Экологические особенности Приэльбрусья. Результаты анализа проб воды, снега, льда и почвы: наблюдаются признаки глобального разрушения окружающей среды. Обобщения и прогноз.

А.И. Литвинов, к.т.н., с.н.с.

Приэльбрусье – это часть горной страны Кавказ и часть Кабардино-Балкарии. Кто понимает Красоту гор, тот стремится попасть в этот край, хотя бы раз в своей жизни!.. Особенно притягивает Эльбрус!.. Едут из республик Советского Союза, едут из европейских стран, и даже с американских континентов...

Можно было бы продолжить восторги по поводу красот Приэльбрусья и Эльбруса, но речь пойдет совсем о другом их качестве: нас сейчас привлекают экологические особенности Приэльбрусья и Эльбруса!..

1⁰. Экологические особенности Приэльбрусья.

Так случилось, что Приэльбрусье сегодня является одной из самых болезненных точек планеты. Здесь максимально выразительно и быстро проявляются глобальные процессы разрушения экосистемы планеты. Выразительность важна тем, что признаки разрушения окружающей среды исследователь может наблюдать достаточно просто. Ещё важнее то, что для понимания результатов исследований не требуется специальной подготовки: их сможет понять каждый мало-мальски грамотный человек! Быстрота проявлений глобальных экологических процессов в исследуемом регионе определяет одно из важнейших свойств обратной связи любой системы: оперативность.

В статье «Глобальная экологическая катастрофа. Возможные сценарии разрушения экосистемы Земля. Может ли спастись человечество?» рассматриваются ситуации, когда процессы катастрофического разрушения экосистемы Земля могут наступить «настолько неожиданно», что человечество не успеет «эффективно среагировать» и спасти себя! Вот с точки зрения «успеть заметить» приближение катастрофы и может помочь Эльбрус! Более того, он уже сигналит, что Беда рядом!..

Выделим три логических звена в обсуждении экологических особенностей Приэльбрусья: 1⁰. География; 2⁰. Климатические особенности; 3⁰. Проявления глобальных экологических процессов.

1⁰. География Приэльбрусья.

Известно, что горная страна Кавказ расположена между Каспийским и Чёрным морями. Макро характеристики этой горной страны: посередине Главный Кавказский хребет, с Юга и Севера – предгорья с гребнями, параллельными Главному хребту и всё более низкими по мере удаления от Главного хребта. Главный хребет мощной стеной стоит от моря и до моря, с Запада на Восток. Высота хребта, незначительно меняясь, остается в диапазоне 4200÷5200м. Приэльбрусье прилегает к Главному Кавказском хребту с Севера и располагается примерно на одной четвертой пути от Чёрного моря до Каспийского.

2⁰. Климатические особенности Приэльбрусья.

Стена Главного Кавказского хребта внушает трепет и восторг, когда смотришь на неё. Ещё больший восторг у тех, кто мечтает о восхождениях на вершины Главного хребта!.. Но нас сейчас эта стена привлекает как «деталь», активно участвующая в формировании «климатических особенностей» Приэльбрусья!.. Её основная функция – выталкивать налетающие на неё воздушные потоки на высоты 5000÷6000м...

Теперь о воздушных потоках в районе Главного Кавказского хребта и их направлении... Мы не будем говорить о «мягких потоках» установившейся хорошей погоды: их интенсивность и динамичность малы и в исследуемые процессы их «вклад» незначителен. Нас интересуют мощные воздушные потоки циклонов (атмосферных вихрей)! Из многолетних наблюдений следует (физики это легко получают из общих законов механики!), что в северном полушарии планеты циклоны движутся с Запада на Восток и вращаются против часовой стрелки. Если оценивать пространство, где «активничает» вихрь, то диаметр круга, в котором располагается его наиболее динамичная часть, составляет 200÷300 км.

Итак, определилась ситуация: есть стена Главного Кавказского хребта, установлено существование циклонов, но нет их взаимодействия. Более того, если на стену хребта направить «сухой» поток воздуха, то ожидаемого «климатического эффекта» мы всё равно не получим!.. Мы ожидаем, что вихрь циклона где-то насытится влагой и после этого направится к стене хребта!..

Так в природе случилось, что, идя с Запада на Восток, циклон проходит над протяжённой поверхностью тёплого Черного моря. Здесь он «всасывает» огромные массы влаги, затем отклоняется в сторону «знойного Юга» и «пополняет» запасы тепла этой массы!.. Тепла поглощается так много, что влажная среда далеко отодвигается от точки росы, и выпадение осадков становится невозможным... В этом состоянии, по установившемуся направлению – на Северо-Восток, циклон устремляется к стене Главного Кавказского хребта!..

Замечания: 1. Учтём, что «тело вихря» занимает пространство от пролегающей под ним поверхности до высот порядка 5000÷7000м.!

2. Почти вся масса влаги вихря заполняет его нижнюю часть: с ростом высоты содержание влаги и температура среды резко падают.

3. При резком подъёме поверхности, над которой движется вихрь, нижние слои потока выталкиваются вверх, где температура значительно ниже.

4. При исследовании процесса конденсации влаги в средах, занимающих большие пространства и содержащих огромные массы веществ высокой теплоёмкости, следует учитывать значительную «инертность такой среды».

Когда движущийся на северо-восток вихрь «своим крылом налетает» на мощную стену Главного Кавказского хребта, это крыло резко «заламывается» вверх. Поток воздуха достаточно быстро оказывается на большой высоте, заполняя слой от вершин хребта и выше до высот порядка 5000÷6000 м. Так как на высотах 5000÷6000м температура ниже, чем на высоте 1500÷2500м на десятки градусов, температура воздушных масс в вихрях быстро понижается. Причем настолько, что значительная часть влаги быстро конденсируется и превращается в мощную облачность.

На Фото-1 отчётливо видна граница облачности, пролегающая над Главным Кавказским хребтом: с южной стороны хребта небо остаётся «вполне безоблачным», а северная часть по мере удаления от хребта закрывается всё более плотными и тёмными облаками!.. Так происходит, потому что влажные потоки циклона по инерции продолжают движение на большой высоте и интенсивно охлаждаются.

На большой высоте процесс конденсации влаги может развиваться либо до образования крупных капель и выпадения в виде дождя; либо до кристаллизации и выпадения в виде снега или града. Оба эти процесса для нас важны в исследованиях климатических особенностей Приэльбрусья!..

Замечания: 1. Описываемые наблюдения относятся к периоду «конец июня ÷ конец августа», когда интенсивность исследуемых явлений наивысшая!

2.Наблюдения показывают, что летом над Главным Кавказским хребтом, то есть на высотах 4200÷5300м, осадки могут выпадать как в виде дождя, так и в виде снега!

3.Прохождение над хребтом мощного летнего циклона сопровождается дождями, но его задний фронт чаще завершается снегом (почему?)!

Особенности «летних наблюдений» можно объяснить так: «тело циклона» несёт в себе огромные массы влаги высокой теплоёмкости, а интенсивность его охлаждения над хребтом оказывается недостаточной для достижения точки кристаллизации. Поэтому прохождение «переднего фронта и основной массы тела циклона» через Главный Кавказский хребет сопровождается дождями... Задний фронт циклона содержит влаги значительно меньше, чем сам циклон. Её тепла не хватает для противодействия процессу кристаллизации. В результате остатки влаги из своего заднего фронта циклон отдаёт в виде снега или «крупинок»...

Справка: лет 20÷25 тому назад летом от высот 3000м и выше выпадал только снег, независимо от того циклон только что накрыл хребет, или уже заканчивался!

После рассмотрения процессов, сопровождающих прохождение над Главным хребтом летнего циклона, информацию «справки» можно объяснить достаточно просто: раньше «холодильная установка» в районе Главного Кавказского хребта была значительно мощнее, и ей всегда удавалось «довести дело до снега»!.. Правда, такой ответ немедленно порождает следующий вопрос: «Почему?»... Это будет предметом отдельных исследований!..

Итак, из климатических особенностей Приэльбрусья мы выделяем наличие здесь интенсивных летних дождей, «промывающих» атмосферу в диапазоне высот расположения всех элементов горного рельефа: долины и альпийские луга, склоны гор и ледники, снежные и фирновые цирки и склоны, горные хребты и их вершины!..

3⁰. Проявления глобальных экологических процессов на Эльбрусе и в Приэльбрусье.

Для большинства людей Эльбрус – один из множества туристских объектов планеты. В нём есть своя, особенная, Красота!.. Эта красота открывается огромными пространствами белизны его ледников и снежных склонов! После свежих снегопадов белизна становится особенно подчёркнутой голубизной неба над вершинами Эльбруса, чёрными выступами скальных гребней, цветами и зеленью альпийских лугов!.. Плавность форм тоже зачаровывает!.. Но всё это видится, если смотреть на Эльбрус издалека... Особенно зимой!..

