Текст книги "Экология"

Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы – почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания. Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т. е. формирования плодородного слоя, достаточного для сельскохозяйственного использования, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет. При нормальных природных условиях 1 см толщины плодородной почвы образуется за 125–400 лет. Процесс значительно ускоряется при оптимальной агротехнике, но даже в этих условиях для создания 1 см плодородного слоя требуется не менее 40 лет.

На нашей планете в качестве пашни обрабатывается около 10 % суши. В начале нового тысячелетия человечество, вероятно, приблизится к полной реализации всех потенциальных земельных ресурсов. Почти вся площадь, используемая под сельскохозяйственные культуры, освоена с давних времен. Несмотря на огромные усилия человечества, рост площадей возделываемых земель низок, и обеспеченность ими на душу населения постоянно снижается.

Стремясь повысить урожаи выращиваемых культур, человек широко применяет удобрения, пестициды, строит оросительные и осушительные системы. При этом вносятся существенные антропогенные помехи в биогеохимические круговороты биогенных элементов.

Основное условие формирования высоких урожаев – наличие в почве питательных элементов в доступных формах и в должном соотношении. Основными биогенными элементами являются углерод, азот, фосфор, калий и т. д. (вернее их соединения). Естественные биоценозы – это устойчивые саморегулирующиеся системы, тогда как агробиоценозы – это системы с разрушенными обратными связями, которые могут существовать только при целенаправленной регулирующей деятельности человека.

Интенсификация сельскохозяйственной деятельности человека и прежде всего химизация вызывают изменения в устоявшихся процессах превращения веществ и энергии в природе. Значительные потери веществ, например азота, происходят в результате их улетучивания из почвы и вымывания. К началу нового тысячелетия ожидаемые на планете потери азота, входящего в состав удобрений, составили более 40 млн т/г. Обогащение биосферы азотом за счет удобрений опасно, так как это ведет к накоплению токсичных азотсодержащих органических соединений.

К канцерогенным соединениям, появление которых обусловлено неправильной химизацией сельского хозяйства, относятся я-нитрозосоединения. Как правило, они вызывают образование злокачественных опухолей печени, желудка, легких и других органов, обладают мутагенным и эмбриотоксическим действиями. я-Нитрозосоединения P^P^N—могут образовываться в содержимом желудка человека, если в него одновременно попадают нитрит и вторичный амин P₁P2NH. Образование этих соединений происходит при участии различных микроорганизмов.

Для земледелия особенно важен баланс фосфора в экологических системах. Фосфор – важнейший биогенный элемент, и его дефицит резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнение потерь возможно только путем внесения фосфорных и органических удобрений. В круговорот фосфора в биосфере вовлечены почва, вода и растения.

Потери фосфора в экосистемах происходят в результате изъятия его с урожаем и за счет эрозии почвы.

Подкисление почв, вызываемое выпадением кислотных осадков, переводит фосфор в формы, недоступные для растений.

Высокое естественное содержание калия в почвах обычно не лимитирует урожаи, однако в ряде природных зон повышенные дозы азота и фосфора на сельскохозяйственных угодьях приводят к отрицательному балансу калия.

Сегодня человечество уже не может использовать экстенсивный путь развития сельского хозяйства, в то же время интенсивный путь, основанный на поддержании и повышении плодородия почв, связан с обязательным применением удобрений. Однако при нарушении технологии использования удобрений их неблагоприятное воздействие на окружающую природную среду многосторонне сказывается на различных компонентах биосферы. При этом может происходить:

• нарушение круговорота и баланса питательных веществ, снижение плодородия почв;

• снижение урожаев сельскохозяйственных культур и качества продуктов;

• развитие грибковых и других заболеваний растений, рост сорняков из-за нарушения соотношения макро-и микроэлементов в почве;

• попадание питательных элементов удобрений и почвы со стоками в грунтовые воды, а далее в поверхностные водоемы, что вызывает их эвтрофикацию;

• проникновение в стратосферу оксидов азота, образующихся при денитрификации азотных соединений почвы и удобрений, способствует разрушению озонового слоя.

Одним из видов антропогенного воздействия на почву является усиление (ускорение) процессов водной и ветровой эрозии. Эрозия – процесс разрушения и переотложения почвенных частиц воздушными или водными потоками. Эрозия почвы происходит и в естественных условиях, однако она значительно ускоряется вследствие антропогенного воздействия на экосистемы, выражающегося в чрезмерной и неправильной распашке земли, в том числе без учета рельефа, сведения лесов, непроведения противоэрозионных агрохимических мероприятий.

