Туман сам по себе для организма человека не опасен, однако
в условиях города, при непрекращавшемся поступлении
дыма в приземные слои атмосферы в них скопилось несколько
сотен тонн сажи (одного из виновников температурной инверсии)
и вредных для дыхания человека веществ, главным из которых
являлся сернистый газ.
Лондонский (влажный1) смог — это сочетание газообразных
и твердых примесей с туманом — результат сжигания
большого количества угля (или мазута) при высокой влажности
атмосферы. Впоследствии в нем практически не образуется
Сухой (фотохимический) смог (см. разд. 9.1.1.4).
9.1. Антропогенное воздействие на биосферу 397
каких-либо новых веществ. Таким образом, токсичность целиком
определяется исходными загрязнителями.
Английские специалисты зафиксировали, что концентрация
диоксида серы S02 в те дни достигала 5—10 мг/м3 и выше
при предельно допустимой концентрации (ПДК) этого вещества
в воздухе населенных мест 0,5 мг/м3 (максимально разовое
значение) и 0,05 мг/м3 (среднесуточное). Смертность в Лондоне
резко возросла в первый же день катастрофы, а по прошествии
тумана она снизилась до обычного уровня. Также было установлено,
что прежде других умирали горожане старше 50
лет, люди, страдающие заболеваниями легких и сердца, а также
дети в возрасте до одного года.
Можно сопоставить данные о загазованности в Лондоне
в те печально знаменитые дни со значением ПДК = 1 0 мг/м3
в воздухе рабочей зоны для диоксида серы. При таком значении
ПДК здоровый работоспособный человек может трудиться
«...ежедневно (кроме выходных) по 8 ч или иное время (но не
более 41 ч в неделю) в течение всего рабочего стажа без заболеваний
или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых
современными методами исследований в процессе работы или
отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений
»1 .
Точные данные о событиях тех дней — результат того, что
к этому времени исследования воздуха проводились уже несколько
десятилетий, ибо проблема загазованности в Лондоне
существовала с давних пор. Еще в XIII в., когда в окрестностях
города начали исчезать леса, жители стали использовать
каменный уголь, добывавшийся на морском побережье, плохо
горевший и выделявший много дыма. Поэтому в 1273 г. в Англии
был принят закон, запрещавший применение такого угля,
что можно считать началом истории борьбы с загрязнением атмосферы.
В 1952 г. загрязнение воздуха Лондона от отопительных
систем домов в несколько раз превышало объем загрязнений
от промышленных предприятий, развитие которых в городской
черте целенаправленно тормозилось английским законодательством
к тому времени уже более 100 лет. Урок из трагедии
1952 г. был извлечен достаточно быстро. В 1956 г. был
принят закон о чистоте воздуха, который стал строго соблюдаться,
и к 1970 г. выброс сажи (виновника атмосферной
1 Таково определение ПДК вредного вещества в воздухе рабочей
зоны по ГОСТ 12.1.005-88.
398 Глава 9. АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ
инверсии) из отопительных систем домов удалось снизить
в 13 раз, а из промышленных установок — в 6 раз. В результате
от былых Лондонских туманов не осталось и следа. Отмечаются
случаи, когда в центре города тумана меньше, чем в его
окрестностях, хотя проблема загрязненности оксидами серы
сохранилась.
Излишнее количество кислоты в почве ведет к ее закисле-
нию, нарушает биологическое равновесие. Кроме того, кислотами
из почвы выщелачиваются тяжелые металлы, далее усваиваемые
растениями. Последние передают повышенную дозу
тяжелых металлов животным, через которых (или непосредственно
из растений) они поступают в организм человека.
В регионах, где почва и дно водоема содержат значительные
количества щелочных веществ (например, известняка),
кислотные осадки не наносят большого вреда, поскольку нейтрализуются,
например в соответствии с уравнением реакции
СаС03 + 2H+ -> Са2 + + С 0 2 + Н 2 0
При этом известняк (карбонат кальция — СаС03 ) расходуется,
выступая в качестве природного «буфера».