Если же окажетесь на склонах Эльбруса летом, когда снегопады очень редки, то легко заметите, что до высот 4200÷4500м белизна уступает место «каким-то серо-коричневым пятнам и потёкам». Для этого достаточно подняться до станции Гара-баши (высота 3700м) и обозреть пространство гор в секторе «юг ↔ запад»... Фото-1 представляет июльский пейзаж, простирающийся в западном направлении, если расположиться на гребне, спускающемся к станции Гара-баши. «Ослепительной белизны» не наблюдается!.. Если наблюдатель впервые оказался в Приэльбрусье и на склонах Эльбруса, он может решить, что ему просто не повезло с погодой или с сезоном... Разочаруем его: в течение последних 12÷15 лет иначе не бывает! Кто-то решит, что здесь вообще не бывает по-другому!..

Увы! Ещё лет 25 тому назад всё это сияло белизной: слой чистого снега покрывал склоны Эльбруса от лап его ледника до вершин, причём многометровым слоем!..

Итак, «грязные потёки и пятна» на склонах Эльбруса. Откуда они, какова их природа?.. Может быть, дожди виноваты: смыли снег и вскрыли грязное тело ледника?.. Опять вопрос: как и когда вполне «молодой» поверхностный лёд «успел измазаться»?.. Смотрим внимательнее: и на снегу видим серо-коричневые потёки и пятна... Но, ведь снег выпал не позднее прошедшей зимы!.. Уж он-то точно был зимой и чистый, и белый!.. Выходит, грязь на склоны Эльбруса поступает извне?.. Виновников может быть два: либо шли «грязные дожди», либо ветер приносит пыль разрушающихся скал... И то, и другое кажется фантастическим!

Спустимся с небесной высоты Эльбруса, и приблизимся к Главному Кавказскому хребту: здесь горы пониже и «прикоснуться» к ним здесь легче: нет той «громадности пространств», которая «давит» наблюдателя на склонах Эльбруса...

На фото-2 представлен участок Главного Кавказского хребта, где расположен массив вершин Уллу-тау (высота 4200м). То, что мы видим, порождает новые вопросы!..

Коричневые пятна на склонах хребта похожи на те, что видели на Эльбрусе. Но, здесь снег соседствует со скалами!.. Эрозия обнажённого скального рельефа может быть источником мельчайшей пыли, которую и «распыляет» ветер!.. Даже беглого взгляда достаточно, чтобы заметить: интенсивность коричневых полей не зависит от расстояния до ближайших свободных от снега скальных выходов... Тем более, что «пятна» очень похожи на «потёки»!

Можно торжествовать! Поймали «нечистого за хвост»: виновник коричневых пятен и потёков – грязные (серо-коричневые) дожди!..

Но, тогда почему вершины хребта покрыты белыми снегами?.. Выходит, передний фронт циклона был грязным, а задний чистым?.. Ни то, ни другое! Во-первых, сами капли дождя по своему происхождению не могут быть «грязными»! А во-вторых, циклон – это вихрь, то есть «вращающееся тело»...

Остаётся только одно: чистый и обильный дождь циклона «промывал» лежащий под ним слой атмосферы, содержащий много «пыли», то есть мельчайших твёрдых частичек каких-то веществ!.. Далее остаётся применить свойства циклона:

▪ прохождение «переднего фронта и основной массы тела циклона» через Главный Кавказский хребет сопровождается «обильными дождями»; наблюдаемое следствие: горы становятся «грязными»;

▪ прохождение «заднего фронта циклона» сопровождается «вялыми снегопадами»; наблюдаем белые чистые вершины!

Итак, задний фронт циклона содержит в своих потоках значительно меньше влаги, чем в «ядре». Теплоёмкость потока воздушных масс резко падает. Капельки воды теперь успевают охладиться настолько, что на высоте 4500÷4700м образуется и выпадает снег (вместо дождя). Этот белый снег мы и видим на вершинах после ухода циклона! Почему же побелели только вершины Главного Кавказского хребта? – Потому что в долинах воздушные массы всё же остаются достаточно тёплыми!.. По мере падения снежинки постепенно тают и превращаются в капельки дождя. Поэтому ниже 3500м всё также идет дождь и снежные склоны остаются коричневыми.

На фото-2 наблюдаем именно такой результат прохождения циклона: сначала горы «поливало грязным дождём», а затем сверху «припудрило белым снегом»!

Обобщим промежуточные результаты наших наблюдений! Представим себе, что слой загрязнённой атмосферы неподвижно висит над горой. Выше этого слоя появляются потоки воздуха с большим содержанием влаги (пришел циклон!). В результате интенсивной конденсации этой влаги начинается выпадение дождя. Капли дождя захватывают рассеянные в атмосфере частицы сажи, копоти и других твердых частиц и «промывают атмосферу».

На фото-3 вполне отчётливо видна «инородность» покрывающей снежный склон грязи, то есть её «небесное происхождение» – результат промывки атмосферы!..

Думается, теперь механизм выпадения осадков в горах в общих чертах понятен! Вполне понятен механизм «промывки загрязненного слоя» потоками дождя. Но откуда этот грязный слой взялся в «экологически чистой» горной стране?..

Возвратимся на склоны Эльбруса, пройдёмся по его снежным склонам. Может с высоты «птичьего полёта» что-то ещё прояснится?.. Над Эльбрусом установилась устойчиво хорошая погода! В лучах утреннего солнца поднимаемся от станции Гара-баши к Приюту-11 (высота 4000м)... Обращаем внимание на странную «дымку» в стороне Главного Кавказского хребта. На фото-4 эта дымка воспринимается как «утреннее зарождение непогоды»...

В то же время дымка на фото очень напоминает скопление выхлопных газов над мощной автомагистралью!.. А тут ещё под ногами цвет снега... Производственный какой-то!..

При более внимательном рассмотрении поверхностного слоя снега и льда нетрудно заметить следы осадков в виде дождя. Сами «пятна и потёки» состоят из мельчайших твёрдых включений «непонятного происхождения»... Ещё раз вспомним, что мы находимся в центре чистой горной страны, где сегодня практически отсутствует «производственная» деятельность человека и очень мало транспорта!.. Слишком «смелым» было бы предполагать «технологическую природу» происхождения загрязнений склонов Эльбруса и окружающих гор!..

Погода не портится. Мы поднимаемся на ночёвки над Приютом-11 (высоты 4200м). Утром обнаруживаем, что дымка над Кавказом сохраняется... И опять неопределённость: то ли это предвестник непогоды, то ли мы наблюдаем следы «грязных технологий», применяемых не понятно кем!..

Только с ночёвок на скалах Пастухова (высота 4700м) ответ о происхождении дымки стал очевиден! На фото-5 очевидна не «локальность», а «глобальность» происхождения «дымки»! Грязное, достаточно плотное «покрывало» заполняет все горизонты. Его толщина сегодня может достигать 1200÷1400м. Нетрудно «догадаться», что это тёмное серо-коричневое «покрывало» окутывает теперь всю нашу планету...

Снимок сделан от скал Пастухова в лучах восходящего солнца в сторону Главного Кавказского хребта (южное направление). То, что плотность покрывала значительна, подсказывает «невидимость Главного кавказского хребта». А до него ведь не более 15 км! Хребет на самом деле располагается под тем беленьким облачком (на фото!), что плывёт справа от центра по «грязному морю».

Так отчетливо, как на фото, «покрывало» вы увидите не всегда. Самое коварное в этом явлении: снизу «покрывало» почти не видно. Нужно знать, что оно есть, тогда можно «почувствовать» его следы над головой!.. Так сказываются оптические особенности атмосферы...

Видение меняется в зависимости от места наблюдения, погоды и времени суток. Скалы Пастухова оказываются наиболее удобным местом наблюдения: сочетаются и высота, и оптические свойства атмосферы. Стоит солнцу подняться над горизонтом более чем на 10⁰ и эффект быстро ослабевает. В вечерних лучах заходящего солнца такого эффекта тоже не наблюдалось. Всё это говорит о том, что для таких наблюдений необходимо «пожить» на высоте скал Пастухова хотя бы 2-3 дня.

Итак, «серо-коричневое покрывало» атмосферы и коричневые потёки на склонах гор, обнаруживают их взаимосвязь... Но, всё-таки, не доказывает окончательно!..

Для доказательства тесной связи состояния «окружающей среды» Приэльбрусья с глобальными процессами экосистемы Земли необходимо провести серию экспериментов:

V₁. Содержат ли почва, снег и лёд региона вещества, ему не свойственные?

V₂. Какова концентрация этих веществ в зависимости от «координат точек наблюдения»?

