Рациональное использование природных ресурсов

Лекция № 11

История человеческого общества - это история природопользования, т. е. утилизации природных тел и явлении (природных ресурсов) на уровне как отдельного индивидуума, так и более или менее крупных общественных групп. В отличие от любых других живых организмов, также пользующихся природными ресурсами, человеку присуще волевое, разумное начало, связанное с целенаправленным преобразованием окружающей его среды.

Природные ресурсы - это совокупность естественных тел и явлений, которые общество использует в своих целях в настоящее время или сможет использовать в будущем.

В самом общем виде, применительно к- человеку, «ресурсы — это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний» (Миллер, 1993). Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в какой-то части удовлетворяют духовные потребности человека, например эстетические («красота природы»), рекреационные и т. п. Но главное их назначение — удовлетворять материальные потребности, т. е. создание материальных благ.

1. Классификация природных ресурсов

В основу классификации положено три признака: по источникам происхождения, по использованию в производстве и по степени истощаемости ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. сюда относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.

Минеральные ресурсы — это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы, нерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т. д.) или используются как строительные материалы.

Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетическими ресурсами называют совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, — по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы:

— земельный фонд — все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т. п.). Мировой земельный фонд — 13,4 млрд га.

— лесной фонд — часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенный для ведения сельского хозяйства и организации особо охраняемых природных территорий; он является частью биологических ресурсов;

— водные ресурсы — количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды);

— гидроэнергетические ресурсы — те* которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.;

— ресурсы фауны — количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия;

— полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) — природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по третьему признаку — по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций — это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр, и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.).

На первом уровне классификации (рис. 1) все ресурсы можно разделить на неисчерпаемые и исчерпаемые. К неисчерпаемым ресурсам относятся преимущественно процессы и явления, внешние по отношению к нашей планете или присущие ей как космическому телу. Прежде всего - это ресурсы космического происхождения, в частности энергия солнечного излучения, энергия движущегося воздуха, падающей воды, морских волн, течений, а также энергия приливов и отливов. Производными от космических ресурсов являются ресурсы климатические, к числу которых (кроме названных выше солнечного излучения и ветра) относятся и атмосферные осадки. Разумеется, эти ресурсы являются неисчерпаемыми лишь пока и поскольку существует Солнечная система.

Рис. 1. Классификация природных ресурсов по их исчерпаемости и возобновимости

К исчерпаемым ресурсам относятся все природные тела (живые и косные), находящиеся в пределах земного шара как физически конечного, имеющего конкретную массу и объем природного тела. В состав исчерпаемых ресурсов входит животный и растительный мир, минеральные и органические соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные ископаемые). Все исчерпаемые ресурсы могут быть далее классифицированы по их способности к самовосстановлению. Например, ресурсы животного и растительного мира, безусловно, являются возобновимыми, поскольку способны самовоспроизводиться за счет обменных процессов.

2. Использование различных видов ресурсов

Использование животных ресурсов

Взаимоотношения человека и живых организмов сложны и разнообразны. В общем случае воздействие человека на живую природу можно свести к трем основным направлениям. Во-первых, растения и животные служат для человека источником пищи, одежды (включая меха и волокна), технического сырья, топлива, предметов роскоши, и человек постоянно добывает их, уменьшая их численность и биомассу. В ряде случаев растения, животные, а также микроорганизмы оказываются нежелательными, являясь сорняками в сельском хозяйстве, переносчиками или возбудителями заболеваний или вредителями. Достаточно вспомнить эпидемии чумы и холеры или массовые размножения некоторых насекомых (саранчи, колорадского жука, сибирского шелкопряда и др.), после которых имели место потери урожая сельскохозяйственных культур и древесины.

Во-вторых, массовая гибель животных вызывается широким проникновением химии в процессы природопользования, в частности химизацией сельского и лесного хозяйства. Для удобрения земель, уничтожения вредителей, переносчиков и возбудителей заболеваний используются ныне десятки тысяч специально синтезированных органических и неорганических соединений химических элементов на основе серы, хлора, фосфора, мышьяка, ртути. Суть химической защиты растений заключается в целенаправленном изменении химии окружающей среды для нежелательных организмов (загрязнении среды для них), но при этом неизбежны побочные эффекты - отрицательное /воздействие на весь комплекс живых организмов, включая совершенно безвредных, а также на человека.

