Автор: Жигалин А. Д.

Кандидат геолого-минералогических наук А.Д. ЖИГАЛИН,

Институт геоэкологии РАН

Постоянное воздействие на людей оказывают геофизические поля, однако человек зачастую даже не подозревает об этом. Вот почему решать возникающие экологические проблемы невозможно, не оценивая их роль.

Геофизические поля бывают естественными и искусственными. К первым относятся гравитационное, магнитное, электрическое, температурное, сейсмическое и радиационное. Они определяются процессами, протекающими в околоземном пространстве, либо строением нашей планеты, свойствами и состоянием ее вещества. Совокупное действие в течение геологической истории Земли всех перечисленных естественных полей определило ее современный облик и состояние, сделало пригодной для обитания многообразных организмов, включая homo sapiens.

Можно считать, что жизнь на планете появилась и развивалась в условиях преимущественного влияния гравитационного, геомагнитного и температурного полей, этих своего рода трех китов, на которых устойчиво зиждется биосфера. Таким образом, они, как, впрочем, и остальные естественные поля по отношению к экосистемам являются гомотропным (постоянно сопутствующим) фактором. Вот почему их умеренные циклические или периодические изменения, наблюдаемые с древнейших времен и по сей день, не следует рассматривать как фактор трансформации экологической обстановки, таящей угрозу существованию человека как биологического вида. Менять ситуацию стало возможным с середины XX в. благодаря наличию мощных средств воздействия на окружающую среду, в том числе техногенными физическими полями (искусственными).

И действительно, жизнедеятельность современного человеческого сообщества сопровождается использованием огромного энергетического потенциала, часть которого неизбежно теряется, вызывая так называемое техногенное загрязнение. Наряду с другими хорошо известными его видами - химическим и биологическим - важную роль в формировании общей геоэкологической обстановки играют физические поля, поскольку влияют на процессы энергетического обмена живой и неживой природы, функционирование биоорганизмов и могут коренным образом изменять качество окружающей среды.

Техногенные физические поля в сочетании с естественными сформировали новые для биосферы энергетические условия. В наибольшей степени эти перемены коснулись территорий интенсивного хозяйственного освоения. В отдельных экосистемах возник дисбаланс, причем зачастую на критическом уровне. В них происходит насыщение электромагнитными и другими искусственно создаваемыми физическими полями, изменяются микросейсмы, локального и даже регионального уровня, возникает так называемая наведенная сейсмичность, повышается радиационный фон и т. д. В результате всем без ис-

стр. 90

Изменение техногенного вибрационного поля в течение суток (Москва).

ключения организмам приходится приспосабливаться к непривычным для них условиям, которые не всегда соотносятся с их адаптивными реакциями и могут привести к нарушению устойчивости в животном и растительном мире.

Техногенные физические поля возникают вследствие работы промышленных установок и агрегатов, строительных механизмов и машин, разнообразных транспортных средств, бытовых приборов и т. п. - всего того, что создала наша цивилизация и что является неоспоримым свидетельством уже сформировавшейся ноосферы. Самыми сильными генераторами различных видов физических полей являются горнодобывающая и металлургическая промышленность. Далее следуют производство электрической и тепловой энергии, городское строительство, коммунальное хозяйство, аграрный сектор и транспорт. Несколько особняком стоит деятельность военных. Особенность ее заключается в том, что она воздействует принципиально различно в мирное время и в ходе сражений: в первом случае речь идет о своеобразном влиянии промышленности и коммунального хозяйства, во втором - приобретает свойственные только ей черты, что обусловливает доминирующую роль тех или иных видов создаваемых физических полей и повышение уровня техногенного воздействия на окружающую среду и биологические объекты.

С точки зрения экологии наиболее активны вибрационное (динамическое), шумовое (акустическое), температурное, электрическое (электромагнитное и электростатическое) и радиационное поля. В меньшей степени опасны, по крайней мере так представляется сегодня, - магнитное и наведенной сейсмичности.