V₃. Какова динамика концентрация этих веществ в выделенных точках?

В результате проведения экспериментов необходимо получить подтверждение догадке: виновником разрушения экосистемы Приэльбрусья является «некоторая внешняя сила»!..

2⁰. Анализ проб воды, снега, льда и почвы, взятых в Приэльбрусье.

Отметим: обнаружение факторов, указывающих на взаимосвязь экологических процессов Приэльбрусья (в частности, Эльбруса) с глобальными экологическими процессами планеты – «побочный результат» экологической экспедиции, проведённой летом 2007 года. Главной задачей этой экспедиции было выявить факторы, разрушающие природу Эльбруса! Успехи этой экспедиции отражены в работе «Этические, экономические и политические условия, определяющие разрушение экосистемы Эльбруса».

Цель экологической экспедиции 2008 года: собрать достаточное количество проб почвы, воды, снега и льда на различном рельефе региона для проведения химических анализов, доказывающих взаимосвязь экологических процессов Приэльбрусья (в частности, Эльбруса) с глобальными экологическими процессами планеты!..

При организации и проведении экспедиции 2008 года были приняты следующие исходные данные и условия:

R₁. В Приэльбрусье нет собственных факторов, разрушающих окружающую среду.

R₂. Координаты точек взятия проб (воды, снега, льда и почвы) должны обеспечить максимальную информативность экологического мониторинга;

R₃. Документирование исследований должно обеспечить повторяемость наблюдений с целью выявления динамики процессов.

Условие R₂: Точки взятия проб должны отражать особенности горного рельефа Приэльбрусья, достаточно «покрывать» карту исследуемого региона и диапазон высот от 1600м (долины гор) до 5642 (вершина Эльбруса). На снежных склонах и ледниках пробы должны изыматься непосредственно с их поверхности и с разных глубин (для выявления «истории» процессов). В набор выделяемых для исследований точек включались также наиболее часто посещаемые альпинистами и туристами места Приэльбрусья (анализ источников питьевой воды!).

Условие R₃: Принципы документирования исследований должны отражать условие R₂ и обеспечить сравнимость статистических данных по годам.

2.1. Описание проб и распределение точек их взятия.

Привязку точек взятия проб воды, снега, льда и почвы можно наблюдать по представленной ниже карте-схеме района.

Взятие проб осуществлялось таким образом, чтобы можно было проводить содержательное сравнение результатов их анализа. Так пробы, собираемые в районе Эльбруса (у Главного Кавказского хребта и по ущелью Ирик-Чат), позволяют оценить влияние рельефа гор на рассеивание исследуемых элементов. Пробы, взятые в Шхельдинском ущелье (восточнее Эльбруса примерно на 20 км), позволяют оценить степень влияние Черного моря на процессы «выпадения» вредных элементов из «планетарного покрывала» на склоны Эльбруса. Пробы, взятые в районе Местийского перевала (восточнее Эльбруса примерно на 30 км), позволяют оценить влияние конфигурации Главного Кавказского хребта на процессы «выпадения» вредных элементов на местности. В этом случае целесообразно сравнение результатов анализа проб Местийских со Шхельдинскими: это два района вдоль Главного Кавказского хребта. Пробы, собираемые в районах пика Зимний, ущелий Ирик-Чат, Местийского и Шхельдинского сравниваются с целью оценки влияния удалённости от Главного Кавказского хребта.

За счет вариации глубины взятия проб планировалось обеспечить исследования, как минимум, по двум направления:

1). Выявить историю процесса за несколько последних лет.

2). Обнаружить динамику роста интенсивности выпадения «непрозрачных осадков» в исследуемом регионе.

Пробы собирались в виде воды (стоячей и проточной, а также талой), снега (поверхностный и глубинный) и льда (также поверхностный и глубинный).

В результате проведения экологической экспедиции было собрано 65 проб (из них 60 – это вода, снег и лед; остальные 5 – почва). В табл.1 помещены только те, которые в результате химического анализа дали «ненулевые результаты». Таблица 1

Проба №	Вид пробы	Глубина (см):	Место взятия пробы:		Высота (м):	pH	Измеряемый параметр (ед. измерения мг/л):
			район:	рельеф:			Тяжелые металлы:				Cl	NO₃
			район:	рельеф:			Cd	Pb	Cu	Zn	Cl	NO₃
1.	Вода		Местийское ущелье	Ручей на мхах: вода пи-тьевая.	2700	8.72					0.089	0.047
2.	Вода		Местийские ночёвки.	Ручей у ночевки: вода талая.	3000	8.53					0.060	0.094
3.	снег		Местийские ночёвки.	«Рыжие скалы»: Местийские ночевки ( верхние).	3000
4.	вода		Местийские ночёвки.	«Рыжие скалы»: Местийские ночевки (озеро ледниковое).	3000	8.53					0.018	0.039
5.	лед		Местийские ночёвки.	«Рыжие скалы»: Местийские ночевки (ледник с перевала).	3100	8.75					2.046	0.0068
6.	вода		Местийские ночёвки.	«Рыжие скалы»: Местийские ночевки (ледник с перевала).	3300	8.56	0.029 ±0.004	0.0094 ±0.0003	0.0020 ±0.0005	0.039 ±0.005	2.043	0.118
7.	Снег зимн.		Местийские ночёвки.	Склон с Главного Кавказского хреб., снег поверхностный.	3000	8.56			0.020 ±0.005		0.246	0.016
8.	почва		Местийские ночёвки.	Ручей у ночевки – талая вода.	3000	6.96
9.	вода		Пик Зимний: южнее Главному Кавказскому хреб.	Тропа при подъеме на пик Зимний.	2700
10.	вода		Пик Зимний: южнее Главному Кавказскому хреб.	Ледниковое озеро (большое) под пиком Зимний.	3200	8.56				0.010 ±0.005	0.051	0.101
11.	снег		Пик Зимний: южнее Главного Кавказского хребта.	Морена над озером.	3200	8.45					0.054	0.012
12.	вода		А/л «Уллу-тау».	Путьевая: умывальник.	2300	8.92					0.071	0.033
13.	вода		А/л «Уллу-тау».	Путьевая: родник.	2300
14.	вода		Долина р. Адыр-су	Питьевая: ручей у беседки: по дороге к «Уллу-тау».	2000
15.	вода		«Райские ночевки».	Ночевки нижние, вода питьевая.	3300	8.76			0.020 ±0.004	0.0077 ±0.0015	0.0295	0.033
16.	вода		Шхельдинское ущелье.	Талая, ночевка «зеленое пле-чо», на правой морене.	2900						0.085	0.010
17.	Снег зимн.	0	Шхельдинское ущелье	«Немецкие ночевки» (под пиком Щуровского).	3150
18.	лед		Шхельдинское ущелье	Под Ушбинским ледопадом.	3500	8.46			0.014 ±0.004		0.013	0.0082
19.	снег свеж.	2	Шхельдинское ущелье	Талая, ночевка «зеленое плечо»: нижняя (на правой морене).	2600
20.	вода		Шхельдинское ущелье.	Место погранзаставы (брошена), вода из родника (питьевая).	2500	8.68	0.0075 ±0.0003			0.0039 ±0.0008	0.021	0.159
21.	вода		Шхельдинское ущелье.	Ночевки на языке ледника, вода талая из ручья.	2500	8.45			0.012 ±0.003		0.126	0.024
22.	Почва		Шхельдинское ущелье.	Ночевка зеленое плечо: на правой морене.	2900	6.77
23.	Почва		Шхельдинское ущелье.	Ночевка: зеленое плечо: на правой морене.	2600	7.04
24.	Почва		Шхельдинское ущелье.	Место погранзаставы, у родника (питьевая).	2500	6.52
25.	вода		Ирик - Чат, над поселком.	У нарзанов – вода грунтовая	2000	8.65					10.230	0.094
26.	вода		Ирик-Чат, над поселком.	Ручей у нарзанов: вода питьевая	2000
27.	вода		Ирик - Чат, над поселком.	Ручей у коша пастухов (ночевка на зеленой поляне).	2300
28.	вода		Ирик-Чат: ущелье.	Ручей: зеленая поляна (перед подъемом в ущелье Чат).	2750
29.	вода		Ирик-Чат, верхняя ступень.	Ночевки перед зеленым плечом при подъеме в цирк Ирик-Чат.	2900
30.	вода		Верхний Баксан: поселок.	Питьевая вода поселка.	2000
31.	вода		Эльбрус: станция Кругозор.	Питьевая (из трубы).	2800
32.	вода		Эльбрус: станция Кругозор.	Выше на 50 м (не питьевая).	2800	8.57					0.295	0.025
33.	вода		Эльбрус: выше ст. Кругозор.	Зеленое плечо – вода из снежника.	3150	8.56					0.246	0.016
34.	вода		Эльбрус - станция Мир.	Питьевая (из трубы).	3300	8.88					0.112	0.016
35.	вода		Эльбрус: станц. Гара-баши.	Ручей выше «бочек», питьевая	3700
36.	Почва		Эльбрус: станция Гара-Баши.	Ночевка на гребне (выше станции).	3700	7.02
37.	вода		Эльбрус: Приют 11.	Питьевая (из трубы).	4100	8.49					0.078	0.159
38.	вода		Эльбрус: Приют 11.	Питьевая (из ледовой реки).	4100
39.	вода		Эльбрус: Приют 11.	Скальный гребень ниже Приюта 11 (ночевка): ледниковый ручей.	4100	8.53		0.00014 ±0.00004
40.	лед		Эльбрус (южная сторона).	Конец гребня над Приютом 11	4400	8.80					0.078	0.059
41.	снег свеж.	0	Эльбрус (южная сторона).	Конец гребня над Приютом 11	4400
42.	Снег зимн.	40	Эльбрус от пе-ревала Ирик -Чат.	Язык ледника Во-сточн. Эльбруса.	3600	8.53			0.020 ±0.005	0.0075 ±0.0006	0.118	0.014
43.	снег свеж.	2	Эльбрус от пе-ревала Ирик -Чат.	Язык ледника Во-сточн. Эльбруса.	3700
44.	снег	40	Эльбрус от пе-ревала Ирик -Чат.	Основание ледника С.В. Эльбруса	3700
45.	снег свеж	2	Эльбрус от пе-ревала Ирик -Чат.	Основание гряды Сев. -Вост. гребня В. Эльбуса.	4000
46.	вода		Эльбрус от перев. Ирик -Чат.	Основание Сев-Восточного гребня Вост. Эльбуса (талая вода).	3700	8.71	0.0075 ±0.0003				0.022	0.018
47.	лед	20	Эльбрус от перев. Ирик -Чат.	Основание Сев-Восточного гребня Восточн. Эльбуса (ледник).	3700	8.32			0.0023 ±0.0006	0.016 ±0.004

