Николай Печуркин - Энергия и жизнь

• Название: Энергия и жизнь
• Автор: Николай Печуркин
• Издательство: Наука, сибирское отделение
• Жанр: Биофизика
• Год: 1988

Что движет эволюцию жизни на нашей планете? В каком направлении развивается жизнь? Отчего «процветают» примитивные паразиты? Может ли разум человека влиять на судьбы Вселенной? На эти (и близкие им) вопросы делает попытку ответить автор, развивая энергетический подход к изучению живой природы.

Книга будет интересна для биологов, физиков, химиков, биофизиков, а также всех интересующихся общими вопросами развития.

---

Из-за высокого уровня развития промышленности в Северном полушарии около 93% всех газовых выбросов в атмосферу сосредоточено именно здесь. Более того, около 90% этих выбросов приходится на 8— 10% поверхности суши, включающей часть Европы, Северной Америки и Японии. Следовательно, основная часть продуктов сгорания всех видов топлив выбрасывается в атмосферу на площади лишь около 3% от всей поверхности планеты. И на этой территории темными шлейфами дымов выделяются крупные города.

Одними из наиболее токсичных соединений, поступающих в атмосферу из технических источников, являются оксиды серы и азота. Согласно различным оценкам, техногенный выброс в атмосферу оксидов серы к началу 80-х годов достигал 70—100 млн т, а оксидов азота — около 20 млн т. Эти показатели примерно равны величине естественных выбросов этих элементов в атмосферу [Курьер ЮНЕСКО, 1985, № 5, с. 21]. Наиболее токсичным из газообразных оксидов является сернистый ангидрид. (По некоторым оценкам, если бы его не перерабатывали высшие растения, то за 20 лет все высшие животные погибли бы.) К сожалению, он составляет до 99% от выбросов сернистых соединений энергоустановками. Время жизни его в атмосфере может достигать нескольких десятков суток при сухом воздухе или уменьшаться до нескольких часов в присутствии воды. Он участвует в различных каталитических, фотохимических реакциях, переходит в сульфаты и, растворяясь в парах воды, образует серную кислоту. Сходным образом оксиды азота дают азотную кислоту. Получающиеся из-за этого кислотные дожди стали бичом Северного полушария.

Еще большую опасность представляет техногенный выброс в атмосферу металлов, особенно тяжелых. В естественных условиях поступление металлов в атмосферу — это ветровые переносы с поверхности и выбросы вулканов. Но все эти потоки отступают перед техногенными. Антропогенные источники приносят в атмосферу почти в 20 раз больше свинца, почти в 10 раз больше кадмия, более чем в 7 раз — цинка. По величине выбросов цинка, меди, кадмия всем вулканам Земли далеко до мусоросжигательных печей. Особую тревогу вызывает свинцовое загрязнение планеты. Связано оно также с энергетикой, но с малой, точнее, с выхлопами автомобильных двигателей.

Концентрация свинца растет во льдах не только Гренландии, но и Антарктики, в иле рек, морей, в теле животных, не исключая человека. Если в скелете первобытного человека было лишь 2 мг свинца, то в наших скелетах его в 50—100 раз больше. А ведь избыток свинца в организме очень опасен для здоровья.

Примеры накопления ядовитых веществ в атмосфере и из нее попадания в другие сферы можно, к сожалению, множить почти беспредельно. Достаточно вспомнить об авиационных методах применения различных химикатов в сельском и лесном хозяйстве. Неудивительно, что ДДТ был обнаружен в заметных количествах в снегах Антарктиды, где он никогда не применялся. Известно, что многие пестициды способны концентрироваться в пищевых цепях. Так, в цепях питания от морской воды через планктон, рачков и рыб смытые в воду химикаты (тот же ДДТ) в яйцах морских птиц могут аккумулироваться в миллион (!) раз.

Приведенных примеров вполне достаточно, чтобы видеть, что загрязнение атмосферы приняло угрожающие масштабы, и угрожают они прежде всего самому человеку. Чтобы избежать уже упоминавшегося бумеранг-эффекта, необходимо принимать серьезные меры по очистке газовых выбросов. По оценочным расчетам, снижение выбросов серы вдвое на обычных тепловых электростанциях в Европе стоило бы не менее 10% издержек на производство самой электроэнергии. Может показаться дорого, но что может быть дороже здоровья человека и биосферы?