В зависимости от причин возникновения этого процесса различают ветровую, водную и техногенную эрозию. Водная эрозия может быть плоскостной, при которой разрушается поверхностный слой почвы, и линейной, вызывающей процесс разрушения почвенного профиля в глубину и почвообразующих пород. Борьбе с эрозией почв способствует безотвальная обработка земли, контурная и полосная вспашки, террасирование, создание ветрозащитных полос.

Ущерб плодородию почв наносят нерегулируемые ливневые осадки и паводки, ненормированный выпас скота, распашка целинных и залежных земель, проводимая без учета возможной эрозии. В сельском хозяйстве США площадь эрозированных земель составляет около 40 % всей пашни. За год с сельскохозяйственных угодий только вода уносит почти 3 млрд т плодородной земли. Большая часть унесенного слоя оседает в реках, озерах и искусственных водоемах, что наносит ущерб водным биоценозам. Большие территории ранее плодородных целинных земель, освоенные под пашню, становятся бесплодными из-за неправильной обработки. Оставаясь лишенными на длительное время какой-либо растительности, эти земли оголены ветрами, унесшими верхний гумусовый слой. Превратились в пустыню обработанные в 30-х годах ХХ в. большие территории в Техасе (США), часть целинных земель Казахстана.

Усилению эрозии почвы, обмелению рек и озер способствует вырубка лесов. Средняя скорость сведения лесов в Юго-Восточной Азии составляет 7,1 млн га/г., в США – 2,8 млн га/г. Так, на северо-востоке Индии у отрогов Гималаев расположено местечко Черапунджи, где ежегодный уровень выпадения осадков составляет до 9150 мм. Ныне над этим «влажным царством» нависла угроза недостатка влаги и даже превращения его в пустыню. Причина – активная вырубка лесов, продолжающаяся уже 25 лет. В результате сведения лесов почва, лишенная растительного покрова, слабо поглощает осадки, и в сезон дождей плодородный слой легко вымывается. Известняки, наиболее распространенная в Черапунджи геологическая порода, оголяются и подвергаются растворению кислыми дождями. В результате образуются карстовые провалы, активно поглощающие воду.

В ряде стран сокращение земель, используемых в сельском хозяйстве, происходит из-за чрезмерного выпаса скота: в Аргентине и Чили из-за этого выведено из использования свыше 100 млн га некогда обрабатываемых земель. Выпас скота привел в негодность пастбища и способствует продвижению пустынь в Ираке, Сирии, Индии.

Значительно снижает плодородие почв их засоление – повышение содержания легкорастворимых солей. Оно может быть вызвано, например, привнесением солей грунтовыми и поверхностными водами. Наиболее часто засоление вызывается нерациональной системой орошения земель. Почвы считаются засоленными при содержании в них более 0,1 % по массе солей, токсичных для растений. Высок процент засоления почв районов древнего орошаемого земледелия: в долине Нила засолено более 80 % земель, в долине реки Инд – около 67 %. Засолению почвы на больших площадях способствует строительство водохранилищ, вызывающее повышение уровня грунтовых вод.

В VI в. нашей эры начался быстрый рост поселений. С этого времени человек планомерно отторгает у дикой природы участки лесов, лугов и других естественных экосистем для возведения городов и поселков, строительства дорог, промышленных предприятий, свалок и т. д. Происходящее в развитых странах сокращение удельного количества пашни, приходящегося на душу населения, обусловлено также изъятием земель для промышленных нужд. Ежегодно в США более 1 млн га сельскохозяйственных угодий уходит на строительство новых районов городов, поселков, автострад и другие виды хозяйственной деятельности. В Японии, расположенной на островах и обладающей земельными ресурсами, весьма ограниченно пригодными для сельскохозяйственного использования, в период с 1968 по 1974 гг. ежегодно терялось 40–60 тыс. га угодий за счет отторжения земель под жилищное и промышленное строительство, прокладки коммуникаций, разбивки парков и искусственных насаждений.