Замечания: 1. Из анализа данных, приведенных в табл.1, следует: влияние рельефа на выпадение наблюдаемых элементов «в осадок» заметно. При планировании дальнейших исследований в районе Приэльбрусья необходимо использовать этот фактор!

2.Хотя набор исследуемых параметров оказался достаточно представительным, целесообразно в дальнейшем расширить его!

2.2. Краткая характеристика параметров, представленных в табл.1.

Водородный показатель: рН, (показатель качества воды).

Водородный показатель показывает концентрацию свободных ионов водорода в воде: pH = –log [H⁺], определяет количественное соотношение в воде ионов H⁺ и OH^–, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода по сравнению с ионами ОН^–, то вода будет иметь щелочную реакцию (рН>7), а при повышенном содержании ионов Н⁺ – кислую (рН<7). В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ баланс ионов H⁺ и OH^– нарушается.

Следует учитывать, что рН – это показатель интенсивности, но не количества: он отражает степень кислотности или щелочности среды. Таблица 2

Классификация воды в зависимости от рН
Группа воды	сильнокислая	кислая	слабокислая	нейтральная	слабощелочная	щелочная	сильнощелочная
рН	< 3	35	56.5	6.57.5	7.58.5	8.59.5	> 9.5

Показатель рН определяет характер химических и биологических процессов, происходящих в воде: скорость протекания химических реакций, степень коррозионной активности воды, токсичность загрязняющих веществ и др.

Обычно уровень рН соответствует удовлетворительным потребительским качествам воды. Так, рН речной воды находится в пределах 6.57.5, атмосферных осадков - в пределах 4.66.1, в болотах - в пределах 5.56.0, в морских водах - в пределах 7.98.3.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды соответствуют щелочной группе воды. Эта группа соответствует питьевой и хозяйственно-бытовой воде и считается оптимальной.

Показатель рН является важным показателем качества почвы. От него зависит урожайность сельскохозяйственных культур. Таблица 3

Классификация почвы в зависимости от рН
Группа	сильнокислая	кислая	слабокислая	нейтральная	щелочная	сильнощелочная
рН	34	45	56	67	78	89

Представленные в табл.1 результаты анализа проб почвы соответствуют щелочной и сильнощелочной группе почвы.

Тяжелые металлы:

В связи с практической деятельностью человечества добыча и использование металлов огромны. Считают, что если добыча данного элемента опережает его естественный перенос в биогеохимическом цикле в 10 раз, то такой элемент должен рассматриваться как загрязнитель. По многим металлам эта норма перекрыта сейчас в 15÷20 и более раз, и все они являются загрязнителями. Особенно опасно загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами: в первую очередь это проявляется в негативном влиянии на здоровье человека.

Роль тяжёлых металлов двойственна. С одной стороны, они необходимы для нормального протекания физиологических процессов, а с другой – токсичны при повышенных концентрациях. Их соединения и ионы, попадая в организм, взаимодействуют с рядом ферментов, подавляя их активность.

Поведение металлов в природных средах во многом зависит от специфичности миграционных форм и вклада каждой из них в общую концентрацию металла в экосистеме. Для понимания миграционных процессов и оценки токсичности тяжёлых металлов недостаточно определить только их валовое содержание. Необходимо дифференцировать формы металлов в зависимости от химического состава и физической структуры: окисленные, восстановленные, метилированные, хелатированные и др. Наибольшую опасность представляют формы, которые характеризуются высокой биохимической активностью и накапливаются в биологической среде. По чувствительности к ним животных и человека металлы можно расположить в следующий приблизительный ряд: Hg > Cu > Zn > Ni > Pb > Cd > Cr > Sn > Fe > Mn > Al.

Тяжёлые металлы проявляют широкое токсическое воздействие. Некоторые из них, например, свинец, оказывают ярко выраженное воздействие на многочисленные органы человека и животных, тогда как другие, например кадмий, имеют более ограниченную область токсического воздействия. Для каждого металла существует свой механизм токсического воздействия, обусловленный конкуренцией между необходимыми и токсичными металлами и особенностями их связывания в белковых молекулах.

Следует отметить, что живые организмы имеют механизмы деинтоксикации в отношении тяжелых металлов. Так, в ответ на токсическое действие ионов свинца, кадмия и ртути, печень и почки человека увеличивают синтез металлотионинов – низкомолекулярных белков, в состав которых входит цистеин. Высокое содержание в последнем SH-групп обеспечивает связывание ионов металлов в прочные комплексные соединения.

Особенностью металлов как загрязнителей является то, что в отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению.

Металлы-токсиканты в различных формах способны загрязнять все три области биосферы – воздух, воду и почву.

Поступление тяжёлых 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%.

В атмосфере тяжёлые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной форме (ртуть). Основные механизмы выведения тяжёлых металлов из атмосферы – вымывание с осадками и осаждение на подстилающую поверхность.

В водных средах тяжёлые металлы присутствуют в трех формах: взвешенной, коллоидной и растворенной. Последняя форма представлена свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими и неорганическими лигандами. Для неорганических соединений – это галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты и др. Среди органических лигандов наиболее прочными являются комплексы гуминовых и сульфокислот (преимущественно низкомолекулярных), входящих в состав гумусовых веществ почвы и природных вод. Следует заметить, что значительная часть тяжёлых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии.

Сорбция металлов донными отложениями зависит от особенностей их состава и содержания органических веществ. В конечном итоге тяжёлые металлы в водных экосистемах концентрируются в придонных осадках и в биоте, в то время как в самой воде они остаются в сравнительно небольших концентрациях. Так, при концентрации ртути в донных отложениях 80-800 мкг/кг ее содержание в воде не превышает 0,1-3,6 мкг/кг.

Уровни содержания тяжёлых металлов в почвах зависят от окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств последних, водно-теплового режима и геохимического фона территории. Обычно с увеличением кислотности почв подвижность элементов возрастает. Так, при рН<7,7 ионная форма цинка в почве представлена гесааква-ионом [Zn(H₂O)₆]²⁺. При рН>9,1 существуют Zn(OH)₂ или [Zn(OH)₂]^2–. Установлено, что тяжёлые металлы в почвах содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированных формах.

Значительное насыщение природной среды тяжелыми металлами наряду с низким природным уровнем этих металлов в биосфере и высокой токсичностью требует постоянного контроля их содержания не только в объектах окружающей среды, но и в пищевых продуктах.

