).

Экологическую ситуацию в России ухудшают и аварийные загрязнения различных компонентов природной среды. Вызывает тревогу количество аварий на нефтепроводах и массированное загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами.

По - прежнему считается острой проблема сброса загрязненных сточных вод, доля которых в общем объеме сбрасываемых в водоемы стоков растет. Наибольшие объемы загрязненных сточных вод сбрасываются в Московской, Ленинградской, Иркутской, Свердловской областях, а также в Краснодарском крае.

Экологическая обстановка в стране является напряженной. По результатам регулярных наблюдений Росгидромета оказалось, что уровень загрязнения воздуха в городах России остается высоким, несмотря на спад производства.

Ежегодно в результате анализа данных измерений Росгидромета выделяются города с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха, так называемый приоритетный список. В этот список с 1993 года входит 41 город, в том числе Москва.

К городам с наибольшими уровнями загрязнения атмосферного воздуха относятся: Ангарск, Архангельск, Березники, Братск, Волжский, Грозный, Екатеринбург, Зима, Иркутск, Каменск - Уральский, Кемерово, Комсомольск - на - Амуре, Красноярск, Курган, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Москва, Мытищи, Нижний Тагил, Южно - Сахалинск, Новодвинск, Новокузнецк, Новосибирск, Новочеркасск, Петропавловск - Камчатский, Прокопьевск, Саратов, Селенгинск, Ставрополь, Тольятти, Ульяновск, Улан - Уде, Усолье - Сибирское, Хабаровск, Челябинск, Череповец, Чита, Шелехов, Щелково [Малофеев, 2002].

Ученые НАСА утверждают, что «парниковый эффект», вызывающий повышение температуры атмосферы у поверхности Земли, одновременно ведет к значительному охлаждению стратосферы, где сосредоточен озон, что и обуславливает истончение его слоя.

Разрушение озонового слоя ведет с собой массу негативных эффектов, среди которых выделяется массовое ухудшение зрения у населения районов с неблагоприятной экологической обстановкой. К такому выводу после нескольких лет исследований пришли офтальмологи Университета мексиканского штата Сонора.

По их данным, самыми распространенными недугами, получаемыми людьми вследствие большей подверженности ультрафиолетовыми лучами в связи с разрушением озонового слоя, являются катаракта, ухудшение состояния сетчатки и глазного дна, различные наросты и новообразования. И если в случае катаракты и новообразований может помочь постоянно развивающаяся микрохирургия глаза, то процесс ухудшения состояния (износа) сетчатки и глазного дна практически необратим.

По словам одного из местных светил офтальмологии ЭдуардоОртиса, раньше подобные заболевания проявлялись к старости, однако сегодня первые признаки этих тяжелых недугов демонстрируют все больше юношей и девушек в возрасте от 20 до 25 лет. К первым признакам медик относит, прежде всего, повышенную утомляемость глаз при отсутствии видимой нагрузки, раздражение конъюнктивы, появление красного пятна на глазном дне после нагрузки на глаза, например, чтения или просмотра телепередач.

Основываясь на практических опытах, мексиканские врачи утверждают, что в районах с высокой солнечной активностью защищающие от ультрафиолетовых лучей темные очки необходимо носить с детского возраста. Офтальмологи рекомендуют населению не пользоваться разрушающими микроозоновый слой аэрозольными дезодорантами и ни в коем случае не наблюдать незащищенным глазом солнечными затмениями.

Следует подчеркнуть, что возникновение этих климатических условий во многом является причиной загрязнения окружающей среды, которое в широком смысле означает не только введение человеком чуждых природе видов энергии и субстанций, но и естественные факторы, приводящие к значительным отклонениям характеристик природной среды.

Анализируя состояние экологической ситуации в стране, важно отметить, что рост загрязнения окружающей среды продолжается. Теперь для каждого русского - от младенца до пожилого человека - ежегодно от промышленных предприятий и других стационарных источников ежегодно выпадает свыше 300 тонн загрязненных веществ.