Вибрационное поле вызывается механическими колебаниями, передаваемыми от объектов-источников в пределах верхних слоев земли. Скажем, в городах микроколебания устойчиво существуют повсеместно практически в течение суток, во многих других местах с 8 до 24 ч их уровень очень высок, а в ночное время - более низкий.

Очень серьезной проблемой современности стало акустическое поле, представляющее собой звуковые колебания. Шум - непременный атрибут жизни в крупных мегаполисах и промышленных центрах. Так, в американских городах за последние десятилетия он увеличился на 30 дБ и достиг в крупнейших центрах 85- 105 дБ. Шум на известной площади Опера в Париже сопоставим с

стр. 91

Изменение магнитной составляющей электромагнитного поля в промышленных (А) и жилых (В) районах городских территорий:

1 - уровень поля в рабочие дни летом;

2-в выходные дни летом;

3-в рабочие дни зимой;

4-в выходные дни зимой.

грохотом Ниагарского водопада. Не последнее место в перечне "звучных" городов занимает и Москва, шум на основных транспортных магистралях которой достигает 81-87 дБ и стойко держится 15-18 ч в сутки, затихая лишь с 2 до 4 ч ночи. В пределах же городских кварталов в зависимости от близости к ним промышленных предприятий уровень шума колеблется от 56 до 66 дБ в сутки.

В системе техногенных физических полей большое место занимает температурное. Своим существованием оно обязано тепловыделяющим объектам промышленного производства (плавильные цеха, газоходы и др.), "горячим" технологиям добычи полезных ископаемых, теплотрассам, прогреваемым подземным сооружениям и т. д. - всему, что нарушает естественный температурный режим в верхней части литосферы. Генерируемые ими тепловые потоки соизмеримы с выделяемыми планетарными источниками. Более того, в пределах территорий больших городов суммарный поток из недр составляет всего около 30% общего теплового потока, достигающего земной поверхности, тогда как остальные 70% - техногенного происхождения. Это особенно опасно в регионах, где распространены мерзлые породы, температура которых колеблется от -0,6 до -4,2 ^о С (а это около 70% территории России), поскольку ее изменения в пределах 2-3С в верхних слоях почвы могут приводить к заметным аномальным деформациям грунтов, к проявлению таких процессов, как карст и термопросадки.

Существенным эколого-геофизическим фактором следует считать и электрическое (переменное и постоянное) искусственное поле. Оно проявляется в двух ипостасях - в виде электромагнитного поля в широком диапазоне частот от 50 Гц (промышленная частота) до 0,1 МГц - 300 ГГц (радиочастотный диапазон) и в виде постоянного или слабо из-

стр. 92

меняющегося электрического поля (атмосферное электричество, поле блуждающих токов, фильтрационные электрические поля и др.).

Следует подчеркнуть: сильное или продолжительное техногенное электромагнитное поле негативно влияет на биосферу, а у людей может вызвать серьезные осложнения в функционировании нервной, сердечно-сосудистой, репродуктивной и других жизненно важных систем. Заметную роль играет и электростатическое поле, источником которого являются аэроионы. Они оказывают физиологическое воздействие на организмы на всех стадиях их развития. Экспериментально доказано, что отрицательные аэроионы (в основном, это ионы кислорода воздуха) благоприятствуют усилению жизнедеятельности человека, тогда как положительные в большинстве случаев оказывают негативное воздействие, а при значительной концентрации способны нанести ему определенный вред. Вместе с тем при длительном вдыхании воздуха, лишенного аэроионов обеих полярностей, возникают серьезные заболевания.

И все же самым опасным на сегодняшний день источником загрязнения окружающей среды является техногенное радиационное поле. Оно создается используемыми в научных, промышленных, медицинских и других целях источниками, содержащими природные или искусственно созданные радионуклиды, а также радионуклидами, присутствующими в строительных материалах, бытовом газе.