Загрязнение пищевых продуктов тяжёлыми металлами можно наблюдать в сельскохозяйственных культурах, выращиваемых на полях вблизи промышленных предприятий или загрязненных городскими отходами и продуктами их переработки. Кроме того, токсичность тяжёлых металлов в наибольшей степени проявляется на кислых почвах и меньше на нейтральных и щелочных почвах. Поглощение металла и его аккумуляция растением зависят также от типа последнего. В растении металл распределяется неравномерно. Так, медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, а кадмий – в листьях.

Так как тяжёлые металлы малоподвижны в почве, их удаляют с помощью удаления загрязненного слоя. Другим способом является удаление самих металлов с помощью доступных хелатообразующих реагентов (например, этилендиаминтетрауксусной кислотой). При этом металлы переходят в лабильную форму и опускаются в почве на уровень ниже корневой системы (использовалось в Японии для очистки территорий от кадмия). Однако существует опасность загрязнения подземных вод. Поступление тяжёлых металлов по пищевой цепи минимизируется выращиванием на загрязненных полях только кормов для животных или тех культур, которые используются для питания человека в малых дозах. Эффективным средством снижения концентрации подвижных форм тяжелых металлов является известкование кислых почв для увеличения рН.

Следует отметить, что в организмах сами тяжелые металлы влияют друг на друга. Типы влияния: 1) аддитивность (суммирование воздействий); 2) синергизм (усиленное сочетание эффектов); 3) антисинергизм (нейтрализация эффектов); 4) антагонизм (биохимическая подмена одного элемента другим из-за химического родства, конкуренции).

Так, смесь, содержащая цинк и медь в 5 раз более токсична, чем можно предполагать, суммируя их действия. Цинк и кадмий действуют аддитивно. Кальций и стронций, бериллий и магний – пары антагонистов.

Ртуть: Hg – один из лидеров группы металлов, представляющих наибольшую опасность для людей. До индустриальной эры ртуть не оказывала на жизнь организмов практически никакого действия, т.к. ее концентрация в природе мала и подвижность в биосфере низка. Из схемы круговорота ртути (по P.Wollast et all, 1975 г, запасы и перемещения ртути выражены соответственно в сотнях тонн и сотнях т/год) следует значительное отличие современного состояния от ее круговорота до появления человека.

В результате деятельности человека возникли два новых потока – разработка и выбросы. Поток ртути в атмосферу увеличился по сравнению с до индустриальным периодом на 60%. Все это указывает на существенный вклад антропогенного фактора в цикл данного элемента.

В природе ртуть присутствует в трех состояниях: элементарном, одновалентном, двухвалентном. В водных системах ртуть может превращаться биогенно с помощью микроорганизмов из относительно малотоксичных неорганических соединений в высокотоксичные – метилирование ртути. HgCl₂ → CH₃HgCl + Cl^–HgCl₂ → (CH₃)Hg + Cl^–

Метильные группы переносятся на ион ртути от метилкобаламина – специфического кофермента (небелковой части фермента) бактерии.

Источниками ртути служат производства, связанные с обогащением руд, ртутные батареи, электролит, красители. Один из распространенных источников – люминесцентные лампы. Одна лампа содержит около 150 мг ртути и способна загрязнить 500 тыс. м³ воздуха на уровне ПДК.

В представленных в табл.1 пробах не обнаружены заметные следы ртути. Это не значит, однако, что при планировании дальнейших экологических исследований в Приэльбрусье параметр «ртуть» должен быть исключен из состава наблюдаемых!

Кадмий: Cd (металл серебристого цвета). Кадмий – элемент II группы таблицы Менделеева: атомный номер 48, атомная масса 112 (открыт Ф. Штроймером (Германия) в 1817 году. Наиболее распространенная форма в окружающей среде: Cd²⁺. Кадмий относят к «тяжелым металлам».

Показатель Cd определяет степень токсичности. Токсические проявления для человека: уменьшение гемоглобина в крови, накапливающийся яд, разрушение нервной системы, гипертония, остеоропоз (разрушение скелета), энфизема легких, анемия и др.

Причины образования избытка кадмия в человеческом организме: избыточное поступление (табачный дым, производственная среда) на фоне дефицита цинка, селена, меди, кальция и железа. Предельно допустимая концентрация кадмия определяется таблицей:

Таблица 4

Предельно допустимая концентрация:		ед. изм.
для CdO:	0.1	мг/м³
в воде:	0.01	мг/л

Источники поступления в окружающую среду: горнорудная промышленность (переработка цинковых, медных, свинцовых и серебряных руд); табачный дым, металлические покрытия, серебряно-кадмиевые аккумуляторы и др. На воздухе кадмий покрывается окисной пленкой. Растворяется в кислотах, но не растворяется в щелочах. Применяется в ядерной энергетике, электронной и радиотехнической промышленности, при производстве различных сплавов и красок. Попадает в окружающую среду с отходами цветной металлургии и при производстве минеральных удобрений. Сульфат кадмия используют в медицине при исследовании свертываемости крови.

Токсичность кадмия одна их самых опасных для окружающей среды (он значительно токсичнее свинца).

В природной среде кадмий встречается в очень малых количествах и потому его отравляющее действие было выявлено лишь недавно: всего около двадцати лет кадмий является активным участником различных технологий. Он содержится в мазуте, дизельном топливе (освобождается при сжигании); его используют в качестве присадок к сплавам и при нанесении гальванопокрытий (кадмирование металлов); он активный участник технологий по производству лаков, эмалей и керамики; используют кадмий и в качестве стабилизатора при производстве пластмасс.

На фото видим «грустно катающихся» на снежном склоне юных экологов: ехали к «ослепительной белизне гор», а тут «пейзаж задворок автокомбината»...

Массово поглощается кадмий не только технологиями, но и любителями лимонадов и прочей «синтетической ерунды» (дети и более старшие эти бутылки из рук не выпускают). Кадмий, попадающий внутрь организма при питье всяких напитков, выводится из организма крайне медленно и потому накопление его до опасных концентраций может произойти быстро. Дальнейшее известно: поражение нервной системы, почек, нервные костные боли в спине и в ногах и многое другое.

Кадмий почти невозможно изъять из природной среды. Он все больше накапливается в среде и по «пищевым цепям» попадает в животных и человека. Известно, в свиных почках накапливается до 2 мг/кг кадмия Cd; яйца серых куропаток и фазанов Верхнего Эльзаса содержали значительное количество кадмия (еще и ртути!); двустворчатые моллюски могут повысить концентрацию кадмия в миллион раз по сравнению с его содержанием в морской воде.

Однако больше всего кадмия мы получаем с растительной пищей. Дело в том, что кадмий чрезвычайно легко переходит из почвы в растения: последние поглощают до 70% кадмия из почвы и 30% – из воздуха. Особенно большую опасность представляют в этом отношении грибы, которые часто могут накапливать кадмий в исключительно высоких концентрациях. Так, например, в луговых шампиньонах было найдено до 6 мг/кг Cd (вообще же в шампиньонах находили до 170 мг/кг). Луговые шампиньоны аккумулируют главным образом кадмий, а наряду с этим также свинец и ртуть; у других видов грибов дело может обстоять иначе: например, пестрый гриб-зонтик накапливает в первую очередь Pb и Hg и в сравнительно меньших количествах – Cd. Поэтому федеральное ведомство по вопросам здравоохранения ФРГ уже рекомендовало употреблять в пищу меньше дикорастущих грибов (а также меньше свиных и говяжьих почек). В то время как степень загрязнения продовольственных продуктов свинцом и ртутью значительно ниже международных норм допустимой нагрузки, загрязнение кадмием, согласно произведенным до сих пор (еще неполным) оценкам, близко к соответствующим предельным уровням.

В Японии цинковый рудник загрязнил кадмием реку Дзин-цу, и тамошняя питьевая вода стала содержать кадмий; кроме того, речной водой орошали рисовые поля и плантации сои. Спустя 15...30 лет более 150 человек умерло от хронического отравления кадмием, сопровождавшегося атрофией костей всего скелета; этот случай вошел в историю эндемических отравлений тяжелыми металлами под названием «болезнь итаи-итаи». В США случаи заболевания итаи-итаи имели место в связи с потреблением сахарного горошка, который содержал большие количества кадмия. С тех пор в Японии всех, кто, так или иначе, подвергается подобной опасности, систематически обследуют на содержание кадмия в организме. Фармацевтическое предприятие «Pharmacia» в городе Фрейбурге недавно разработало метод, позволяющий сравнительно просто определять содержание кадмия в моче посредством так называемого бета-2-микроглобулина.

Кадмий накапливается также в волосах, где его можно обнаружить. При патологоанатомическом исследовании человеческих трупов было найдено, что содержание кадмия в почках в течение последних 50 лет неуклонно возрастало. Самые высокие концентрации встречаются у жителей больших городов и промышленных районов с большой плотностью населения. Подсчитано, что в США и Японии уже 5% населения находится под серьёзной угрозой, так как концентрация кадмия у этих пяти процентов уже почти достигла установленного критического уровня.

