Человек за час выдыхает 10 г углекислоты; столько же за то же время способны поглотить растения, занимающие территорию площадью около 50 м2. Человек дышит постоянно, а растения вырабатывают кислород только в светлое время суток (на Севере из-за краткости вегетационного периода только 2–3 месяца в году). С учетом этих особенностей площадь под зелеными растениями, которые могут обеспечить кислородом на год одного человека, должна равняться 500–600 м2, а для северного города с населением 50 тыс. человек — не менее 30 км2 (при этом исключается сжигание кислорода промышленностью и транспортом).
Если условно принять, что все двигатели внутреннего сгорания, промышленные объекты, отопительные устройства в северном городе поглощают в 1 тыс. раз больше кислорода, чем его идет непосредственно на дыхание людей (в действительности эта цифра значительнее), то и в этом случае площадь зеленых насаждений вокруг города с населением 50 тыс. человек должна быть не менее 30 тыс. км2, т. е. радиус зеленой зоны составит примерно 100 км. Можно полагать, что над таким биопромышленным комплексом баланс кислорода не будет отрицательным.
Интерес представляют данные В. В. Протопопова, опубликованные им в 1975 г. о выработке лесами разных типов кислорода, фитонцидов и поглощении углекислого газа. Ежегодно с 1 га южнотаежных лесов выделяется около 13–14 т кислорода и поглощается 16–17,5 т углекислого газа, а с такой же площади северотаежных лесов соответственно — 2–3 т кислорода, 3–3,5 т углекислого газа. Иначе говоря, гектар северного леса должен «работать» целый год, чтобы обеспечить кислородом сжигание 1 т угля, который сгорает в топках за несколько часов. При этом не нужно забывать, что кислород, выделенный в процессе прироста органического вещества, почти полностью расходуется в природе на окисление отмирающей части живого вещества за тот же отрезок времени.
Особенно опасны загрязнения воздуха промышленными отходами. Наблюдения за растительностью и другими компонентами природы вокруг промышленно-индустриальных центров Севера свидетельствуют о том, что результаты загрязнения сказываются в десятках и даже сотнях километров от таких промышленных центров.
Установлено, что запыление воздуха, а значит, почвы и растений на Севере ведет:
к изменению теплообмена между воздухом и почвой, а это при наличии многолетнемерзлых грунтов обусловливает деформацию поверхности земли: проседание и образование западин, озер, оврагов. Деформация поверхности от запыления проявляется на расстоянии 30–50 км (рис. 4);
к гибели лишайников, мхов, хвойных растений. При концентрации сернистого газа 0,3–0,4 мг/м3 такие породы, как сосна, кедр, ель, пихта, можжевельник, начинают отмирать. Концентрация окислов азота выше 0,09 мг/м3 считается гибельной для хвойных лесов. Особенно чувствительны к грязному воздуху лишайники. Окрестности многих городов стали сейчас лишайниковыми пустынями, площадь которых достигает 200 тыс. км2. Если учесть, что тепловые (работающие на угле) электростанции средней мощности за сутки выбрасывают в атмосферу в среднем 100–150 т сернистого газа и примерно столько же пыли, можно представить масштабы химического воздействия на растительность и вообще на экосистемы Крайнего Севера.
Влияние газов, в том числе сернистого, на природу Крайнего Севера велико и до конца еще не познано. Доказано, что двуокись серы и окислы азота, попадая из атмосферы в водоемы вместе с осадками, обусловливают повышение кислотности природных вод. В результате гибнут ценные рыбы, животные, растительность, почвы. Особенно страдают от кислотных дождей северные европейские страны: Дания, Норвегия, Швеция, Финляндия. Главным источником загрязнений являются промышленные районы Великобритании, ФРГ. Западными и юго-западными ветрами загрязнения из этих мест переносятся на 1500–2500 км, достигая Скандинавии.
