Сокращение биологического разнообразия

В период научно-технической революции главной силой, преобразующей растительный и животный мир, выступает человек. Деятельность человека в последние десятилетия привела к тому, что темпы исчезновения многих видов животного мира, в первую очередь млекопитающих и птиц, стали гораздо более интенсивными и значительно превышают расчётные средние темпы утраты видов  в предыдущих тысячелетиях. Прямые угрозы биоразнообразию, как правило, базируются на социально-экономических факторах. Так, рост народонаселения ведёт к повышению потребности в продуктах питания, соответствующему расширению сельскохозяйственных угодий, интенсификации землепользования, использованию земель под застройку, общему наращиванию потребления и усилению деградации природных ресурсов.

Согласно последним обследованиям, обобщённым специалистами ООН, около четверти миллиона видов растений, т. е. каждый восьмой, находятся под угрозой исчезновения. Проблематичным является также и выживание приблизительно 25% всех видов млекопитающих и 11% видов птиц. Продолжается истощение рыбных промысловых районов Мирового океана: за последние полвека улов рыбы вырос почти в пять раз, при этом 70% океанических промыслов подвергаются предельной либо запредельной эксплуатации.
Проблема сохранения биологического разнообразия во многом взаимосвязана с деградацией лесных ресурсов. Леса содержат свыше 50% мирового биоразнообразия, обеспечивают ландшафтное многообразие, формируют и защищают почвы, содействуют задержанию и очистке воды, производству кислорода, снижают угрозу глобального потепления климата. Рост численности населения и развитие мирового хозяйства обусловили растущий глобальный спрос на лесную продукцию. В итоге за последние 300 лет уничтожено 66-68% лесной площади планеты, и лесистость сократилась до 30%. Заготовка древесины ограниченного числа пород приводит к изменениям в видовом составе крупных лесных массивов и является одной из причин общей утраты биологического разнообразия. В период 1990-2000 гг. в развивающихся странах в результате чрезмерной вырубки, трансформации под сельскохозяйственные угодья, болезней и пожаров было потеряно десятки миллионов гектаров лесных угодий. Особенно угрожающее положение сложилось в тропических лесах. При современной скорости их вырубки в XXI столетии в некоторых регионах (Малайзия, Индонезия) леса могут исчезнуть полностью.

Осознание непредсказуемой ценности биологического разнообразия, его значения для поддержания естественной эволюции и устойчивого функционирования биосферы привело человечество к пониманию угрозы, которую создаёт сокращение биологического разнообразия, происходящее в результате некоторых видов человеческой деятельности. Разделяя озабоченность мирового сообщества, Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) среди других важнейших документов приняла Конвенцию о биологическом разнообразии. Основные положения конвенции направлены на рациональное использование природных биологических ресурсов и осуществление действенных мер по их сохранению.

В течение тысячелетий люди стремились получить от природы как можно больше её богатств и не помогали ей восстанавливать их. Но череда экологических кризисов стала хорошим уроком для людей, и они постепенно учатся исправлять свои ошибки. В наши дни всё большее число стран с большим трудом, но всё-таки учатся договариваться между собой о том, как вместе спасти планету от загрязнения воздуха и воды, от опустынивания и исчезновения лесов. Растёт число особо охраняемых природных территорий. В 2000 году таких территорий в мире было уже 11,5 тыс., а их общая площадь превышала 12 млн. км2. Это значит, что в совокупности они занимали примерно 9% всей обитаемой суши. В конце ХХ столетия человек создал промышленные технологии, не дающие токсичных отходов и загрязнений, стал строить эффективные очистные сооружения, разработал многочисленные способы безопасного ведения сельского хозяйства. Всё это означает выполнение выдвинутого ООН ещё в 1970-х годах девиза: «Земля только одна!».

Экологическая проблема отходов

Отходы – это одна из основных современных экологических проблем, которая несет в себе потенциальную опасность для здоровья людей, а также опасность для окружающей природной среды. Во многих странах до сих пор существует проблема недопонимания всей серьезности проблемы твердых бытовых отходов, в связи с чем, нет строго регламента, а также необходимых нормативно-правовых актов, регулирующих вопросы, связанные с отходами и мусором.