Эксплуатация одних видов животных и растений и целенаправленное уничтожение других (считающихся вредными) снижает их численность вплоть до полного уничтожения на больших площадях.

В-третьих, следует иметь в виду, что все живые организмы существуют в виде специфических группировок (популяций, о которых речь далее) в определенных местах обитания - природных системах, где физическая и химическая среда соответствует их биохимическим требованиям. Воздействие общества на природные системы в форме вырубки лесов, гидротехнического, городского и промышленного строительства, распашки целинных степей, открытой добычи полезных ископаемых приводит к исчезновению мест обитания животных и растений.

Эксплуатация ресурсов живой природы (в первую очередь, растительного и животного мира) ведет к тому, что темпы восстановления их численности отстают от темпов эксплуатации (т. е. изъятия биомассы и обеднения генетического фонда). Тем самым исчерпаемые ресурсы, несмотря на способность к восстановлению, превращаются в исчерпанные. За последние 370 лет, по некоторым данным, с лица Земли исчезло 130 видов птиц и млекопитающих, а сотни видов вписаны в Красную книгу - скорбный перечень видов, находящихся под угрозой исчезновения. При этом численность некоторых видов составляет ныне лишь сотни пар или даже десятки особей. Многие сохранились только в зоопарках.

Утрата любого, даже самого бесполезного, на первый взгляд, вида означает необратимое обеднение генетического фонда планеты.

Использование ресурсов недр

К исчерпаемым невозобновимым ресурсам относятся ресурсы недр планеты, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, мрамор и т. п.), а также энергоносители (нефть, газ, каменный уголь). Ведь их можно использовать только однократно, и способностью к самовосстановлению они не обладают. Они образовывались в течение сотен миллионов лет в прошлые геологические эпохи, включая те времена, когда на Земле происходили сложные электрохимические, вулканические, тектонические процессы. Каменный уголь, например, — это продукт фотосинтеза растений прошлых геологических эпох (мезозоя). Сегодня практически нет условий для аналогичных процессов, но даже если допустить, что процессы минералообразования происходят и в настоящее время, то их темпы несоизмеримо малы в сравнении с темпами изъятия и преобразования обществом.

Темпы эксплуатации ресурсов недр постоянно возрастают. Есть данные, что за столетие (1880-1980 гг.) годовое потребление угля, железа, марганца, никеля увеличилось в 50-60 раз, вольфрама, алюминия, молибдена, калия - в 200-1000 раз. Предполагалось, что при сохранении темпов потребления запасов алюминия хватит на 570 лет, железа - на 150 лет, цинка -на 232 года, свинца - на 19 лет. В 1990 г. мировой объем потребления металлов в целом оценивался примерно в 2,5 млрд. т, но к оценкам сроков их исчерпания стали подходить более осторожно, имея в виду открытие новых месторождений, использование так называемых "бедных" руд. Правда, разработка вновь открытых месторождений связана с определенными экономическими проблемами, а использование руд с низким содержанием полезных компонентов ведет к резкому возрастанию объема отходов. За период 1970-1989 гг. в мире сожжено 72 млрд. м3 нефти, а ее добыча в 1989 г. составила 3,4 млрд. м3. Потребление каменного угля за этот же период составило 90 млрд. т, а природного газа - 1100 трлн. м3. Срок исчерпания известных запасов каменного угля-в 1970 г. оценивался в 2300 лет, а в 1989 - уже около 400 лет (в среднем). Но для газа эти показатели составляли соответственно 38 и 60 лет. Однако, даже если благодаря научно-техническому прогрессу будут внесены существенные коррективы в указанные сроки, суть дела не меняется: факт исчерпания ряда месторождений, причем наиболее доступных, уже налицо.

