Загрязнение окружающей среды

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, воздействие на биосферу, представляющее опасность для представителей живой природы и устойчивого существования экосистем. Различают природные загрязнения, вызванные естественными причинами (например, вулканическая деятельность), и антропогенные, связанные с деятельностью человека. Практически все виды хозяйственной деятельности влекут за собой те или иные формы загрязнения. Она сопровождается увеличением уровня содержания вредных для организмов веществ, появлением новых химических соединений, частиц и чужеродных материалов, токсичных или не способных к утилизации в биосфере, чрезмерным повышением температуры (тепловое загрязнение), шума (шумовое загрязнение), электромагнитного излучения, радиоактивности (радиоактивное загрязнение) и другими изменениями среды. Ежегодно из недр Земли извлекается более 100 миллиардов тонн различных пород. При сжигании около 1 миллиарда тонн условного топлива (в том числе бензина) в биогеохимические циклы включаются не только дополнительные массы оксидов углерода и азота, соединений серы, но и большие количества таких опасных для организмов элементов, как ртуть, свинец, мышьяк и др. Вовлечение в промышленное и сельскохозяйственное производство тяжёлых металлов значительно превосходит те количества, которые находились в биосферном круговороте за всю предшествующую историю человечества. В биосферу поступает до 67% тепла, вырабатываемого электростанциями. К 21 веку в мире синтезировано около 12 миллионов ранее не встречавшихся в природе соединений, из которых около 100 тысяч широко распространились в окружающей среде (например, хлорсодержащие пестициды, полихлорбифенилы). Загрязнение окружающей среды столь велико, что естественные процессы круговорота веществ в природе и разбавляющая способность атмосферы и гидросферы не в состоянии нейтрализовать его вредное воздействие. Нарушаются сложившиеся в ходе длительной эволюции природные системы и связи в биосфере, подрывается способность природных комплексов к саморегуляции. Экологические нарушения проявляются в сокращении численности и видового разнообразия организмов, в снижении биологической продуктивности, деградации экосистем. Наряду с этим происходит неконтролируемое размножение организмов, легко вырабатывающих устойчивые формы (некоторые насекомые, микроорганизмы). И хотя в ряде развитых стран объём выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду к 21 веку уменьшился, в целом загрязнение биосферы нарастает, в том числе за счёт глобальных (распространяемых по всему земному шару) и стойких (персистентных, сохраняющихся на протяжении многих десятков лет) загрязнителей. Непосредственными объектами загрязнения служат атмосфера, водоёмы и почвы.

Загрязнение атмосферы. Сжигание нефти, природного газа, угля, древесины и органических отходов - основные источники загрязнения соединениями серы (SO₂, SO₃ , Н₂S), оксидами азота (NO, NO₂, N₂О) И углерода (СО, СО₂), аэрозолями, пылью, дымами и тяжёлыми металлами. Значительные количества метана выделяются при добыче ископаемого топлива, при сжигании различных органических веществ и др. Концентрация СО₂ за последние 200 лет возросла более чем в 1,3 раза, оксидов азота - почти в 1,9 раза, метана - более чем в 3 раза (основной прирост после 1950). Антропогенные выбросы СО₂ (ежегодный прирост 0,2%, в 2005 превысили 28 миллиардов тонн) и некоторых других газов, в том числе метана, N₂О, фторуглеродов, гексафторида серы (SF₆), озона, создают в атмосфере «парниковый эффект» и могут привести к изменению климата на планете. Около 60% попадающей в атмосферу серы имеет антропогенное происхождение (сжигание топлива, производства серной кислоты, меди, цинка и др.). Оксиды серы, азота и углерода взаимодействуют с водяными парами атмосферы, что служит причиной выпадения кислотных дождей, ставших серьёзной экологической проблемой в Европе, Северной Америке, Китае. Выбросы в атмосферу хлорфторуглеродов (смотри Хладоны) и ряда других веществ ведут к истощению озонового слоя стратосферы, защищающего всё живое от жёсткого УФ-излучения. В начале 21 века было зарегистрировано появление «озоновой дыры» над Антарктикой (площадь 28 миллионов км²; на 3,9 миллионов км² больше, чем в 2005). Она захватывает также южную оконечность Южной Америки, Фолклендские  острова, Новую Зеландию, часть Австралии. С появлением «озоновой дыры» связывают увеличение частоты заболевания раком кожи и катарактой. Отмечается возрастание интенсивности УФ-излучения в средних широтах Северного и Южного полушарий Земли и в Арктике. С 1990-х годов заметную долю в загрязнение атмосферы вносят лесные пожары.