В других регионах, характеризующихся наличием преимущественно
гранитов или иных силикатных пород, неспособных
нейтрализовать доминирующие кислотные дожди, величина
рН воды в озерах, реках, а также в лесных и сельскохозяйственных
почвах понижается. Такие геологические условия
характерны для маломощных ледниковых почв Скандинавии,
южных районов Канады, северных районов Великобритании,
северо-восточных областей США.
Кислотные осадки вызывают летальные последствия для
жизни в реках и водоемах. Многие озера Скандинавии и восточной
части Северной Америки оказались настолько закисле-
ны, что рыба не может не только нереститься в них, но и просто
выжить. В 70-е годы в половине озер указанных регионов
рыба полностью исчезла. Наиболее опасно подкисление океанических
мелководий, ведущее к невозможности размножения
многих морских беспозвоночных животных, что может
вызвать разрыв пищевых сетей и глубоко нарушить экологическое
равновесие в Мировом океане.
Тем не менее кислотные осадки столь вредоносны не для
всех озер, а только для тех, чей водосборный бассейн не обладает
способностью к нейтрализации кислотных добавок. Если
подстилающие породы (например, граниты или гнейсы) устойчивы
к растворению, то и озерам характерна «мягкая» вода,
9.1. Антропогенное воздействие на биосферу 399
а если в подстилающих породах присутствует известняк, то вода
становится «жесткой» (содержащей много солей). Озера
последнего типа лучше «сопротивляются» закислению воды.
Наряду с подстилающими породами на чувствительность озер
к кислотным дождям аналогичным образом воздействуют
и местные почвы.
Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается
в лесах с глинистой и алюмосиликатными почвами, из которых
кислые воды вымывают ионы алюминия. Последние уничтожают
полезные почвенные бактерии, через корневую систему
поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды.
В нормальных (не кислых) естественных условиях соединения
алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По
аналогичной схеме при подкислении среды начинается действие
и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца.
Установлено, что кислотные осадки повреждают растительность.
Первоначально снижается продуктивность лесов
(прирост биомассы, что фиксируется по уменьшению размеров
годичных колец на срезе ствола), а потом леса начинают гибнуть.
По данным многочисленных наблюдений, наиболее чувствительны
хвойные породы деревьев, хотя, как и для озер,
важную роль здесь играют почвы и подстилающие породы.
В 70-е годы и в начале 80-х, когда в Европе было зафиксировано
значительное увеличение кислотности осадков, вызванное
сжиганием высокосернистых углей (рис. 9.9), леса получили
значительные повреждения. В наибольшей степени пострадали
леса ФРГ, Чехословакии, Польши; их деградация отмечена
в Австрии, Швейцарии, Швеции, Голландии, Румынии, Великобритании,
Югославии, США.
Тщательные исследования показали, что деградация лесов —
результат комплекса негативных факторов, который, помимо
кислотных осадков с последующим изменением минерального
состава почвы, включает:
• засухи, предшествовавшие повреждению деревьев;
• большую высоту над уровнем моря и облачный покров,
в который попадали пострадавшие деревья;
• присутствие серы в листве и озона в атмосфере.
Совместное действие перечисленных абиотических экологических
факторов среды обитания лесов привело к экологической
катастрофе в Северном полушарии.
В наглей стране наблюдения за кислотностью и химическим
составом атмосферных осадков ведутся много лет, создана
сеть станций экомониторинга федерального и регионального
400 Глава 9. АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ
уровней. Результаты наблюдений Федеральной службы России
по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды приведены
в табл. 9.4, из которой видно, что химический состав
осадков по регионам России изменяется в значительных пределах,
а кислотность (величина рН) была достаточно стабильна.
Таблица 9.4
Кислотность и состав атмосферных осадков
на территории России по ежемесячным данным сетей
экомониторинга в 1997 г.
ЕТР — Европейская территория России.
* Неполные данные.
9.1. Антропогенное воздействие на биосферу 40 I
Сравнение данных 1997 г. с данными 1995—1996 гг. показывает,
что общая минерализация осадков по стране несколько
увеличилась, а в центре и северо-западе ЕТР загрязнение
осадков выросло почти в 1,5 раза. На побережье Арктики
и Дальнего Востока по-прежнему преобладают хлорид-
и сульфат-ионы, составляя более 50% от суммы ионов, что
больше значений предыдущи лет.