Анализ данных за пятилетие (1994 - 1999 гг.) показывает, что средние концентрации сероводорода, окиси углеводорода, окиси и диоксида азота возросли на 6 - 12%.

Продолжается загрязнение рек, озер и других поверхностных вод. Объем нормативно очищенных сточных вод составляет не более 10% всех вод, требующих очистки.

Чистая вода на Земле становится драгоценной редкостью. Дожди почти везде становились кислотными. Водная фауна третьей части всех озер мира уже погибла. Потоки загрязненных сточных вод поступают в реки. Для их очистки требуется 50-100-кратное разбавление чистой водой, то есть от 75 до 150 000 кмі, а общий речной поток в мире - согласно К. С. Лосеву (1996), 45 000 км3. Существует интенсивное загрязнение подземных артезианских вод и озер, даже таких гигантских, как Байкал и Ладога.

Рисунок 5 Выброс СО₂: промышленный и в результате землепользования

Все большее влияние на атмосферный воздух крупных городов и промышленных центров оказывает вырубка лесов, осушение болот, как в России, так и в других странах мира (рис. 5).

Но если исчезнут леса и болота, поставляющие 30% кислорода, и будет продолжаться загрязнение океана нефтяной пленкой, убивающие планктонные организмы, поставляющие 70% кислорода, то содержание кислорода в атмосфере начнет резко сокращаться. Уже сейчас некоторые страны, в том числе США и некоторые области России, например, Кемеровская область, потребляют кислорода больше, чем производится на их территории растительностью.

Огромный вред окружающей среде наносят выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников, главным образом, от автотранспорта. Более чем в 150 городах страны (Томске, Краснодаре, Москве, Ростове - на - Дону, Екатеринбурге) выбросы от автотранспорта значительно превысили промышленные. Ежегодно высокий уровень загрязнения атмосферы отмечается в городах: Братск, Кемерово, Нижний Тагил, Усолье - Сибирское, Тольятти, Южно - Сахалинск и других[Розанова, 2004; Голубев, 2011].

2.2 Разрушение озонового слоя

Озон представляет собой аллотропные видоизмененные молекулы кислорода и состоит из трех атомов - О₃. При нормальных условиях озон при небольших концентрациях обладает характерным запахом (свежести) и разлагается медленно. При больших концентрациях озон синего цвета, обладает резким запахом и легко взрывается.

В воздухе озон образуется при электрических разрядах или при ультрафиолетовом (УФ) облучении воздуха. В атмосфере озон образуется во время грозы, а в более верхних слоях атмосферы - под действием УФ излучения в присутствие примесей, например, азота. Наличие озона в газовой примеси устанавливают с помощью реакции: O₃+2KI+H₂O=I₂+O₂+2KOH(табл. 1)

Таблица 1

Количественная зависимость состава атмосферы от высоты

Атмосферный слой	Высота, км	Общая характеристика. Особенности
Приземный слой	0 - 0,5	N2 (78, 084%); О2 (20, 946%); Ar (0. 934%); СО2 (0, 033%); Ne, He, Kr, Xe, CH4, No2; H2, аэрозоли и другие «загрязнители»
Тропосфера	0,5 - 13	Наблюдется понижение давления
Стратосфера	13 - 50	Озоновый слой (максимум концентрации на высоте 20 - 25 км)
Мезосфера	50 - 80	Озоновый слой отсутствует, появляются атомы кислорода
Термосфера	80 - 100 120 - 130 160 - 180 Выше 600	Количество атомов кислорода примерно 20% количества молекулярного кислорода Количество О = количеству О2 Количество О = количеству N He- основная составляющая атмосферы
Экзосфера	Выше 1000 1500 - 2000 Выше 2000	Частицы могут иметь космическую скорость (11,2 км/с) Количество He = количеству H Атомы водорода. Атмосфера переходит в межпланетный газ (тоже атомы Н)

В небольших дозах озон применяют для профилактики от микробов, озонирования воды, воздуха, отбеливания бумаги и тд. Озон очень ядовит, допустимая концентрация в воздухе составляет 10^-5%. Озон ядовитее угарного газа и требует чрезвычайной осторожности.