В изменении геоэкологической обстановки и мирный атом играет не последнюю роль. Ярким примером служит ситуация, сложившаяся в Уральском регионе. За последние 40 лет в его пределах произведено 38 промышленных атомных взрывов, работают 8 ядерных реакторов. Здесь же существуют несколько центров по переработке радиоактивных материалов, а также мест хранения радиоактивных отходов. Только в производственном объединении "Маяк" общая их активность равна примерно 1 млрд. Ки (для сравнения: Чернобыльский выброс в 1986 г. составлял около 60 млн. Ки). Мало того, Уральский регион хранит следы ядерных испытаний, проводившихся Советским Союзом на Новоземельском полигоне вплоть до 1990 г., а также аварии на "Маяке", произошедшей в 1957 г., в результате которой в атмосферу попало около 20 млн. Ки радиоактивных нуклидов. А ведь геолого-геофизические особенности региона таковы, что и без этих техногенных выбросов фоновые дозы облучения здесь почти вдвое больше средних по России.

Следует иметь в виду, что при работе атомной электростанции мощностью 1 ГВт в течение года образуется около 100 тыс. т радиоактивных отходов. Сейчас в 26 странах мира эксплуатируются примерно 500 энергетических ядерных реакторов, суммарная мощность которых составляет около 300-340 ГВт. Нетрудно подсчитать, какое количество опасных веществ накапливается.

Заметный вклад в ухудшение экологической обстановки вносит и техногенное сейсмическое поле (наведенная сейсмичность). Речь идет о землетрясениях небольшой мощности, вызванных заполнением обширных водохранилищ, крупномасштабной откачкой из подземных горизонтов воды или нефти и газа, подземными ядерными испытаниями.

Техногенная сейсмичность стала проявляться в районах, традиционно относившихся к благополучным. Например, нагрузка на недра в районе Верхнекамского месторождения калийных солей, обусловленная увеличением объемов добычи нефти из подсолевых отложений, привела к активизации сейсмических процессов. Начиная с 1993 г. здесь с периодичностью примерно один раз в два года регистрируют землетрясения силой 4-5 баллов по шкале Рихтера. Крупные гидротехнические сооружения также оказывают заметное воздействие на уровень сейсмической активности. Так, если при высоте плотин до 10 м техногенные сейсмопроявления составляют лишь доли процента от общего числа, то при высоте 100-150 м - уже 21%.

В заключение хочется сказать: физические поля различных видов - естественные и техногенные - накладываются друг на друга и создают вблизи земной поверхности устойчивый энергетический потенциал - энергосферу. И поскольку в настоящее время происходит интенсивная ее подпитка за счет энергоемких технологий, неудивительно, что многие геологические, биологические процессы и изменения экологической обстановки оказываются, с одной стороны, трудно предсказуемыми, а с другой - зачастую негативными с точки зрения сохранения устойчивости экосистем, самих условий существования жизни. Правда, homo sapiens благодаря своим исключительным возможностям сумел в определенной степени преодолеть трудности, которые сам же и создал ускоренным развитием науки и техники. Однако положение может стать критическим при достижении определенного уровня интенсивности воздействия, что особенно проявится в местах значительных аномалий естественных физических полей при наложении на них наведенных техногенных физических полей.

Лабораторные эксперименты и натурные наблюдения показывают: живые организмы, в том числе и человек, острее всего реагируют на "быстрое" (т. е. превышающее скорость адаптации данного организма) изменение физического поля. В этом случае вполне вероятны неблагоприятные эффекты, могущие серьезным образом расстроить функциональный аппарат живых организмов. Примером такого состояния служит реакция метеозависимых больных на магнитные бури, резкую смену атмосферного давления.

Таким образом, и естественные, и техногенные физические поля могут рассматриваться как существенный экологический фактор. Его влияние по-разному проявляется при анализе поведения отдельных экосистем. Одни из них, обладающие большим запасом "экологической прочности", с меньшими потерями переживают вхождение в ноосферу, другие, более слабые, в той или иной мере деградируют, даже погибают или неузнаваемо трансформируются. Все это плата - значительная или не очень (кто знает?) - за создание технократической цивилизации.

Иллюстративный материал предоставлен автором

Постоянный адрес данной публикации: