По некоторым прогнозам, антропогенные овражные - “дурные” земли к 2010 г. будут занимать территорию Земли, равную всем пашням планеты [20]. Отсюда ясно, сколь важна своевременная инвентаризация таких земель (в том числе на основе космической информации) с целью планирования их рационального использования.
Таким образом, космические наблюдения позволяют по-новому оценить воздействие человека на литосферу: выявить масштабность ее преобразования человеком, точнее оценить районы наиболее интенсивного антропогенного воздействия, определить направление транспортировки вещества литосферы на большие и сверхбольшие (сотни и тысячи километров) расстояния, оконтурить зоны осаждения переносимого материала.
Космические наблюдения Земли еще раз убеждают нас в правоте высказываний В. И. Вернадского: <С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности планеты> [21, с. 37]. Эти слова интересны для нас не только неожиданной оценкой деятельности человека, как мощного геологического агента, преобразователя верхнего слоя литосферы, в них ощущается и опасение за ее последствия.
1.1.1 Антропогенное воздействие человека на атмосферу
Вопрос о воздействии человека на атмосферу в региональном и даже глобальном масштабе находится сейчас в центре внимания специалистов, в том числе метеорологов, климатологов, экологов. Существуют многочисленные доказательства существования такого воздействия, полученные на основании результатов наземных наблюдений, с помощью которых довольно трудно выявить и оценить их распространение (как в пространстве, так и во времени). Поскольку наземные наблюдения, как правило, узколокальны, т. е. характеризуют только какие-либо отдельные точки наблюдений, постольку экстраполяция (распространение) этих данных на большие расстояния затруднительна и ненадежна. Трудности в изучении вопроса о воздействии человека на атмосферу в региональном масштабе при помощи наземных методов возникают также и из-за динамичности процессов, протекающих в атмосфере. Съемки из космоса оказались значительным подспорьем в решении этого вопроса. Были получены новые фактические данные по данной тематике.
С помощью съемок из космоса получена большая информация о загрязнении атмосферы. С помощью космической съемки стало возможным выделение нескольких типов этого загрязнения, оценка его площадного распространения, миграции, установление источников (очагов) и, наконец, хотя и в небольшой мере, — выделение (разграничение) его от загрязнений атмосферы естественного происхождения. Из космоса обнаруживаются антропогенные загрязнения атмосферы трех типов: 1) дымовые загрязнения от городов, в том числе от промышленных предприятий и транспорта; 2) дымовые загрязнения от лесных, болотных и травяных пожаров; 3) пылевые бури.
Было доказано, что загрязнение атмосферы антропогенного происхождения развито гораздо шире, чем это считалось раньше. Огромные дымовые “языки”, пелена, закрывающая многие густонаселенные районы Земли, поразили не только космонавтов, но и специалистов, которые и не подозревали о таком их масштабе. Главным источником информации из космоса является съемка с автоматических беспилотных спутников.
Среди загрязнений первого типа из космоса постоянно фиксируются дымы от таких источников, как заводы и фабрики, теплоэлектроцентрали, суда, самолеты [22,23].
Дым от промышленных предприятий в Силезии (Польша) протягивался иногда на расстояние до 70—80 км [24]. Такие дымовые скопления вызывают загрязнение атмосферы на площади в несколько сотен, а иногда даже до нескольких тысяч квадратных километров.
В результате съемки из космоса обнаружено ранее неизвестное явление — формирование крупных (региональных и даже субконтинентальных размеров) дымовых облаков промышленного происхождения. Оказалось, что в разных районах мира, и прежде всего над крупными промышленными районами, периодически возникают дымовые замутнения атмосферы площадью в сотни тысяч квадратных километров. Они образуются в результате слияния дымовых загрязнений от отдельных источников или нескольких групп их скоплений. В качестве примера такого загрязнения можно привести огромное дымовое облако, возникшее 05.08.70 над Западной Европой [18].
Из космоса можно проследить особенности динамики различных дымовых загрязнений атмосферы. Большой интерес представляет период, в течение которого существует загрязнение.
Космические изображения позволили не только выявить пространственное распространение и очаги дымовых загрязнений антропогенного (частично смешанного) происхождения. Удалось также получить интересные сведения об их взаимосвязи с некоторыми особенностями (в частности — миграцией) воздушных масс и подстилающей поверхности [17,18,19]. Из космоса также наблюдаются пылевые загрязнения атмосферы антропогенного происхождения.