В настоящее время значительным источником загрязнений обширных территорий среды кадмием служат также фосфатные удобрения, с которыми в почву – а следовательно, и в пищевые продукты – всегда попадает некоторое количество кадмия. Речь идет об удобрениях, которые содержат лишь следы кадмия. Это означает, что загрязнение растений, связанное с данным источником кадмия мало, но накопление его постоянно.

Согласно данным Научно-исследовательского института продуктов питания в Вене – Дёблинге, общее загрязнение пищи свинцом и ртутью в среднем на душу населения заметно ниже предельных норм ВОЗ, тогда как в случае кадмия оно, составляя 2 мг, и точно им соответствует. Около 40% этого кадмия приходится на чёрный хлеб. Видимо, нужно признать, что не свинец и не ртуть, а именно кадмий является самым опасным тяжёлым металлом, особенно в связи с тем, что он «через почву и корни растений легко попадает в пищевые цепи». Поэтому Оберлендер (Oberländer) (из Федерального научно-исследовательского института сельскохозяйственной химии в Вене) считает необходимым следить за миграцией кадмия в цепи почва – растение – животное, чаще проводя контрольные анализы (и значительно активнее изучать механизмы этой миграции).

У курильщиков в организме тоже в среднем больше кадмия, чем у некурящих. В одной сигарете содержится приблизительно 2 мг кадмия. Если взять тех, кто выкуривает 28 сигарет в день, то окажется, что у них содержание кадмия в почках и печени почти удвоено по сравнению с некурящими. Подобные исследования стали возможны после того, как с помощью метода нейтронной активации научились определять содержание кадмия у людей.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды обнаруживают концентрации, близкие к предельно допустимым (см. пробы 20 и 46). Видим также, что на «Райских ночевках» концентрация кадмия в 2 раза превышает предельно допустимую концентрацию (см. табл.4). А ведь это массово посещаемые туристами и альпинистами ночевки!

Свинец: Pb (относят к тяжёлым металлам).

Содержание свинца в магматических породах позволяет отнести его к категории редких металлов. Он концентрируется в сульфидных породах, которые встречаются во многих местах в мире. Свинец легко выделить путем выплавки из руды. В природном состоянии он обнаруживается в основном в виде галенита (РbS).

Свинец, содержащийсяв земной коре, может вымываться под воздействием атмосферных процессов, переходя постепенно в океаны. Ионы Рb²⁺ довольно нестабильны, и содержание свинца в ионной форме составляет всего 10^–10 от общего количества. Однако он накапливается в океанских осадках в виде сульфитов или сульфатов. В пресной воде содержание свинца гораздо выше и может составлять 2·10^–8 от общего количества. В почве количество свинца примерно такое, как и в земной коре: 1,5·10^–5.

Свинцовые руды содержат от 2% до 20% свинца. Концентрат, получаемый флотационным способом, содержит 60÷80%Рb. Его нагревают для удаления серы и выплавляют свинец. Такие первичные процессы крупномасштабны. Если же для получения свинца используют отходы, процессы выплавки называют вторичными. Ежегодное мировое потребление свинца составляет более 3 млн. т, из них 40% используют для производства аккумуляторных батарей, 20% – для производства алкила свинца (присадки к бензину), 12% применяют в строительстве, 28% для других целей.

Ежегодно в мире в результате воздействия атмосферных процессов мигрирует около 180 тыс. т свинца. При добыче и переработке свинцовых руд теряется более 20% свинца. Даже на этих стадиях выделение свинца в среду обитания равно его количеству, попадающему в окружающую среду в результате воздействия на магматические породы атмосферных процессов.

Наиболее серьезным источником загрязнения среды обитания организмов свинцом являются выхлопы автомобильных двигателей.

Антидетонатор тетраметил- или тетраэтилсвинец – прибавляют к большинству бензинов, начиная с 1923 г., в количестве около 80 мг/л. При движении автомобиля от 25 до 75% этого свинца в зависимости от условий движения выбрасывается в атмосферу. Основная его масса осаждается на землю, но и в воздухе остается заметная ее часть.

Свинцовая пыль не только покрывает обочины шоссейных дорог и почву внутри и вокруг промышленных городов, она найдена и во льду Северной Гренландии, причем в 1756 г. содержание свинца во льду составляло 20 мкг/т, в 1860 г. уже 50 мкг/т, а в 1965 г. - 210 мкг/т.

Активными источниками загрязнения свинцом являются электростанции и бытовые печи, работающие на угле.

Источниками загрязнения свинцом в быту могут быть глиняная посуда, покрытая глазурью; свинец, содержащийся в красящих пигментах.

Свинец не является жизненно необходимым элементом. Он токсичен и относится к I-му классу опасности. Неорганические его соединения нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов (подобно большинству тяжелых металлов). Одним из наиболее коварных последствий действия неорганических соединений свинца считается его способность заменять кальций в костях и быть постоянным источником отравления в течение длительного времени. Биологический период полураспада свинца в костях – около 10 лет. Количество свинца, накопленного в костях, с возрастом увеличивается, и в 30÷40 лет у лиц, по роду занятий не связанных с загрязнением свинца, составляет 80÷200 мг.

Органические соединения свинца считаются ещё более токсичными, чем неорганические.

Главным источником, из которого свинец попадает в организм человека, является пища, наряду с эти важную роль играет вдыхаемый воздух, а у детей – и заглатываемая ими пыль, содержащая свинец и краски. Вдыхаемая пыль примерно на 30-35% задерживается в легких, значительная доля её всасывается потоком крови. Всасывания в желудочно-кишечном тракте составляют в целом 5÷10%, у детей – 50%. Дефицит кальция и витамина Д усиливает всасывание свинца.

Острые свинцовые отравления встречаются редко. Их симптомы - слюнотечение, рвота, кишечные колики, острая форма отказа почек, поражение мозга. В тяжёлых случаях - смерть через несколько дней.

Ранние симптомы отравления свинцом проявляются в виде повышенной возбудимости, депрессии и раздражительности. При отравлении органическими соединениями свинца его повышенное содержание обнаруживают в крови.

Вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом он стал вездесущим компонентом любой пищи и кормов. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.

Токсикологиясвинца исследована очень тщательно, так как его содержание в окружающей среде растет очень быстро. Он принадлежит к числу малораспространенных элементов (содержание в земной коре по весу – 1,6·10^–3%). Производство и потребление свинца остается высоким и стабильным на протяжении всего ХХ века (в 1970 г. добыто 34 млн.т). Расходование (цифры приблизительные): 40%– для производства аккумуляторных батарей, 20%– тетраэтилсвинца и тетраметилсвинца, 12%– в строительстве, 6%– покрытие кабелей. Такая активная деятельность человека привела к нарушениям в природном цикле свинца.

Неорганические соединения свинца нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов, вызывают умственную отсталость, заболевание мозга. Попадая в клетки, свинец (как и многие другие тяжёлые металлы) дезактивирует ферменты. Реакция идет по сульфгидрильным группам белковых составляющих ферментов. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны.

Рис. 2. Перемещение свинца в окружающей среде. 1). Загрязнение воды свинцом при прохождении по трубам. 2). Вымывание свинца из пород и руд. 3). Процессы по переработке руд. 4). Производство чушкового свинца. 5). Прокат труб. 6). Получение этилированного бензина. 7). Автомобильные выхлопы. 8). Адсорбция свинца растениями из загрязненной атмосферы. 9). Производства сельского хозяйства. 10). Загрязнение питьевой воды в водопроводах. 11). Попадание свинца из почвы в растения через корневую систему. 12). Выбросы газов при выплавке металлов. 13). Поедание загрязненных растений животными. 14). Употребление человеком мяса животных. 15). Изготовление красок, содержащих свинец. Попадание свинца с красками в организм человека. 16). Покрытие посуды свинцовой глазурью. 17). Попадание свинца из глазурованной посуды в пищу человеку.

Как следует из схемы, свинец попадает в окружающую среду различными путями. Один из самых распространенных процессов – взаимодействие свинца с водой и кислородом воздуха: Pb+O₂+H₂O → Pb(OH)₂.

В основных средах свинец может накапливаться в значительных концентрациях, образуя растворимые плюмбиты: Pb(OH)₂ +OH^– → Pb^– + H₂O.

Если в воде присутствует СО², то это приводит к образованию довольно хорошо растворимого гидрокарбоната свинца: Pb + O₂ → PbO, PbO + CO₂ → PbCO₃, PbCO₃ + H₂O + CO₂ → Pb(HCO₃)₂

Органические комплексы свинца становятся значимыми только при достаточно высокой концентрации лигандообразователей – более 10^–6 М.