Значительное загрязнение плодородного слоя почвы и отчуждение сельскохозяйственных земель вызывает складирование и (или) захоронение промышленных и бытовых твердых отходов. Основная масса твердых отходов образуется на предприятиях следующих отраслей:

• горной и горно-химической промышленности (отвалы, шлаки, «хвосты»);

• черной и цветной металлургии (шлаки, шламы, пыль и т. д.);

• металлообрабатывающих отраслей (отходы, стружка, бракованные изделия);

• лесной и деревообрабатывающей промышленности (отходы лесозаготовки, опилки, стружка);

• энергетической – тепловые электростанции (зола, шлаки);

• химической и смежных отраслей промышленности (шламы, фосфогипс, шлаки, стеклобой, пластмассы, резина и т. п.);

• пищевой промышленности (кости, шерсть и т. п.);

• легкой и текстильной промышленности. Накопление значительного количества твердых отходов во многих отраслях обусловлено существующим уровнем промышленных технологий, не предусматривающих комплексной переработки сырья. Многие технологии предусматривают использование не более 8—10 % сырья, а некоторые даже менее 1 % от добытого. Все остальное поступает в отходы или отвалы. Помимо того что промышленные отходы занимают значительную территорию, они служат источником химического загрязнения почвы, гидросферы и атмосферы. Стекающие с гор отвалов атмосферные осадки преимущественно загрязнены химически активными и вредными для биосферы веществами. Это ведет к формированию вокруг отвалов и хранилищ зараженных зон. Загрязняющие вещества попадают в грунтовые воды и поверхностные водоемы. В сухую погоду отвалы пылят (терриконы шахт), даже самовозгораются, что загрязняет атмосферу. К твердым отходам также относится обезвоженный активный ил, образующийся на очистных сооружениях промышленных предприятий и городов.

Ежегодное потребление минерального сырья в мире составляет более 100 млрд т. В результате столь интенсивного использования недр Земли облик планеты сильно изменился. В промышленно развитых районах сформировался антропогенный ландшафт,[131]131
  Ландшафт антропогенный – ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью человека, при этом связь природных компонентов изменена в такой степени, что на месте ранее существовавшего природного комплекса складывается новый, развитие которого контролируется человеком. Считается, что в настоящее время антропогенные ландшафты занимают около половины территории суши.


[Закрыть] значительно отличающийся от природного. Это привело к существенному изменению (упрощению) биоценозов, свойственных таким районам.

Для обезвреживания наиболее токсичных неутилизируемых твердых и жидких отходов промышленности, содержащих хром, кадмий, свинец, ртуть, цианистые соединения, пестициды, отработанные катализаторы и т. п., производят их захоронение на специально оборудованных полигонах.

Проблема утилизации твердых бытовых отходов – одна из острейших экологических проблем, стоящих перед городами и особенно перед крупными, где на одного жителя в год образуется 200–750 кг твердых бытовых отходов. Примерно треть этого количества составляют пищевые отходы, а еще треть – бумага и картон. Постепенно растет содержание в бытовых отходах пластических масс. При сжигании бытовых отходов, содержащих полимерные материалы, возможно образование весьма токсичных соединений, например диоксинов.[132]132
  Диоксины – обиходное название высокотоксичных веществ канцерогенного, тератогенного и мутагенного действия, относящихся к классу полихлорированных дибензодиоксинов, например тетрахлорди-бензо-парадиоксина. Хорошо растворяются в жирах и накапливаются в пищевых цепях. Могут образовываться в качестве побочных продуктов при производстве, обработке и сжигании любых хлорированных углеводородов.


[Закрыть]

Во многих регионах России, отчасти Восточной Европы и в развивающихся странах реальная последовательность удаления отходов потребления и быта включает два основных элемента – источник твердых бытовых отходов (ТБО) и свалку (полигон) (рис. 9.11).

Российские полигоны, за редким исключением, производят подавляющее психологическое впечатление, отравляют атмосферу и гидросферу, губят растительный покров, формируют неблагоприятную для человека окружающую среду. Свалки являются центрами концентрации люмпенизированного населения, что вызывает напряженную социальную и криминогенную обстановку вокруг них.