Загрязнения атмосферы, вызванные деятельностью человека, в свою очередь могут явиться основой для возникновения метеорологических образований другого типа — водяных облаков. Частички сажи, пыли, соли, поднятые в воздух, служат при этом ядрами конденсации водяного пара или формирования ледяных кристалликов. Явления такого рода нередко наблюдались из космоса. Дым от заводов, как видно из космоса, протягивался над акваторией в северо-восточном направлении на расстояние около 50 км. Далее в этом же направлении над озером образовалась кучевая облачность с отчетливым грядовым строением. Дымовые струи превращались в гряды кучевых облаков. Кучевые облака протягивались над озером и побережьем на расстояние более 100 км [].
1.1.2 Химическое загрязнение атмосферы
Привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ называется загрязнением. Антропогенное загрязнение спровоцировано исключительно хозяйственной деятельностью человека и в первую очередь связано с выбросами золы, пыли, оксида цинка, сернистого ангидрида, сероводорода, меркаптана, альдегидов, углеводородов, фтористого водорода, хлористого водорода, кремнефтористого натрия, радиоактивных газов и аэрозолей [25.26].
Выбросы из стационарных источников определяются большой высотой труб (50-100 м), а также значительными концентрациями и объемами. Выбросы также связаны с транспортом, и с обработкой сельскохозяйственных территории ядохимикатами.
Согласно приведенной таблицы, антропогенное загрязнение атмосферы преобладает над естественным, при этом около 37% загрязнений дает автотранспорт, 32% - промышленность и 31% - прочие источники. Кроме того, следует учитывать, что не существовавшие ранее в природных условиях, специфические вредные вещества, в настоящее время становятся составной частью атмосферного воздуха, его микроэлементами.
Так как все живое очень медленно адаптируется к этим новым микрокомпонентам, химические вещества служат объективным фактором неблагоприятных воздействий на природную среду и здоровье человека.
Неорганические загрязнители. Проблема деградации окружающей среды в значительной мере связана с отрицательным воздействием неорганических веществ, среди которых наибольшую экологическую опасность создают металлы и их соединения, а также диоксид серы, оксиды азота и асбестоваяпыль.
Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в атмосфере - 75%, кадмия и ртути - 50%, никеля 30%, кобальта - 10%. Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца - 50...80%.[2,3,28,30]
В атмосфере тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной форме (ртуть). Основные механизмы выведения тяжелых металлов из атмосферы - вымывание с осадками и осаждение на подстилающую поверхность.
Биологическая активность металлов связана, с их способностью повреждать клеточные мембраны, повышать проницаемость барьеров, связываться с белками, блокировать многие ферментные системы, что приводит к повреждениям организма. Попав в живую клетку, соединение металла первоначально осуществляет некоторую простейшую химическую реакцию, за которой затем следует каскадный отклик все более сложных взаимодействий биологических молекул и ансамблей [27]
Целый ряд металлов включен в различные процессы метаболизма. Эти металлы являются жизненно важными для живых организмов. Так, например, железо и медь - переносчики кислорода в организме, натрий и калий регулируют клеточное осмотическое давление, магний и кальций (и некоторые другие металлы) активизируют энзимы - биологические катализаторы.
Некоторые металлы оказались крайне нежелательными для живых организмов, и небольшие избыточные дозы их оказывают фатальное воздействие[28].
Выбросы свинца в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Основными источниками загрязнения биосферы этим элементом являются: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания высокотемпературные технологические процессы [25]. Свинец характеризуется широким спектром вызываемых им токсических эффектов на различных представителей биоты. Механизм его действия обусловлен ингибированием ферментов, детоксикации ксенобиотиков и таким образом воздействие свинца приводит к биохимическим сдвигам.
В картине свинцового отравления можно выделить ряд клинических синдромов:
Изменения со стороны нервной системы, изменения системы крови,эндокринные и обменные нарушения, изменения со стороны желудочно-кишечного тракта,изменения со стороны сердечно-сосудистой системы,нарушения функции почек .
Особо следует отметить, что маленькие дети значительно легче, чем взрослые аккумулируют свинец и потому относятся к группе высокого риска в отношении свинцовых интоксикаций.
Выбросы ртути в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Общая (природная и антропогенная) эмиссия ртути в атмосферу составляет свыше 6000 тонн ежегодно, причем менее половины - 2500 т составляют поступления от естественных источников.