Интенсивность сорбции–десорбции свинца речными отложениями зависит от особенностей их литологического состава и от содержания органических веществ. При отсутствии растворимых комплексообразующих форм свинец полностью сорбируется при рН>6. Уровень общего содержания свинца в атмосферных осадках обычно колеблется от 1 до 50 мкг/л. В промышленных районах он может достигать 1000 мкг/л.

Предельно допустимая концентрация свинца: 0,01 мг/л.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды обнаруживают концентрации свинца, которые практически не отличаются (см. табл.1 проба 6) от предельно допустимой!

Медь: Cu (относят к тяжелым металлам). Медь обнаруживают в сульфидных осадках вместе со свинцом, камдием и цинком. Она присутствует в небольших количествах в цинковых концентратах и может переноситься на большие расстояния с воздухом и водой.

Аномальное содержание меди обнаруживается в растениях и почвах на расстоянии более 8 км от плавильного завода. Соли меди относятся ко II классу опасности. Токсические свойства меди изучены гораздо меньше, чем те же свойства других элементов. Поглощение больших количеств меди человеком приводит к болезни Вильсона, при этом избыток меди откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе. Наиболее распространенная форма в окружающей среде: CU²⁺. Источники поступления меди в окружающую среду: добывающая и плавильная промышленность, медные покрытия и трубы.

Предельно допустимая концентрация меди: 0,1 мг/л.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды обнаруживают концентрации, которые всего лишь в 5 раз (см. табл.1: пробы 7 и 15) меньше предельно допустимого уровня! При наблюдаемой динамике накопления запас этот критически мал!

Цинк: Zn (относят к тяжёлым металлам). Наиболее распространенная форма в окружающей среде: Zn²⁺. Источники поступления в окружающую среду: добыча руд, рудные воды (при обогащении), плавильное производство, металлические покрытия.

Цинк наименее токсичен из всех вышеперечисленных тяжёлых металлов. Тем не менее все элементы становятся токсичными, если попадаются в избытке; цинк не является исключением. Физиологическое воздействие цинка заключается в действии его как активатора ферментов. В больших количествах он вызывает рвоту, эта доза составляет примерно 150 мг для взрослого человека.

Цинк необходим морскому планктону для его роста, однако из-за загрязнения морей металлом концентрация цинка в воде заметно возросла. В норме в литре морской воды должно содержаться меньше 5 мкг Zn. Между тем в некоторых прибрежных водах у Британских островов было найдено значительно более высокое содержание цинка – вплоть до 46 мкг/л. В такой концентрации цинк подавляет фотосинтез всех планктонных растительных организмов. Так как планктон служит начальным звеном пищевой цепи и главным пищевым ресурсом для многих видов рыб, то подавление фотосинтеза (синтеза крахмала и сахара в зеленых растениях с помощью солнечной энергии) может иметь далеко идущие последствия.

Но не следует упускать из виду и то, что пока еще трудно оценить, в какой мере цинк – в первую очередь благодаря своему каталитическому действию, повышающему токсический эффект других тяжелых металлов, – может влиять на окружающую среду в целом. Насколько запутанными могут оказаться взаимосвязи, наглядно демонстрируют исследования Томсона (Thomson) в Порт-Деви в Тасмании; в этом практически необитаемом районе одно только естественное поглощение цинка устрицами привело к его накоплению в них выше допустимых пределов.

Предельно допустимая концентрация цинка: 0,5 мг/л.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды обнаруживают концентрации, которые всего лишь в 5 раз (см. табл.1: пробы 6, 15 и 47) меньше предельно допустимого уровня! При наблюдаемой динамике накопления запас этот критически мал!

Хлор: Cl (представитель хлоридов). В речных водах и водах пресных озер содержание хлоридов колеблется от долей миллиграмма до десятков, сотен, а иногда и тысяч миллиграммов на литр. В морских и подземных водах содержание хлоридов значительно выше – вплоть до пересыщенных растворов и рассолов. Хлориды являются преобладающим анионом в высокоминерализованных водах. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям, коррелирующими с изменением общей минерализации воды.

Первичными источниками хлоридов являются магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы (содалит, хлорапатит и др.), соленосные отложения, в основном галит. Значительные количества хлоридов поступают в воду в результате обмена с океаном через атмосферу, взаимодействия атмосферных осадков с почвами, особенно засоленными, а также при вулканических выбросах. Возрастающее значение приобретают промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды.

В отличие от сульфатных и карбонатных ионов хлориды не склонны к образованию ассоциированных ионных пар. Из всех анионов хлориды обладают наибольшей миграционной способностью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабо выраженной способностью к сорбции взвешенными веществами и потреблением водными организмами. Повышенные содержания хлоридов ухудшают вкусовые качества воды, делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение для многих технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий. Если в питьевой воде есть ионы натрия, то концентрация хлорида выше 250 мг/дм³ придает воде соленый вкус. Концентрации хлоридов и их колебания, в том числе суточные, могут служить одним из критериев загрязненности водоема хозяйственно-бытовыми стоками.

Нет данных о том, что высокие концентрации хлоридов оказывают вредное влияние на человека.

Почти все природные воды, дождевая вода, сточные воды содержат хлорид-ионы. Их концентрации меняются в широких пределах: от нескольких миллиграммов на литр до довольно высоких концентраций в морской воде. Присутствие хлоридов объясняется присутствием в породах наиболее распространенной на Земле соли – хлорида натрия. Повышенное содержание хлоридов объясняется загрязнением водоема сточными водами.

Предельно допустимая концентрация хлора: 350 мг/л.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды обнаруживают незначительные концентрации, которые меньше предельно допустимого уровня более чем в 30 раз!

Нитраты: NO₃ (представитель нитратов). Загрязнение воды нитратами может быть обусловлено как природными, так и антропогенными причинами. В результате деятельности бактерий в водоемах аммонийные ионы могут переходить в нитрат-ионы, кроме того, во время гроз некоторое количество нитратов возникает при электрических разрядах – молниях.

Основными антропогенными источниками поступления нитратов в воду являются сброс хозяйственно-бытовых сточных вод и сток с полей, на которых применяются нитратные удобрения.

Наибольшие концентрации нитратов обнаруживаются в поверхностных и приповерхностных подземных водах, наименьшие – в глубоких скважинах. Очень важно проверять на содержание нитратов воду из колодцев, родников, водопроводную воду, особенно в районах с развитым сельским хозяйством. ГИЦ ПВ обязательно делается анализ воды на нитраты, если эта вода получена из поверхностных или приповерхностных источников - рек, ручьев, колодцев.

Повышенное содержание нитратов в поверхностных водоемах ведет к их зарастанию, азот, как биогенный элемент, способствует росту водорослей и бактерий. Это называется процессом эвтрофикации. Процесс этот весьма опасен для водоемов, так как последующее разложение биомассы растений израсходует весь кислород в воде, что, в свою очередь, приведет к гибели фауны водоема. Опасны нитраты и для человека.

Различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов, возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Снижается способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма.

Предельно допустимая концентрация нитратов: 45 мг/л.

Представленные в табл.1 результаты анализа проб воды обнаруживают незначительные концентрации NO₃, которые меньше предельно допустимого уровня более чем в 40 раз!

Краткие выводы по результатам анализа проб:

1. Взаимосвязь экологических процессов Приэльбрусья (в частности, Эльбруса) с глобальными экологическими процессами планеты – доказана!..

2. География сбора проб подтверждает исходные предпосылки о существенном влиянии микрорельефа региона на распределение загрязнителей окружающей среды.

3. В регионе появились точки, где некоторые из загрязнителей уже достигли (или близки к тому) предельно допустимых концентраций.

3⁰. Обобщения и прогноз.

3.1. Обобщения. Следует ещё раз подчеркнуть экологические особенности Приэльбрусья:

▪ в регионе практически нет производств, разрушающих окружающую среду;

▪ горный рельеф: снежные, фирновые и ледниковые цирки накапливают приносимые «извне» вещества и позволяют проводить регулярные наблюдения за состоянием Природы;

▪ оперативная информация экологического мониторинга Приэльбрусья позволяет делать вполне доказательные прогнозы состояния экосистемы Земля.

В результате первых исследований имеем: экологические особенности Приэльбрусья доказательно показывают проявление гипертрофии производственной деятельности человечества в «глобальной» деградации экосистемы Земля. Более того, Эльбрус сигналит: катастрофа экосистемы ускоренно приближается!!!

То, что сегодня Приэльбрусье можно отнести к региону, не имеющему «процессов саморазрушения», но разрушаемому извне, бесценно!.. Это убедительное предостережение тому, кто «алчно потребляет природу, людей и даже страны» и надеется устроить свою жизнь в «чистеньком уголке планеты»!..