Анализ мирового опыта обращения с отходами показывает, что в большинстве стран Европы и Северной Америки за последнее десятилетие произошли значительные изменения. Последовательность удаления отходов в этих странах сегодня включает ряд обязательных этапов, к числу которых относятся:

Рис. 9.11. Схема примитивной последовательности удаления отходов потребления и быта (по А. Б. Лифшицу)

• редукция (уменьшение объемов образования ТБО прежде всего путем рационализации потребления);

• вторичное использование (использования фракций отходов, обладающих потребительскими свойствами);

• переработка (использование соответствующих фракций ТБО в качестве сырья для производственных процессов);

• утилизация энергии (извлечение энергетического потенциала отходов);

• захоронение остатков ТБО, не обладающих никакими полезными свойствами, на экологически нейтральных полигонах.

Полнота осуществления такого алгоритма обращения с отходами в разных странах определяется конкретными экономическими, сырьевыми, демографическими и другими условиями. В зависимости от них принимаются адекватные национальные законодательные акты, вводятся соответствующие организационно-финансовые механизмы, определяющие наиболее важные акценты в переработке ТБО. В целом эти шаги направлены на создание условий, стимулирующих внедрение приоритетных для данной конкретной страны методов переработки отходов.

Технологии переработки, как правило, включают в себя компостирование органического материала, извлечение металла и пластиков, сжигание относительно сухих фракций отходов и т. д. Вместе с тем даже самые современные схемы удаления ТБО включают полигоны захоронения, куда поступают остатки от переработки отходов (рис. 9.12).

В одной из богатейших развитых стран – США на протяжении последних 40 лет доля мусоросжигания в системе обезвреживания ТБО практически постоянна и составляет примерно 15–20 % (рис. 9.13), тогда как европейская практика заключается в постоянном увеличении доли их сжигания.

Показателен пример Германии, где за четыре года, с момента ввода в действие закона об обращении с ТБО (1993–1997), объем захоронений в стране снизился на 20 %. В основном такой результат достигнут благодаря внедрению метода компостирования садовых и дворовых отходов, а также раздельному сбору упаковочных материалов и других фракций ТБО.

Твердые бытовые отходы в ряде случаев не менее опасны, чем промышленные. Наиболее характерным примером является проблема ртутной безопасности, осознанная в настоящее время как одна из важнейших среди иных экологических проблем в городах, крупных индустриальных центрах, в том числе в Москве. Металлическая ртуть и ее соединения – наиболее токсичные среди загрязнителей окружающей природной среды, так как ртуть является веществом первого класса опасности. Это – один из хорошо изученных в настоящее время токсикантов. В виде аэрозоля она попадает в организм вместе с воздухом и затем длительное время воздействует на человека. При концентрациях выше 0,25 мг/м³ ртуть полностью задерживается легкими, а при наличии в воздухе закрытых помещений (подъездах дома, школьных подвалов и др.) ртутных паров в концентрации 0,1–0,8 мг/м³ у людей наблюдаются острые отравления.

Наиболее распространенный источник ртутного загрязнения в городских условиях – вышедшие из эксплуатации лампы дневного света (люминесцентные лампы[133]133
  Люминесцентные лампы, в сравнении с лампами накаливания, имеют в несколько раз больший срок службы и почти вдвое больший КПД – долю энергии, преобразованную из электрической в световую форму.


[Закрыть]) и ртутьсодержащие приборы, наиболее известными из которых являются термометры и тонометры (приборы для измерения артериального давления). Так, по оценкам специалистов, ежегодно только на предприятиях Москвы выходит из строя 6–7 млн шт. люминесцентных ламп, а эти лампы также используют в общественных зданиях, учебных заведениях, лечебных учреждениях и в жилых домах (преимущественно для освещения подъездов, где их ежегодно заменяют на новые в количестве около 2 млн шт./г.).

Рис. 9.12. Схема наиболее совершенной последовательности удаления отходов потребления и быта (по А. Б. Лифшицу)

Каждая люминесцентная лампа, кроме стекла и алюминия, содержит до 100 мг ртути, следовательно, в 1 млн отработавших ламп находится около 100 кг этого металла. Если лампа разбивается, ртуть попадает в воздух. В большинстве случаев отработавшие свой срок ртутьсодержащие приборы выбрасывают вместе с бытовыми отходами в контейнеры для мусора. При вывозе ТБО на свалки лампы и приборы чаще всего разбиваются, и ртуть может свободно поступать в почву, грунтовые воды и испаряться в атмосферу.