Известно, что кислотность вод (pH) атмосферных осадков обычно примерно равна 6–7[7]. Но возрастание количества кислых веществ, поступающих в атмосферу из антропогенных источников, вызывает выпадение осадков в виде дождя и снега с pH, равной 3–5. Вследствие этого поверхностные воды рек и озер Скандинавии снизили pH до 5,5 и даже до 4. В результате начали гибнуть массы рыб, особенно лососевых. В озерах и реках Норвегии и Швеции почти исчез голец, лосось-таймень и др.
Кислотные дожди уничтожают не только рыбу, но и водоросли, беспозвоночных животных. На 2–4 % снижается рост деревьев, кустарников, трав. Бескорневые растения (лишайники и мхи) еще более чувствительны к загрязнениям, чем остальные растения и поэтому повреждаются и гибнут чаще.
От сернистого газа и кислот, содержащихся в атмосферной влаге, усиливается коррозия металлов и резко возрастают повреждения и поломки различных механизмов. Особенно это опасно в зимних условиях Севера, так как при низких температурах резко уменьшается прочность металлов, даже не изъеденных коррозией.
Рис. 4. Вид пригородной зоны, расположенной в 30 км от северного промышленного центра. Изменение теплообмена между атмосферой и почвой, вызванное запылением, привело к тому, что почва оттаяла на большую, чем прежде, глубину. В результате осела и деформировалась ее поверхность, усилились термокарстово-эрозионные процессы и солифлюкционное течение грунтов на склонах
Загрязнения атмосферы опасны из-за глобального распространения индустриальных выбросов. Так, гляциологи пришли к выводу, что нет больше девственно чистых льдов на планете. Даже в Гималаях вдали от промышленно-индустриальных центров на высоте 5300 м за последние 15 лет резко возросло содержание свинца, кадмия, урана, ванадия и других элементов[8].
От загрязненного воздуха страдают не только экосистемы. Отрицательно сказывается он и на здоровье людей. На Севере, как известно, преобладают уроженцы южных районов, для которых природные условия Севера экстремальны, поэтому любое дополнительное неблагоприятное воздействие (запыление, загазованность и т. п.) тяжело сказывается на их здоровье.
В промышленных центрах северных районов в безветренную погоду происходит застаивание атмосферной массы, и холодный грязный воздух повисает над городом. В такие моменты человеку становится трудно дышать, его мучает кашель, глаза слезятся от пыли и дыма. Ученые США обнаружили, что у жителей индустриальных центров, где имеется большое количество автотранспорта, в крови содержится повышенное количество свинца[9]. Подсчитано, что в США ежегодные расходы, связанные с лечением во время частичной или полной потери трудоспособности, оцениваются в 360–400 млн. долларов. Суммарные же потери в пределах США оцениваются цифрой порядка 1 млрд, долларов, но нередко возрастают до нескольких миллиардов. В пересчете на душу населения это превышает 60 долларов в год.
Радикальным механизмом природы, очищающим атмосферу, является ветер, сменяющий воздушные массы, а также дожди, особенно ливневые, с грозами. Но осадков на Севере мало — 250–400 мм в год. Большая часть их выпадает в виде снега и моросящих дождей, порой неотличимых от тумана. При загрязнении воздуха промышленными отходами туман может ускорить возникновение удушливого смога. Ливневые с грозами дожди бывают очень редко — это зональная особенность Севера с низкими температурами воздуха, при которых обычно не образуются мощные кучево-дождевые облака.
Над большей частью территории Севера зимой наблюдается инверсионное выхолаживание и застаивание воздуха, опасность заболеваний возрастает. Отсюда следует, что в условиях антициклонального климата промышленные объекты, выделяющие большое количество газов и пыли, сооружать нецелесообразно. Нельзя строить подобные объекты и в замкнутых непродуваемых горных котловинах.
7
Величина, характеризующая активность или концентрацию ионов водорода в растворах, численно равна отрицательному десятичному логарифму активности или концентрации ионов водорода.