Серьезность проблемы отходов раньше не была столь заметна. Природа до определенного времени справлялась с переработкой отходов сама, но технический прогресс человечества сыграл важную роль в этом моменте. Появились новые материалы, разложение или переработка, которых естественным путем может длиться не одну сотню лет, а такие антропогенные нагрузки природе уже не под силу. Да, и немало важный фактор – это современный объем, производимых отходов. Он просто огромен. Но сегодня отходы и мусор можно рассматривать, как сырье. Их можно перерабатывать и повторно использовать. На каждого городского жителя, примерно, приходится от 500 до 800 кг отходов за год. В некоторых странах до 1000 кг. И это число все время растет.

Современные мусоросжигающие и мусороперерабатывающие заводы со всем своим арсеналом – это своего рода целая индустрия переработки и утилизации твердых бытовых отходов городского населения.

Какие бывают отходы?
Бытовые или коммунальные – огромное множество жидких и твердых отходов, выбрасываемых человеком, а также образующихся в результате жизнедеятельности человека. Это могут быть испорченные или просроченные продукты питания, лекарственные препараты, бытовые предметы и прочий мусор.

Промышленные – сырьевые остатки, которые образовались в результате производства какой либо продукции, производственных работ и утратили свои свойства полностью или частично. Промышленные отходы могут быть жидкими и твердыми. Твердые промышленные отходы: металлы и сплавы, древесина, пластмассы, пыль, пенополиуретаны, пенополистиролы, полиэтилены и прочий мусор. Жидкие промышленные отходы: сточные воды различной степени загрязненности и их осадки.

Сельскохозяйственные – любые отходы, образующиеся в результате сельскохозяйственной деятельности: навоз, гнилая или непригодная для использования солома, сено, остатки силосных ям, испорченный или непригодный комбикорм и жидкие корма.

Строительные – появляются в результате производства строительных и отделочных материалов (лакокрасочных, теплоизоляционных и т.д.), при строительстве зданий и сооружений, а также при проведении монтажных, отделочных, облицовочных и ремонтных работ. Строительными отходами (как твердыми, так и жидкими) могут быть просроченные, непригодные для использования, бракованные, лишние, сломанные и имеющие дефекты товары и материалы: металлопрофиль, металлические и капроновые трубы, гипсокартонные, гипсоволокнистые, цементно-стружечные и прочие листы. Кроме того, различная строительная химия (лаки, краски, клеи, растворители, противоморозные, противогрибковые и защитные добавки и средства).

Радиоактивные отходы – производство и применение различных радиоактивных материалов и веществ.

Промышленные и сельскохозяйственные отходы принято называть отходами производства или производственными отходами. Как правило, это токсичные и нетоксичные отходы и мусор. Токсичные – отходы, которые могут воздействовать на живое существо поражающе или отравляюще. На территории России находится огромное количество токсичных отходов. Они занимают большие площади хранения. Наиболее загрязненным отходами является Уральский регион. Примерно около 40 миллиардов тонн различных отходов накопилось в Свердловской области. Каждый год образуется от 150 до 170 миллионов тонн отходов, часть которых является токсичными. Лишь малая часть этих отходов подвергается утилизации и обезвреживанию. Происходит сильная нагрузка на окружающую природную среду, что представляет опасность для многомиллионного населения.

Планету буквально заполонили мусором. Твердые бытовые отходы разнообразны: древесина, картон и бумага, текстиль, кожа и кости, резина и металлы, камни, стекло и пластмассы. Гниющий мусор является благоприятной средой для множества микроорганизмов, которые могут вызывать инфекции и заболевания.

По-своему опасны пластмассы. Они не подвергаются разрушению в течение продолжительного периода времени. Пластмассы могут пролежать в земле десятки, а некоторые виды и сотни лет. Более миллиона тонн полиэтилена тратится на одноразовую упаковку. Каждый год в Европе миллионы тонн пластмассовых отходов оказывается в мусоре.

Существуют инновационные методы получения из отходов пластмассовых изделий и материалов получать дизельное топливо и бензин. Этот метод разработан японскими учеными. Данная технология позволяет получать из 10 кг пластмассовых отходов до 5 литров дизельного топлива или бензина. Подобными методами можно приобрести не только экономическую выгоду, но снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.