Это, в первую очередь, страны, входящие в «клуб развитого капитализма»! Это они побуждают «неограниченное потребительство» человечества, они навязывают всем военное противостояние вместо сотрудничества, огромные военные производства и применение разрушительных технологий, не подвластные контролю общественности!.. Они пожирают на наших глазах красавицу Землю!..

Экологи, воспринимающие разрушение экосистемы Земля как «личную неотступную боль», произнесли во второй половине 20 века слова «страшного откровения»: 21 век может стать последним для жизни человека на планете Земля!..Они же говорили, что спасение ещё есть, ещё можно успеть спасти Природу и Жизнь Разума на планете!.. Для этого всем, и людям, и странам, нужно объединиться для неограниченного сотрудничества и вместе устремиться в мир «человеческого совершенства»!.. Только такой человек, распрямившийся из состояния алчной, «у-у-кающей» обезьяны, способен спасти Жизнь на планете Земля, стать счастливым на прекрасной планете Земля!!!

Сегодня сама Природа, строго и с упрёком глядя на человека, говорит: если не измените своё «бытие», вы не пройдёте в Будущее!.. Сейчас ситуация на нашей бедной, уставшей от глупостей человека, планете Земля, такова, что Земля говорит убеждённо: игра с частной собственностью должна закончиться как можно скорее!!! Капиталистическая система общественного устройства человечества не способна организовать и реализовать эффективную охрану окружающей среды → не способна спасти человечество от гибели! Моральные и психологические мотивации капиталистической конкуренции между отдельными субъектами частной собственности и странами делают невозможным даже «обсуждение» любых совместных обязательств в области ограничений производства и охраны окружающей среды! Общество «тотального потребительства» зашло в тупик!

Человечество должно переориентироваться в направлении разумного, максимально ограниченного, потребления! Неограниченным может быть только потребление духовности в общении с Природой и Человеком (в себе и в других) и терпеливое самосовершенствование!!!

3.2. Прогноз. Учитывая имеющийся объём экспериментальной информации, рассмотрим принципиальные схемы прогноза состояния параметров: Cd – кадмия, Pb – свинца и Zn – цинка. Примем следующие допущения:

▪ ежегодное увеличение количества выпадающих в Приэльбрусье вредных веществ определим коэффициентом k; будем считать, что ежегодный рост объёма производства в основных странах-разрушителях окружающей среды определяется этим же коэффициентом k (на самом деле коэффициент вреда больше!);

▪ будем считать, что число участников разрушения экосистемы Земли не возрастёт на весь период прогноза – очень оптимистично (!);

▪ начальные величины: α₀= 0.0003 – для Cd, β₀= 0.0004 – для Pb, γ₀= 0.0008 – для Zn;

▪ предельно допустимые концентрации (ПДК) выделенных параметров определяют величинами: α₁= 0.01 – для Cd, β₁= 0.01 – для Pb, γ₁=0.5 – для Zn..

Прогноз определим временем, в течение которого величины выделенных параметров достигнут предельно допустимой концентрации (ПДК). Для оценки диапазона прогнозируемого времени рассмотрим два «крайних» случая:

Случай-1: выпадающие на поверхность горного рельефа вредные вещества каждый год «обнуляются» и ПДК достигается в тот момент Т₁, когда этого уровня достигнет «выпадающий осадок»;

Случай-2: выпадающие на поверхность горного рельефа вредные вещества «накапливаются»: ПДК достигается в тот момент Т₂, когда этого уровня достигнет сама поверхность.

Расчётные формулы для прогноза: Т₁=р₀∙kⁿ^–¹, Т₂=р₀∙, где р₀ равно начальному значению: α₀, β₀, γ₀. Расчёты проведём для двух ситуаций: k=1.05 – случай длительного финансового кризиса; k=1.1 – случай финансового оживления.

Таблица 5

Параметр	Cd	Pb	Zn	Параметр	Cd	Pb	Zn
k=1.05				k=1.1
Т₁(лет)	72	67	133	Т₁(лет)	38	35	69
Т₂(лет)	20	17	71	Т₁(лет)	15	13	44

Из табл.5 видим, что времени на раздумья остаётся очень мало! Особенно, если учитывать, что миром правит «коррумпированное невежественное и алчное чиновничество», которое будет долго «обсуждать с магнатами» скольких людей и стран «они не успеют употребить», если сразу начнут заниматься охраной окружающей среды!.. Есть ещё и такие, кто допускает возможность организации «нескольких многолетних войн»!..

Если воспользоваться практическим опытом СССР в планировании потребления и производства, создании условий для творческой интеллектуальной деятельности граждан, а также их морального и мировоззренческого совершенствования, то за 10÷15 лет можно было бы вполне успеть:

1^* установить общественную собственность на все природные богатства и ресурсы планеты, включая образование и все средства массовой информации;

2^* создать Систему охраны и реабилитации окружающей среды планеты, главный орган которой имел бы статус законодательного и его решения были бы обязательны для исполнения всеми участниками экосистемы;

3^* создать Систему воспитания нового Человека с развитым чувством миропонимания и ответственности перед обществом;

4^* разработать научно обоснованные критерии и нормативы «справедливого и разумного потребления» для каждого гражданина планеты с учетом физиологических особенностей и выполняемых общественных функций;

5^* с учетом нормативов потребления каждого, а также учитывая общественные задачи в развитии науки и культуры, создать Систему тотального планирования и управления всеми направлениями деятельности человечества.

Мероприятия 1^*÷5^* вполне смогут обеспечить заметное уменьшение «давления человечества на окружающую среду»!.. А после этого уже, с лёгкой душой, можно послать «капитализм» в архив «позорных дней человечества»!.. Это мечты!!!

А сегодня борьба за здоровье нашей красавицы Земли должна быть ещё более упорной и смелой! Экологические экспедиции должны становиться и более массовыми, и более юными!.. Молодость планеты должна откровенно и громко заявить: «Президенты и премьеры, ваша деятельность не профессиональна и преступна»!!!

Некомпетентность руководителей государств особенно отчетливо проявляется в условиях мирового финансового кризиса! Оценим их управляющую деятельность только в двух сферах:

1^*производство легковых автомобилей;

2^*азартные игры спекулянтов финансовой системы.

Рассмотрим деятельность 1^*. Давно известно, что комплекс технологических процессов, сопровождающих производство, эксплуатацию и утилизацию легковых автомобилей – лидер в разрушении экосистемы планеты! Тридцать лет тому назад экологи оценивали его долю в разрушении планеты величиной ≈65% от общего объёма. В 2009 году названа оценка ≈85%. Что делают все страны, занятые производством автомобилей? – Помогают, любой ценой, развиваться и дальше!.. Некоторые премьеры охотно играют роль «рекламных агентов» для пропаганды автомобилей: проедутся на авто (лично!), произнесут «тёплые слова» в адрес авто!..

Авто-магнаты очень благодарны! С ещё большим бесстыдством, они увещевают «наивных простачков» немножко потерпеть по поводу экологии процессов: вот-вот будет создан «экологически чистый автомобиль»! На самом деле те объёмы, на которые вышло авто производство, съедят планету даже автомобилями, двигатели которых станут работать на «святом духе»! Технологии «машиностроения» потребляют ресурсов и энергии так много, что одно только производство автомобилей «справится» с задачей уничтожения Природы. А вам ещё нужно помнить о другой «мерзкой технологии» – утилизация «отъездивших автомобилей».

Справка: Утилизация автомобилей со сроком жизни 5-6 лет (авто-магнаты его бы с удовольствием еще уменьшили) выплеснет в среду столько «гадости», что среда может оказаться неспособной «все это переварить». А тут еще сжигание пластмассовых отходов, содержащих кадмий: это такое «впрыскивание» в среду!..

Сегодня достаточно «разрушительной мощи» авто-магнатов только США, Китая и Японии для уничтожения Земли. Но сейчас очевидны тенденции значительного расширения этого круга...

Кроме автотранспорта есть и другие разрушители, абсолютные возможности которых неудержимо возрастают... Но автотранспорт занимает особое место. Сегодня он конкурирует с сильными наркотиками по степени воздействия на психику авто владельцев и тех, кого реклама заразила неудержимым желанием «иметь, во что бы то ни стало»!..

Деятельность 2^* не лучше! Её участие в жизни человечества всегда будет держать в напряжении непрогнозируемыми угрозами «отсосать огромные средства чёрными дырами капиталистического произвола»! Долговременное планирование мероприятий по охране окружающей среды невозможно в условиях неизбежно повторяющихся кризисов!

И опять во всех странах к ногам «финансовых жуликов» бросили все имеющиеся финансовые резервы, чтобы их спасти!..

А в экологию вкладывают только «демагогию и политическое пустословие»!..