Озон содержащийся в атмосфере, играет важную роль как с точки зрения процессов поглощения солнечной радиации, выполняя защитную функцию для биосферы, так и с точки зрения регулятора температурного режима атмосферы.

Основное содержание озона находится в стратосфере на высоте примерно от 15 до 45 км (этот участок иногда называют озоносферой). В определенных местах атмосферы содержание озона уменьшается на 40 - 50%. Эти места называются «озоновыми дырами».

В настоящее время международное сообщество принимает меры по ограничению выбросов галогенированных соединений в атмосферу. Отрицательное воздействие на состояние озонового слоя обеспечивается полетами космических аппаратов, чьи ракетные двигатели выделяют такие «загрязняющие вещества», как HCL, CL, NO, CO, CO3, аэрозоли в больших количествах в тропосферу и стратосферу. Запуск этих запусков космических аппаратов составляет 5-7% от общего объема загрязнения воздуха транспортными средствами всех типов, но с увеличением числа этих запусков вредное воздействие на озоновый слой и всю атмосферу увеличивается, Конечно, мы не можем отказаться от развития аэрокосмического комплекса, поэтому сейчас мы проводим исследования по созданию оптимальных формулировок ракетных топлив, новых типов двигателей, принципиально новых способов доведения спутников до околоземных орбит.

Определенную долю в разрушение озонового слоя вносят высокоэнергичные потоки протонов. Их взаимодействие с атмосферной средой приводит к уменьшению количества озона.

Отрицательное влияние на состояние озонового слоя оказывают выбросы в атмосферу химической электронной промышленности. Строгий и постоянный контроль за состоянием озонового слоя является необходимым условием охраны окружающей среды. В этом плане большое значение имеет метод лазерного зондирования профилей стратосферного озона, который позволяет получить информацию [Захаров, 2012].

Разрушение озонового слоя - это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой, возникающие в результате природных процессов (например, извержение вулканов) или имитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор или бром; а также метан и оксид азота.

Сокращение озонового слоя ведет к увеличению солнечного ультрафиолетового излучения. А это серьезная опасность для всего живого.

К уничтожению озонового слоя ведет:

· выбросы фреонов (фреон - газ, использующийся как хладагент для холодильников и распылителей аэрозольных баллончиков) -многие страны уже сократили их производство, но в мире выпуск всё ещё растёт;

· сведение лесов - источников кислорода;

· широкое распространение реактивных самолетов (особенно военных), которые летают на высотах 10 - 20 км.

По данным международной экологической организацииGreenpeace (Гринпис) основными поставщиками фреонов являются США (30, 85%), Япония (12,42%), Великобритания (8, 62%) и Россия (8, 0%).



Рисунок 6 Озоновый слой над Антарктидой

В 1985 году появились первые сообщения о возникновении «озоновой дыры» над Арктикой. Содержание озона в ней за семь лет уменьшилось более чем вдвое. Это вызвало тревогу в мире. Если это будет продолжаться и дальше, и распространиться на другие области земного шара, то под угрозой окажется жизнь на нашей планете.

«Холодный душ» для канадцев был посланием американского НАСА в английском журнале «Нейшин»: прореживание озонового слоя над Арктикой в обозримом будущем будет развиваться из-за «парникового эффекта». По мнению этих экспертов, ситуация будет ухудшаться, по крайней мере, до 2020 года.

Предполагается, что «озоновая дыра» над арктическим регионом нашей планеты достигнет размера того, что открылось в Антарктиде. Его площадь составляет Её площадь - около 20 млн км² (рис. 6).