Рис. 9.13. Диаграмма изменения пропорций между методами удаления ТБО в США

Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК_сс) паров ртути составляет 0,0003 мг/м³. Проведенные в 90-х годах прошлого века обследования ряда больниц Москвы показали примерно в 10 % больничных палат превышение значений ПДК ртути. В ряде случаев загрязнение ртутью доходило до 10 ПДК. Высокие (до 20 ПДК) концентрации паров ртути были обнаружены также в физических и химических кабинетах некоторых школ старой постройки.

Проблеме сбора, хранения и переработки изделий, содержащих ртуть, уделяется повышенное внимание во всем мире. Обезвреживание ртутных ламп должно осуществляться только на предприятиях, где на специальном оборудовании люминофор (концентрирующий на своей поверхности ртуть) отделяется от стеклобоя и металла и далее в виде ртутного концентрата отправляется на повторное использование.

Объем собираемых и обезвреживаемых люминесцентных ламп в Москве в настоящее время превышает 40 % от образующихся в промышленном секторе, что сопоставимо с уровнем большинства европейских стран. Однако в жилищно-коммунальном секторе сбор ртутьсодержащих отходов пока не налажен в достаточной мере. Выявлены случаи накопления больших количеств ртутных ламп и приборов учебными и медицинскими учреждениями, торговыми организациями. В результате они часто попадают в контейнеры с бытовым мусором, а затем на городские свалки.

Проблеме загрязнения ртутью было уделено серьезное внимание и ситуация в Москве стала улучшаться. К сожалению, первые успехи в области сбора и обезвреживания ртутьсодержащих ламп и приборов, достигнутые в Москве за последние годы, не характерны для многих других городов и регионов страны.

На биосферу Земли постоянно воздействуют, наряду с химическими, многочисленные физические факторы. Значимость воздействия этих факторов антропогенного происхождения достаточно ощутима и продолжает увеличиваться, а в ряде случаев физическое воздействие на конкретные экосистемы значительно превышает химическое. Наиболее широко известны примеры радиационного загрязнения.

Физическое загрязнение связано с отклонением за пределы нормального диапазона колебаний параметров (уровня) физических абиотических факторов среды обитания. Теоретически это относится абсолютно ко всем климатическим и топографическим экологическим факторам. Реально в наше время ощущается антропогенное воздействие на уровень таких физических факторов, как температура, звук и вибрация, интенсивность различных электромагнитных излучений, включая ионизирующее и световое. Это воздействие стало столь значительно, что соответствующие физические загрязнения выходят за рамки локальных и ощущаются на глобальном уровне.

Тепловое загрязнение. Оно является результатом рассеивания в окружающей природной среде теплоты, выделяющейся в многообразных тепловых процессах, прежде всего связанных со сжиганием топлива. По существующим оценкам ежегодно в мире сжигается до 5 млрд т угля, 3,2 млрд т нефти, т. е. высвобождается более 2«10²⁰ Дж тепловой энергии, которая меняет температурный режим воздушной и водной среды, а также динамику происходящих там процессов. Замена тепловых электростанций на атомные, уменьшая до некоторой степени химическое загрязнение среды, одновременно увеличивает тепловое загрязнение. Так, при производстве 3,6 МДж электроэнергии на тепловой электростанции потери теплоты (отходы) в атмосферу и воду, используемую для охлаждения, составляют соответственно 1,67 и 0,565 МДж, а на атомной электростанции – 0,544 и 7,95 МДж.

Помимо влияния на общебиосферный процесс глобального потепления тепловое загрязнение локально воздействует на водные экосистемы. Именно повышение температуры воды способствует:

• превышению критических значений для стенотермных[134]134
  Стенотермный (от греч. stenos – узкий, ограниченный) – не выносящий колебаний температурных условий среды. Стенотермность характерна для многих почвенных и морских видов животных.


[Закрыть]

стадий жизненных циклов водных организмов;

• усилению восприимчивости организмов к токсическим веществам (непременно присутствующим в загрязненной воде);

• замене обычной флоры водорослей менее желательными синезелеными водорослями (рис. 9.14);

• снижению количества кислорода в воде из-за уменьшения его растворимости.

В промышленных районах количество вырабатываемой энергии столь велико, что соизмеримо с интенсивностью излучения Солнца на эту же площадь (табл. 9.6). Поэтому там образуются «острова тепла» и формируется особый микроклимат. Это явление характерно для городов, крупных населенных пунктов и особенно для мегаполисов.