В России более 60 миллионов человек живут в условиях высокого (до 10 ПДК) и очень высокого (более 10 ПДК) загрязнения атмосферы. Около 50% всех вредных веществ и до 70% общего объёма парниковых газов поступают в атмосферу от предприятий топливно-энергетического комплекса (ТЭК). За период с 1999 по 2003 год число городов, в которых максимальная концентрация загрязнителей десятикратно превышает ПДК, возросло с 32 до 48; основные загрязнители - свинец, бензопирен, формальдегид, ацетальдегид, соединения марганца, NO₂, Н₂S, сера, пыль. В 2001-04 дополнительный вклад в загрязнение окружающей среды внесли трансграничные выпадения соединений серы и азота, а также кадмия, свинца и ртути (в основном из Польши, Украины, Германии), которые превзошли поступления от российских источников.

Загрязнение пресных водоёмов. Развитие промышленности, урбанизация и интенсификация сельского хозяйства в 20 веке привели к существенному ухудшению качества воды в поверхностных континентальных водоёмах и значительной части подземных вод. В начале века преобладало засоление (минерализация), в 1920-е годы - загрязнение соединениями металлов, в 1930-е - органическими веществами, в 1940-х годах началась интенсивная эвтрофикация водоёмов; в 1950-х - загрязнение радионуклидами, после 1960-х годов - закисление. Основными загрязнителями являются сельскохозяйственные , промышленные и бытовые стоки, с которыми в водоёмы поступают соединения азота, фосфора, серы, мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора и хлора, а также углеводороды. Широкомасштабная очистка промышленных сточных вод начала производиться в большинстве стран только во 2-й половине 20 века. В Западной Европе очищается более 95% сточных вод; в развивающихся странах - около 30% (Китай планирует очищать 50% сточных вод к 2010). Наиболее эффективные очистные сооружения удаляют до 94% фосфорсодержащих и до 40% азотсодержащих соединений. Загрязнение водоёмов сельскохозяйственными стоками обусловлено прежде всего наличием в них различных удобрений и пестицидов (ежегодно используется до 100 миллионов тонн, до 300 кг на 1 гектар сельскохозяйственных угодий; до 15% из них вымывается). Кроме того, они содержат стойкие органические соединения, в том числе хлорсодержащие пестициды, полихлорбифенилы, диоксины. Поступление азота и фосфора сопровождается интенсивным развитием водных растений и дефицитом кислорода в водоёмах и, как следствие, существенным нарушением водных экосистем. Около 10% загрязнений пресных вод в мире приходится на муниципальные сточные воды. В целом ежегодно во внутренние водоёмы сбрасывается более 1,5 тысячи км³ сточных вод, на разбавление которых уходит около 30% всего речного стока, составляющего около 46 тысяч км³. Значительная часть загрязнителей попадает в природные воды из атмосферы, с дождевыми и талыми водами. В США, например, в 1980-е годы таким путём в водоёмы поступило до 96% полихлорбифенилов, 90% азота и 75% фосфора, большая часть пестицидов. К началу 21 века более половины крупных рек мира оказались сильно загрязнёнными, их экосистемы деградируют. В донных отложениях рек и особенно водохранилищ происходит накопление тяжёлых металлов и стойких органических загрязнителей. От заболеваний, связанных с загрязнением источников питьевой воды, в конце 20 века только в Африке ежегодно умирало 3 миллиона человек.

Во многих регионах России загрязнение поверхностных водоёмов нефтепродуктами, соединениями меди, марганца, железа, азота, фенолом и другими органическими веществами в десятки раз превышает уровень ПДК. Около 20% загрязнённых сточных вод приходится на предприятия ТЭК. Нередки случаи высокого загрязнения ртутью, свинцом, сульфидами, сероводородом, пестицидами, лигнином, формальдегидом. В 2005 году более 36% сбрасываемых сточных вод было загрязнено выше допустимых норм. К 2005 экологическая деградация затронула экосистемы 26% озёр и рек. На дне волжских и других водохранилищ накопились десятки миллионов тонн солей тяжёлых металлов и других опасных для организмов веществ, что превратило эти водоёмы в неконтролируемые места захоронения токсичных отходов. В 2005 почти 30% поверхностных водоёмов, используемых для питьевого водоснабжения, не соответствовали гигиеническим нормам, более 25% проб воды - нормативам по микробиологическим показателям.