Использование в качестве сырья отходов и мусора позволяет более рационально применять природные ресурсы и снижать вредные выбросы в атмосферу и сбросы сточных вод. Например, используя в качестве сырья для производства бумаги макулатуры, можно сократить вредные выбросы в воздух на 70-80%, загрязнение водных объектов на 30-35%, по сравнению с применением первичного сырья. Около четырех кубических метра древесины можно сэкономить, используя одну тонну макулатуры. Таким образом, сохраняются тысячи гектар лесных угодий, которые в свою очередь работают на очищение атмосферного воздуха от углекислого газа. Избежать экологической катастрофы и истощения природных ресурсов можно и нужно. В Англии устанавливаются ящики для сбора старых, прочитанных газет, куда население бросает газеты, и они отправляются на переработку.

Сбор макулатуры, процесс не самый важный в цепочке производства материалов из вторичного сырья. Заводы должны быть оснащены всеми необходимыми производственными установками. В России данная отрасль слабо развита. Чтобы получить газетную бумагу из вторсырья, необходимо удаление краски, очищение массы и ее отбеливание. Процесс довольно не простой и не дешевый. А все экономически невыгодные процессы в России, заканчиваются еще, не успев начаться.

Московское производственное предприятие «Промотходы», имеет в своем арсенале оборудование по переработке макулатуры в утеплитель. В Европе, теплоизоляционный материал из макулатуры, начали делать уже давно. Так называемая эковата (теплоизоляция), приобрела популярность не только у строителей, но и у рядового покупателя. Это экологический материал совершенно безопасный для человека и окружающей среды.

Японцы пошли еще дальше. Туалетную бумагу они делают из переработанных железнодорожных билетов и билетов метрополитена. Также из этих билетов изготавливается картонная тара.

Загрязнение отходами цветных металлов. На городские свалки, вывозятся сотни тысяч отработанных аккумуляторных батарей. Вместе с мусором на свалки попадают сотни тонн ртути, олова, электрических лампочек с вольфрамом. В несколько раз выгоднее перерабатывать вторичное сырье в виде отходов, чем производить из первичного. Получение металла из руды в 25 раз дороже, чем сбор и переработка втормета. Производство алюминия из первичного сырья потребляет в 70-80 раз больше электричества, по сравнению с переплавкой отходов.

Стеклянная тара валяется горами в каждом городе, причем не, только в неблагополучных районах, но и в самом центре города, такое явление не редкость. Стеклотара либо доходит до полигона твердых бытовых отходов, свалки, либо до мусоросжигательного завода. Хотя многоразовое использование стеклотары экономически выгоднее производства новой, этот момент не развит должным образом.

С ростом автомобильной промышленности, выросло негативное воздействие на окружающую среду. Помимо аккумуляторов, пластмассы, металла, от автомобилей исходит огромное количество отходов в виде резиновых покрышек. Главная проблема такого мусора в том, природа не в состоянии справиться с каучуком. Избежать экологического загрязнения окружающей среды автомобильными покрышками можно, переработав их в резиновую крупу, размером до 5 мм. После чего, из полученного материала возможно производство различных изделий.

Российский ученый Платонов, изобрел метод получения топлива из старых покрышек. Покрышки помещаются в специальный реактор и заливаются химическим раствором. Через пару часов получается жидкость, похожая на нефть, которую можно перегнать в бензин. Переработав, таким образом, 1000 кг покрышек, можно получить около 600 кг нефтеподобной жидкости, из которой потом получится 200 литров бензина и 200 литров дизельного топлива.

Радиохимические заводы, атомные электростанции, научные исследовательские центры, производят один из самых опасных видов отходов – радиоактивные. Данный вид отходов представляет собой не только серьезную экологическую проблему, но и может создать экологическую катастрофу. Радиоактивные отходы могут быть жидкими (большая их часть) и твердыми. Неправильное обращение с радиоактивными отходами может серьезно усугубить экологическую ситуацию. Поступление радиоактивных отходов в Россию из других стран запрещен, хватает своих. Печальный опыт знакомства с радиоактивными отходами тоже есть – авария на Чернобыле. Данный вид загрязнения является глобальным.

В России, ситуация с мусором и отходами оставляет желать лучшего. Основная часть мусора киснет на свалках и полигонах, лишь 3-4% перерабатываются. Существует явная нехватка мусороперерабатывающих комбинатов. Наличие нескольких мусоросжигательных заводов, лишь превращает один вид отхода в другой. Такой подход не решит экологическую проблему мусора и отходов в России.

Кроме того, Россия привлекает Европейские компании, которые готовы бесплатно построить современные заводы по переработке отходов, взамен на ввоз определенного количества своих отходов. Таким образом, Россия может превратиться в международную свалку. Для ликвидации экологических проблем, связанных с отходами, требуется комплексный подход, включающий в себя оценку ситуации, разработку стратегии снижения образования отходов, внедрение безотходных или малоотходных технологий на производстве.