Шумовое (акустическое) загрязнение. Оно возникает в результате отклонения (в основном увеличения) интенсивности и повторяемости звуковых колебаний за пределы природного диапазона. Шумом называют любые звуки, мешающие жизнедеятельности организмов. Отсутствие шума особенно необходимо для животных, обменивающихся звуковой информацией, а также анализирующих звуки окружающей среды с целью получения информации, в том числе сигналов тревоги. Поскольку адаптация организмов к шуму практически невозможна, шумы являются серьезным загрязнителем среды обитания.

Таблица 9.6

Соотношение интенсивности видов энергии в промышленных районах

Для человека шум – общебиологический раздражитель, который в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма (включая нервную систему, зрение, вестибулярный аппарат, пищеварение, обмен веществ и т. п.). Наиболее полно изучено влияние шума на слуховой аппарат человека.

Рис. 9.14. Последовательность смены видового состава и формирования сообщества водорослей, вызываемая тепловым загрязнением (по Н. Ф. Реймерсу)

При шуме на уровне более 90 дБ у человека постепенно возникает ослабление слуха (тугоухость), нервно-психологический стресс (сильное угнетение или, наоборот, сильное возбуждение нервной системы), язвенная болезнь, гипертония и т. д. При очень высоком шуме (более 110 дБ) возникает звуковое опьянение;[135]135
  Звуковое опьянение – возбуждение, возникающее в результате резонанса клеточных структур под действием громких ритмичных звуков.


[Закрыть] при шуме на уровне 120–130 дБ находится порог болевых ощущений, а далее начинается разрушение тканей тела, прежде всего слухового аппарата; при шуме на уровне более 145 дБ у человека происходит разрыв барабанных перепонок.

В субъективном восприятии шума значительную роль играет эмоциональный фактор. Женщины менее устойчивы к сильному шуму, в условиях звукового дискомфорта у них быстрее возникают признаки неврастении. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) наиболее чувствительны к шуму такие операции, как слежение, сбор информации и мышление. Неблагоприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему; так, интенсивные звуки, производимые самим человеком, не беспокоят его, а небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект. Экологическое объяснение этого очевидно – за миллионы лет эволюции человек, как и любой иной имеющий слух биологический вид, разделял звуки на хорошо слышимые собственные и преимущественно плохо слышимые посторонние. Последние воспринимались в качестве сигналов, в том числе и о возможной опасности, и требовали обязательной реакции. Отсутствие или нарушение нормального слуха гарантирует в природных условиях быструю гибель. Хорошо известно, что при потере зрения слух у человека обостряется.

В соответствии с законами экологии и прежде всего с законом Шелфорда любой фактор среды обитания, в том числе и физический, угнетающе действует на организмы биоценоза не только при избыточно большом значении, но и при его недостаточности. Полное отсутствие звуков воспринимается как ненормальная ситуация, ярко характеризуемая известными терминами «пугающая» и «зловещая» тишина. Наилучшие условия для отдыха (в частности, для сна) создаются при тихих звуках спокойной природы – тихий шелест листвы, негромкое пение птиц, слабые звуки морского прибоя. Известны примеры того, как один и тот же человек может полноценно отдыхать и даже спокойно спать при достаточно громких, но привычных ему звуках в хорошо знакомых условиях и никак не может заснуть в значительно более тихом, но новом месте.

По субъективным ощущениям звуковое опьянение аналогично алкогольному и наркотическому. Оно является причиной широкого успеха шумной ритмичной музыки как в современных условиях, так и у дикарей.

Кроме интенсивности звука, экологически значима и его частота. Внезапные резкие звуки переносятся особенно тяжело, если они имеют высокую частоту (диапазон 1–4 кГц для человека).

Наиболее распространенный и мощный источник городского шума – транспорт, обычно создающий 60–80 % шума, воздействующего на человека в местах его пребывания. Авиационный транспорт – источник антропогенного шума практически самого высокого уровня. Больший шум создается при старте космических ракет, при выстрелах и взрывах.

При частотах звука ниже 20 Гц (в диапазоне и н ф р а з в у к а) наиболее заметные нарушения в жизнедеятельности организмов возникают из-за явления резонанса (резкого возрастания амплитуды колебаний) при совпадении частоты внешнего воздействия с частотой собственных колебаний отдельных внутренних органов. Так, у человека частоты 6—12 Гц соответствуют собственным колебаниям органов, а частота 7 Гц – а-ритмам мозга. Инфразвук большой мощности может вызвать остановку сердца человека.