Загрязнение Мирового океана в пределах прибрежной зоны определяется главным образом сбросом промышленных и коммунальных отходов, стоками с сельскохозяйственных угодий, загрязнением от транспорта и добычи нефти и газа. В прибрежных частях Мексиканского залива, например, концентрация соединений азота, остававшаяся неизменной с начала 20 века, после 1960 выросла в 2,5 раза в результате поступлений из реки Миссисипи. В океан выносится 300-380 миллионов тонн органических веществ в год. До сих пор широко практикуется сброс различных отходов (дампинг) в моря (в конце 20 века до 17 тонн на 1 км² океана). После 1970-х годов резко увеличился объём поступлений неочищенных муниципальных стоков (например, в Карибском бассейне на их долю приходится до 90% стоков). По прогнозам, в прибрежном загрязнении будет расти доля выпадений из атмосферы в связи с увеличением количества автотранспорта и развитием промышленности. Ежегодно в океан с речным стоком поступает более 1 миллиона тонн свинца, 20 тысяч тонн кадмия, 10 тысяч тонн ртути и ещё столько же свинца и около 40 тысяч тонн ртути - из атмосферы.

Ежегодно в океан попадает более 10 миллионов тонн нефти (в основном вынос реками). До 5% акватории Тихого и Атлантичного океанов постоянно покрыто нефтяной плёнкой. Во время «Бури в пустыне» (1991) аварийные утечки нефти в Персидский залив и Аравийское море превысили 6 миллионов тонн. В результате глобального переноса стойкие хлорорганические пестициды встречаются в опасных количествах у млекопитающих и птиц Антарктики и Арктики. Радиохимические производства Франции, Великобритании, СССР (России) и США загрязнили долгоживущими радионуклидами Северную Атлантику, Северный Ледовитый океан, Восточную часть Тихого океана. На дне Мирового океана находятся около 60 утерянных атомных бомб, а также контейнеры с радиоактивными отходами и реакторы с отработавшим ядерным топливом. Десятки тысяч тонн химических боеприпасов затоплено после Великой Отечественной войны в Балтийском, Белом, Баренцевом, Карском, Охотском и Японском морях. Серьёзной угрозой является загрязнение океана плохо разлагающимся синтетическим мусором. Ежегодно более 2 миллионов птиц, морских млекопитающих, черепах погибают в результате заглатывания пластикового мусора и запутывания в брошенных сетях.

В последние 30 лет наблюдается эвтрофикация морских водоёмов (например, Чёрного, Азовского и Балтийского морей), приводящая, в частности, к увеличению интенсивности размножения фитопланктона, в том числе токсичного (так называемые красные приливы). Для некоторых морей катастрофическим оказывается биологическое загрязнение, связанное с интродукцией чужеродных видов, попадающих в основном с балластными водами судов. Так, например, появление гребневика Mnemiopsis в Азовском море и рапана в Чёрном море сопровождается вытеснением аборигенной фауны.

Во внутренних и окраинных морях Российской Федерации по некоторым видам загрязнителей ПДК устойчиво превышены в 3-5 раз. К числу наиболее загрязнённых относятся залив Петра Великого (Японское море), северная часть Каспийского моря, Азовское море, Невская губа (Балтийское море). Ежегодный вынос нефтепродуктов реками составлял в 1990-х годах (тысяч тонн): Обью - до 600, Енисеем - до 360, Волгой - до 82, Леной - до 50.

Загрязнение земель и почв. К концу 20 века 2,4 миллиона км² земель деградировало вследствие химического загрязнения (12% от общей площади земель, деградация которых связана с антропогенным фактором). На поверхность почвы ежегодно попадало только от металлургических предприятий более 150  тысяч тонн меди, 120  тысяч тонн цинка, около 90  тысяч тонн свинца, 12  тысяч тонн никеля, 1,5  тысяч тонн молибдена, около 800 тонн кобальта. При производстве 1 г черновой меди, например, образуется 2 тонны отходов, которые в виде мелкодисперсных частиц попадают на поверхность земли из атмосферы (содержат до 15% меди, 60% оксидов железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца). Машиностроительные и химические производства загрязняют окружающие территории десятками тысяч тонн свинца, меди, хрома, железа, фосфора, марганца и никеля. При добыче и обогащении урана миллиарды тонн радиоактивных отходов низкой активности распространяются на тысячи км² в Северной и Центральной Азии, Центральной и Южной Африке, Австралии, Северной Америке. Вокруг крупных предприятий во многих странах формируются техногенные промышленные пустоши. Кислотные осадки вызывают закисление почв на миллионах км².

На поля мира ежегодно вносится около 20 миллионов тонн химических удобрений и пестицидов, значительная часть которых не усваивается, не распадается и служит причиной масштабного загрязнения почв. Почвы на десятках миллионов км² засолены в результате искусственного орошения (только в Аргентине, Бразилии, Чили, Мексике и Перу - более 18 миллионов га).