Хорошим обнадеживающим примером того, что человечество в состоянии справиться с глобальным загрязнением, служит снижение радиоактивности на поверхности Земли. В начале 60-х годов, к моменту запрещения испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой, содержание радиоактивных стронция-90 и цезия-137 в продуктах питания возросло по сравнению с естественным фоном в несколько, вплоть до десятков, раз. Концентрация этих элементов в мышечной и костной тканях человека и высших животных тоже возросла и в некоторых регионах даже более чем в 100 раз. После прекращения испытаний, примерно в течение десятилетия, радиоактивный фон и содержание радиоактивных соединений в живых организмах вернулись к обычному естественному уровню, кроме отдельных мест, связанных с повышенной техногенной радиоактивностью.

Загрязнение гидросферы. Вода составляет основу жизни, и мы неоднократно обсуждали на страницах этой книги, что и в циклах вещества, и в энергетике всех живых существ она занимает ведущее место. Она пронизывает нашу жизнь на всех ее уровнях. И вдруг неожиданно для человечества оказалось, что мы практически не имеем чистой воды на планете. Недаром 80-е годы объявлены ООН десятилетием борьбы за чистую воду. Громадный Мировой океан на пути превращения в бессточную мусорную яму. Особенно загрязнен Атлантический океан.

С ростом энергетики, промышленных и сельскохозяйственных технологий резко возрастает потребность в чистой воде. Если ежегодно мировое потребление энергетических ресурсов составляет около 10 млрд т, то человек расходует около 10 млрд т воды ежедневно. И это не удивительно. Каждая тысяча киловатт мощности, выработанной тепловыми электростанциями, требует миллионы кубических метров воды в год. Для производства 1 т стали нужно более 100 т воды, 1 т произведенной соды «потребляет» 300 т воды, искусственного шелка — 400, бумаги — более тысячи, резины — 4000.

Одним из основных потребителей воды является сельское хозяйство. Например, чтобы вырастить 1 т пшеницы, требуется за вегетационный период 1500 т воды, 1 т риса — более 7 тыс. т, 1 т хлопка — около 10 тыс. т воды. С ростом технологий к 2000 г. без их качественного изменения может понадобиться практически весь речной сток. И здесь сельское хозяйство является одним из главных поставщиков различных ядовитых соединений типа пестицидов: гербицидов, инсектицидов, фунгицидов и пр.

Ухудшение качества воды уже теперь резко отрицательно сказывается на здоровье человека. По оценкам ВОЗ, 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды и нарушением санитарно-гигиенических норм из-за ее нехватки.

То самое «самоочищение» биосферы, которое выручало человека с незапамятных времен, начинает давать опасные сбои и именно в глобальном масштабе. Как бы ни казался велик наш «мокрый шарик», он не справляется с потоком загрязнения.

В последние годы как будто удалось остановить рост одного из наиболее опасных загрязнений Мирового океана — загрязнения нефтью. Нефть способна разливаться тонкой пленкой по поверхности воды, изолируя атмосферу от океана, образовывать комочки различных размеров, а наиболее тяжелые фракции могут опускаться на дно. Килограмм нефти может разлиться тонкой пленкой на площади до 1 га и тем самым погубить свыше 100 млн личинок рыб и многие виды зоопланктона. Тяжелое впечатление производят аварии супертанкеров при перевозках нефти. Но главный поток загрязнения связан со сбросами балластных и промывных вод танкеров. Этот поток был значительно уменьшен в связи с принятием международных постановлений и организацией контроля за их исполнением. В ряде больших портов построены специальные очистные станции для промывки танкеров, которые даже приносят прибыль. Однако угроза увеличения нефтяного загрязнения остается, так как в последние годы быстро увеличивается подводная добыча нефти и газа на шельфе.

Особую тревогу вызывает загрязнение внутренних водоемов, даже если они связаны непосредственно с океаном. Так, самым загрязненным из морей является Средиземное. Турецкие ученые пришли к выводу, что «Мраморное море гибнет». Вызывает обоснованную тревогу уровень загрязнения Балтийского и Северного морей. Без принятия эффективных мер результат может быть печальным. Медлить нельзя.

Определенный оптимизм внушают положительные примеры как в Европе, так и в Северной Америке, самых неблагополучных с этой точки зрения регионах. Достаточно вспомнить о том, что несколько чище стали Волга, Днепр, Великие озера, Темза. Разработка и использование специальных очистных систем, как показывает опыт, не только требуют затрат, но и могут самоокупаться и приносить прибыль.

Состояние литосферы (почвы). Верхний плодоносящий слой суши — почва — по площади, а по объему тем более существенно уступает гидросфере. Толщина слоя достигает всего лишь нескольких десятков сантиметров и только в черноземной зоне может возрастать до нескольких метров. Но именно этим слоем, его состоянием определяется жизнь человечества с самых ранних этапов развития.

В настоящее время практически все пригодные для земледелия места заняты человеком и переезжать просто некуда.