В природе инфразвуки обычно являются сигналами о приближающихся землетрясениях, извержениях вулканов, перед штормами и прочими экстремальными природными явлениями, что побуждает животных к действиям в поисках спасения. Таким образом, антропогенные инфразвуки создают ощущение психологического дискомфорта, развивают безотчетное чувство страха. Подобную реакцию вызывают звуки пролетающих тяжелых вертолетов, движущихся тяжелых машин, работающих прессов и ряд иных источников.

Ультразвуки (звуки с частотой более 16–20 кГц) антропогенного происхождения воздействуют практически только на локальном уровне; например, известно вредное влияние, оказываемое ультразвуковой установкой на обслуживающий ее персонал.

Специфической формой акустического загрязнения является з в у к о в о й у д а р – ударная волна, возникающая при прохождении самолетом звукового барьера, когда его скорость становится больше скорости распространения звуковых волн в воздушной среде. Ударная волна с громоподобным звуком достигает поверхности Земли. Скачкообразное повышение избыточного давления определяет эффект внезапности, неожиданности, что вызывает реакцию беспокойства у живых организмов. Воздействие звукового удара кратковременно, возмущение длится около 0,2–0,3 с.

Звуковой удар обычно сопровождается вибрацией отдельных элементов конструкций зданий и сооружений. У животных эта вибрация усугубляет реакцию на удар, а в костной природе она воздействует на неустойчивые элементы подстилающей земной поверхности, способствуя (ускоряя начало) сходу снежных лавин, камнепадам и другим явлениям. Отдельные виды животных особенно чувствительны к звуковому удару. Это прежде всего скаковые лошади, северные олени, морские котики. Звуковые удары могут косвенно сказаться на потомстве птиц, гнездящихся на скалах.

Изменений в поведении обитателей водной среды при воздействии звуковых ударов не отмечено, что, возможно, объясняется сильным ослаблением доходящей ударной волны. В целом вопрос считается мало изученным и требует осторожного подхода при оценке воздействия звукового удара, особенно на человека.

Вибрационное загрязнение. Такое загрязнение является близким к шумовому и характеризуется в значительной мере аналогичными показателями. Основное различие заключается в том, что вибрация распространяется только в твердых телах, а звук – в любых средах. Поэтому на живые организмы вибрация воздействует только при поверхностном контакте через опорные поверхности. У человека под действием вибрации развивается особая вибрационная болезнь.

Вибрация антропогенного происхождения, как и ультразвуки, в настоящее время оказывает только локальное воздействие на экосистемы. Преимущественно изучено и нормируется антропогенное вибрационное загрязнение среды обитания человека в процессе труда, а именно, производственно-транспортная вибрация.

Электромагнитное загрязнение. Оно возникает в результате изменения свойств среды и значительного (порой в сотни раз) превышения интенсивности излучения антропогенных источников относительно природного фонового излучения. Особенно важное значение оно приобретает в связи с интенсивным развитием электронных систем управления, работа которых может быть серьезно дезорганизована.

Существенная особенность искусственных источников электромагнитного загрязнения биосферы в отличие от природных – высокая когерентность (частотная и фазовая стабильность) и большая интенсивность излучения в тех или иных областях частотного спектра.

Эффект биологического действия зависит от количества поглощенной энергии, частоты и геометрических размеров поглощающего объекта. В диапазоне сверхвысоких[136]136
  Диапазон частот 3-108—3-1011 Гц (300 МГц – 300 ГГц).


[Закрыть] частот (СВЧ) поглощается 40–50 % падающей энергии (остальное отражается), глубина проникновения в биологические ткани равна примерно 1/10 длины волны.

Неионизирующие излучения поглощаются биологическими системами; при этом электромагнитная энергия трансформируется в кинетическую, вызывая общий нагрев тканей по всей глубине проникновения внутрь организма. Если количество поступающей энергии превышает допустимое количество энергии, которое может быть отведено механизмом терморегуляции теплокровных животных, то ее избыток вызывает постепенное повышение температуры тела. Это сначала ведет к нарушению функционирования соответствующих органов, а в предельном случае возникают очаги локального распада биологических тканей. Тепловые процессы, происходящие при воздействии электромагнитных полей на биологические ткани, используют при создании современных бытовых СВЧ-печей.