Современные города загрязняют (свалки, очистные сооружения и др.) территорию, превышающую их собственную в 5-7 раз. В среднем в развитых странах приходится около 200-300 кг отходов в год на человека. Как правило, в странах с низким уровнем жизни отходов образуется больше. По экспертным оценкам, в мире объём коммунальных отходов, захораниваемых на свалках, возрастал до 1990-х годов, затем стал уменьшаться за счёт их вторичного использования (в Западной Европе около 80%, в США до 34%, в ЮАР 31% коммунальных отходов перерабатывается). В то же время растут площади земель, занятых сооружениями для очистки сточных вод (иловыми картами, полями орошения). Серьёзной проблемой к началу 21 века стал вывоз токсичных отходов из развитых стран: до 30% опасных отходов Западной Европы в конце 20 века захоранивалось на территориях других государств.

Техногенное загрязнение почв вокруг крупных тепловых электростанций (особенно работающих на угле и сланцах) прослеживается на площади в несколько тысяч км² (они включают соединения кадмия, кобальта, мышьяка, лития, стронция, ванадия, а также радиоактивный уран). Тысячи км² заняты золошлаковыми отвалами. Территории вокруг атомных электростанций и других атомных предприятий загрязнены радионуклидами цезия, стронция, кобальта и др. Испытание атомного оружия в атмосфере (до 1963) привело к глобальному устойчивому загрязнению почв цезием, стронцием и плутонием. С выхлопными газами автомобилей на поверхность почв попадает более 250 тысяч тонн свинца в год. Особенно опасно загрязнена почва на расстоянии до 500 м от крупных автомагистралей.

В России свыше 30% твёрдых отходов приходится на предприятия ТЭК. Более 11% территорий селитебных зон в 2005 были сильно загрязнены соединениями тяжёлых металлов и фтора, 16,5% почв в этих зонах подвержены микробиологическому загрязнению. При этом перерабатывается не более 5% образующихся отходов, остальные являются источником постоянного загрязнения, многие полигоны твёрдых бытовых отходов не соответствуют санитарным нормам. Только в Москве и Московской области в 2005 году было выявлено около 3000 нелегальных свалок. Более 47 тысяч км² (в основном Алтай, Якутия, Архангельская область) загрязнены десятками тысяч тонн ракетных металлоконструкций и компонентами ракетного топлива в результате осуществления ракетно-космических программ. В неудовлетворительном состоянии находятся места складирования запрещённых и непригодных к применению пестицидов (на 2005 более 24 тысяч тонн), а также ранее произведённые захоронения этих веществ. Во всех районах добычи, транспортировки, распределения и переработки нефти значительны загрязнения почв нефтепродуктами и буровым шламом (около 1,8% территории Российской Федерации). При добыче и транспортировке (в том числе из-за разрывов и утечек из трубопроводов) теряется ежегодно около 10 миллионов тонн нефти.

Защита окружающей среды. Мероприятия, направленные на защиту от загрязнения окружающей среды, являются частью проблемы охраны природы. Они сводятся в основном к законодательным ограничениям и системе штрафов. Глобальный характер загрязнения окружающей среды усиливает роль международных соглашений и конвенций по предотвращению загрязнений. Различные страны мира предпринимают усилия по сокращению и предотвращению загрязнений, для чего заключаются десятки международных и сотни региональных соглашений и конвенций. Среди них: Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов (1972); Конвенция по защите морской среды района Балтийского моря (1974); Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979); Венская конвенция о защите озонового слоя (1985); Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987); Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением (1989); Конвенция об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте (1991); Рамочная конвенция ООН об изменении климата (1992); Конвенция по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озёр (1992); Конвенция о защите Чёрного моря от загрязнения (1992); Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (2001).

Смотри также статьи Биосфера, Мониторинг экологический и статью Состояние и охрана окружающей среды в томе «Россия».

Лит.: Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М., 1982; Глобальная экологическая перспектива: Обзор изменений состояния окружающей среды: Ежегодник. Найроби, 2000-2007; Таргулян О. Ю. Темные страницы «черного золота». Экологические аспекты деятельности нефтяных компаний в России. М., 2002; Защита окружающей среды Европы: третья оценка. Люксембург, 2004; О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2003 г.: Государственный доклад. М., 2004; О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2005 г.: Государственный доклад. М., 2006; Обзор загрязнения окружающей природной среды в Российской Федерации за 2005 г.: Государственный доклад. М., 2006; О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 2005 г.: Государственный доклад. М., 2006; Яблоков А. В. Россия: здоровье природы и человека. М., 2007.