Changes in Plankton Abundance, Biomass, and Chemical Composition under the Influence of the Cooling System of the Beloyarsk Nuclear Power Plant

Key words: phytoplankton, zooplankton, abundance, biomass, radionuclides, the Beloyarsk reservoir.

The Beloyarsk reservoir, which supplies cooling water to the Beloyarsk Nuclear Power Plant (NPP) in Sverdlovsk oblast, is an object of multifaceted investi- gation (Guseva and Chebotina, 1988, 1989; Kulikov, 1982; Trapeznikov et al., 1992; Chebotina et al., 1992). To date, however, the influence of the cooling system of the Beloyarsk NPP on phytoplanktonic and zooplank- tonic organisms has not been studied in detail. The available data concern mainly the Konakovo, Kos- troma, and other thermal power stations and are rather contradictory. Some studies indicate the absence of any influence of the cooling system on planktonic organ- isms, whereas other studies demonstrate a stimulating or inhibitory effect. The latter may be related to the fact that investigations are usually performed in the zone of heated water discharge, where conditions are favorable for the restoration of abundance of organisms passing through the cooling systems (Devyatkin, 1975; Elag- ina, 1975; Mamaeva, 1975; Mordukhai-Boltovskoi, 1975; Riv'er, 1975). For this reason, we took samples of plankton immediately at the outlet of the cooling system. Water from the water intake canal supplying it to the cooling system of the NPP was used as a control. The purpose of this study was to analyze changes in the species composition, abundance, biomass, and chem- ical composition of the plankton in the course of its pas- sage through the cooling system of the Beloyarsk NPP.

MATERIALS AND METHODS

In the years 1986-1991, in July, plankton samples were taken immediately at the inlet (the water intake canal) and the outlet of the cooling system (the water dis- charge canal). The phytoplankton was sampled 11 times, and the zooplankton, six times.

To determine species composition, abundance, and biomass of the phytoplankton, samples were taken from both canals simultaneously in two replications, using a water bottle. The samples were preserved, concentrated, and analyzed using a standard hemocytometer chamber under an MBI-15 microscope. Zooplankton was col- lected using a special dip net made of bolting cloth no. 70 and equipped with a bucket. After preservation, the samples were examined in a Bogorov chamber under a binocular microscope. Methods for identifying plank- tonic organisms and determining their abundance and biomass are described in detail in handbooks (Vasil'eva, 1987; Gollerbakh et al., 1953; Zabelina et al., 1951; Kiselev, 1954; Kratkii opredelitel', 1977; Komarenko and Vasil'eva, 1978; Metodika izucheniya, 1975; Metod- icheskie rekomendatsii, 1984). To determine the content of radionuclides and stable chemical elements in the plankton, the latter was collected by special dip nets made of bolting cloth no. 70. As it was impossible to sep- arate phyto- and zooplankton at this stage of investiga- tion, the total plankton was analyzed. The samples were dried in a drying oven at 105~ incinerated in a muffle furnace at 450~ and weighed. The content of 9~ was determined radiochemically; those of 6~ and 137Cs, by gamma-spectrometric methods using an AI-256 multi- channel amplitude analyzer with a Lemon NaJ(T1) scin- tillation detector with a statistical error of no more than 15-29%. The chemical composition of the plankton was determined using a Labtest apparatus.

RESULTS AND DISCUSSION

Table 1 presents the data generally characterizing the species composition, abundance, and biomass of the phytoplankton in the investigated canals. During the period of observations, 61 species of phytoplank- tonic organisms were recorded, with chlorococcous algae (belonging to the Chlorophyta) remaining preva- lent and accounting, on an average, for 38% of the total number of phytoplanktonic species. Blue-green algae prevailed in terms of abundance (80-100%). The most common species of this group included Aphanizome- non flos-aquae, Microcystis aeruginosa, M. pulverea, and Merismopedia tenuissima, Among green algae, Oocystis submarina was relatively abundant.

In terms of biomass, the Cyanophyta, Pyrrophyta, diatoms, and chlorococcous algae proved to be domi- nant in different periods of observation. According to the averaged data, however, the biomass of Cyanophyta clearly prevailed over that of other algae, accounting for approximately 70% of the total average for the phy- toplankton.