Озоновые дыры - это значительные пространства в озоновом слое атмосферы на высоте 20 - 25 км с заметно пониженным (до 50% и больше) содержанием азота.

В Северном полушарии появляются блуждающие озоновые дыры (рис. 7) площадью от 10 до 100 тыс. км², с содержанием 60 - 80% нормы [Зверев, 2002].

Рисунок 7 Озоновые дыры

Последствия разрушения озонового слоя:

· уменьшается выносливость различных материалов (например, резины) и вместе с тем - длительность пользования этими материалами;

· погибают обитающие в верхних слоях воды водные организмы (бентос);

· уменьшаются сельскохозяйственные урожаи и рыбные уловы;

· уменьшается иммунитет населения против различных заболеваний;

· увеличивается возможность заболевания раком кожи и катарактой глаз (как у людей, так и у животных), заболеваниями легких и верхних дыхательных путей.

Для спасения озонового слоя нужны комплексные меры по ограничению вырубки лесов, выброса в атмосферу фреона и полетов реактивных самолетов на больших высотах[Коробкин, 2006].

2.3 Ядерная зима, как экологическая катастрофа

Ядерная зима - гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу большого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве 30% - 40% накопленных в мире ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного повышения количества отраженных солнечных лучей.

Экологические последствия применения ядерного оружия достаточно хорошо изучены на примерах ядерных взрывов, произведенных США в конце Второй мировой войны над Хиросимой и Нагасаки, а также по результатам испытаний ядерного оружия на полигонах, в том числе, в Семипалатинске и на о. Новая Земля

С момента создания атомного оружия и до настоящего времени происходило его постоянное развитие и совершенствование. Появились боеприпасы особой конструкции, обеспечивающей перераспределение энергии ядерного взрыва и в пользу того или иного поражающего фактора. В числе новых направлений развития ядерного оружия появились образцы, основным поражающим фактором которых является мощное электромагнитное излучение, рентгеновские лазеры с ядерной накачкой.

Развитие ядерного оружия и накопление его огромных запасов вызвало объективную необходимость оценок возможных глобальных последствий обмена ядерными ударами при возникновении межгосударственных конфликтов и развязывание ядерной войны. К середине 70 - х годов прошлого века появилось ясное понимание того, что ядерная война неизбежно приведет к разрушению городов, массовому уничтожению людей и культурных ценностей, заражению воздуха, почвы и воды, и вообще гибели всего живого. При проведении научных исследований, наряду с изучением прямых поражающих факторов наземных, воздушных, подводных и надводных взрывов, стали учитываться возможные глобальные экологические эффекты: разрушение озонового слоя, климатические возмущения и т. п. появились новые взгляды на экстраполяцию данных о воздействии ядерных взрывов на человека и окружающую среду. Этому способствовали исследований последствий взрывов в Хиросиме и Нагасаки, ядерных испытаний последующих лет.

В дальнейшем были проведены широкие исследования возможных экологических и иных последствий массового применения ядерного оружия воюющими странами.

После обсуждения возможных последствий крупномасштабной ядерной войны на конференции ученых в Москве в мае 1983 г. и на конференции «Мир после ядерной войны» в Вашингтоне в октябре 1983 г человечеству стало понятно, что ядерная война нанесет непоправимый ущерб нашей планете, и всей жизни на Земле в целом. Она причинит ущерб биосфере, а, следовательно, и всему человечеству. Ядерная война приведет к катастрофическим изменениям природных экосистем, а также антропогенных компонентов окружающей среды, т. е. техносферы и социосферы. Многочисленные ядерные взрыв приведут не только к существенным непосредственным воздействиям на экосистемы поражающих факторов ядерных взрывов, но и к климатическим изменениям, истощению и разрушению озонового слоя стратосферы, и повышению уровня ультрафиолетового излучения, к значительному выпадению радиоактивных осадков в глобальном масштабе и опасным загрязнениям воды, воздуха и земной поверхности во многих районах.

...