Table 1 shows that the abundance and biomass of different algae was markedly higher in the water intake canal than in the discharge canal. As averaged over the period of observations, the abundance of phytoplank- ton decreased upon the passage through the cooling systems by a factor of approximately 2, and its biomass decreased by a factor of 1.6. Table 2 demonstrates the average annual data on the total phytoplankton abun- dance and biomass, and the same parameters exist for the prevailing types of algae. In most cases, the param- eters recorded in the water discharge canal were signif- icantly lower than those in the water intake. It should be noted that the levels of abundance and biomass in the water intake and discharge canals were relatively high, compared with the corresponding aver- * Calculations performed without taking into account samples taken on July 31, 1990 at a peak of Cyanophyta abundance. age levels for the water body (Guseva et al., 1989). This is apparently explained by the fact that the cooling sys- tem receives water mainly from the surface layers, which are richer in phytoplankton than bottom layers. Hence, our data on phytoplankton abundance and bio- mass should not be extrapolated to the entire water body, as they only pertain to the aforementioned canals. The zooplankton was represented by 17 species belonging to two classes: Crustacea (nine species of the order Cladocera and four species of the Copepoda) and Rotatoria (four species). In terms of abundance and biomass, crustaceans obviously prevailed over rotifers, accounting for about 90-99% of the total zooplankton. As in the case of phytoplankton, the abundance and biomass of zooplanktonic organisms noticeably decreased after passing through the cooling installa- tions of the NPP. This was clearly observed with respect to the total average abundance and biomass of zooplankton (which decreased by factors of 3 and 2, respectively) and the corresponding parameters for individual classes and orders of zooplanktonic organ- isms. Table 4 shows that this difference between the water intake and discharge canals was revealed in dif- ferent years, with the values of zooplankton abundance and biomass decreasing by a factor of 2 to 5.

These results demonstrated that water passage through the cooling systems of the Beloyarsk NPP has an obvious damaging effect on phytoplanktonic and zooplanktonic organisms, which may be attributed to rapid water heating (by 8-9~ and traumatization of small aquatic organisms passing with cooling water through pumps and condenser tubes (Kulikov, 1978). It was interesting to estimate the proportions of undamaged and destroyed organisms in the phy- toplankton and zooplankton passing through the cool- ing system. These calculations were based on the aver- aged values of phytoplankton and zooplankton biomass in the investigated canals (Tables 1, 2) and the average monthly water volume passing through the water intake canal into the cooling system (65 x 106 m3). Table 5 shows that approximately 173 metric tons of phy- toplanktonic organisms and 11 t of zooplanktonic organ- isms per day are pumped in with water from the intake canal. Approximately 62% of phytoplanktonic and 45% of zooplanktonic organisms return to the reservoir through the water discharge canal without any apparent damage, whereas 38% of phytoplankton (65 t/day) and 55% of zooplankton (6 t/day) perish and tum into detri- tus, which is released in the cooling reservoir with heated water and, probably, is partly retained in the cooling systems.

The content of radionuclides in the plankton of the investigated canals varied in different years of observa- tions (Table 6). The increased values were obtained in 1986, when the second and third units of the NPP were functioning. In 1990 and 1991, after the second unit was put out of operation, the concentration of radionu- clides in the plankton noticeably decreased. Subse- ~0~ent observations revealed no differences between o and 137Cs concentrations in plankton samples from the water intake and water discharge canals. Regarding the plankton as a bioindicator of radioactive water con- tamination, it may be concluded that the operating third unit of the Beloyarsk NPP released no additional 6~ and 137Cs radionuclides into the reservoir through the cooling system. On the whole, radionuclide concentra- tions in the plankton of water intake and discharge canals are comparable with those in plants and grounds of the Beloyarsk reservoir (Chebotina et al., 1992). In 1985, the chemical composition of plankton before and after its passage through the cooling system was investigated (Table 7). In the water discharge canal, the plankton contained much more macro- and micro- elements than in the water intake canal. It may well be that chemical elements were adsorbed on particles and retained by dip nets in the course of plankton sampling. On the other hand, they could be absorbed by plank- tonic organisms in the course of their passage through the cooling system. In the present study, we did not determine whether these elements were stable or radio- active. In any case, when the second unit was operating (1985), they were released into the cooling reservoir and contributed to water contamination. Similar data were obtained for the cooling reservoir of the Kursk NPP (Vereshchak et al., 1996).