Использование земельных и лесных ресурсов

Особую категорию с точки зрения исчерпаемости и возобновимости представляют собой земельные и лесные ресурсы. Почва- основа всех материальных благ, богатство, от которого зависит благосостояние человека. Главным свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность производить урожай растений. Почва представляет собой естественно-историческое биокосное тело, возникшее в результате физического, химического и биологического выветривания горных пород в обстановке различного климата, рельефа и в условиях земной гравитации. Почвообразовательный процесс длителен и сложен. Он продолжается непрерывно, но известно, что слой черноземного горизонта толщиной 1 см образуется примерно за столетие. Утрачен же он может быть за гораздо более короткий срок от нескольких лет до нескольких часов. Неправильная обработка почвы, экстенсивное сельское хозяйство (повышение продукции сельского хозяйства не за счет повышения урожайности, а за счет вовлечения новых земель), вырубка лесов ведут к интенсивным процессам водной и ветровой эрозии (от лат. эродере - разъедать). Кроме того, земельные угодья, включая самые ценные - пашню, могут исчезать в результате других видов природопользования. Таким образом, будучи в принципе возобновимым ресурсом, почва может восстанавливаться (или по крайней мере не разрушаться) только при условии жестко регламентированного бережного использования. Это обстоятельство дает основания оценивать ее как относительно возобновимый ресурс. Отметим, что из общего земельного фонда планеты, равного 149 млн. км2, лишь 13 % составляет земледельческая площадь и 27 % приходится на травянисто-кустарниковые пастбища и луга. Средняя обеспеченность пахотными землями составляет в России чуть более 0,8 га/чел, и имеет тенденцию к снижению.

К относительно возобновимым ресурсам необходимо отнести и лесные ресурсы, в частности древесину.

Древесина - совокупность полимеров растительного происхождения и как ресурс, способный к самовосстановлению, является исчерпаемым возобновимым. Суммарный запас древесины, например на территории России (самой богатой лесами страны мира), составляет 79•109 м3. Средний годичный прирост древесины составляет около 855•106 м3, а ежегодный объем рубки - менее 400•106 м3. Следователь но, ежегодно вырубается не более половины того, что прирастает, и, казалось бы, никаких проблем с древесиной быть не должно. Однако приведенные данные относятся к суммарному запасу и приросту биомассы, в который входит древесина, накапливающаяся как в хвойных, так и в лиственных, как в спелых, так и в неспелых (включая молодняки), как в доступных, так и в недоступных лесах. для лесоперерабатывающих отраслей предпочтительна пока древесина хвойных пород (ель, сосна, кедр), причем не любая, а лишь такая, которая отвечает определенным техническим и технологическим требованиям. Прирост именно такой древесины отстает от объема ее изъятия. Возобновление леса после рубки в большинстве случаев происходит через смену хвойных пород лиственными в течение многих десятилетий.

Таким образом, при сохранении и накоплении общего запаса древесины в лесах, деловая, требующаяся производству древесина оказывается исчерпаемым и лишь относительно возобновимым ресурсом. Поскольку, однако, научно-технический прогресс направлен на освоение и использование любой древесины в промышленности, острота проблемы может быть снижена. При всем сказанном следует иметь в виду двойственную природно-ресурсную сущность лесов, являющихся одновременно источниками (производителями) сырья и средообразующим фактором глобального значения. Поэтому эксплуатация лесов для получения древесины должна в обязательном порядке (т. е. на основании законодательства) учитывать космическую, почво- и водозащитную, климатообразующую, рекреационную и другие экологические функции лесных систем.

Использование водных ресурсов и атмосферного воздуха

Особый статус имеют два важнейших природных тела, являющихся не только природными ресурсами, но и одновременно основными составляющими среды обитания жизни: атмосфера и гидросфера. Формально оба эти тела являются неисчерпаемыми, поскольку в силу чисто физических причин на нашей планете возможно строго определенное количество вещества в одном из трех агрегатных состояний - твердом, жидком и газообразном. Исчезновение воды в том или ином регионе (пересыхание рек, образование пустынь на месте морей, исчезновение, в частности, Аральского моря) не означает, что воды стало меньше: она просто перемещается в другие места, пополняя Мировой океан, запасы влаги в атмосфере и т. п.

Вместе с тем запасы пресной воды, пригодные к использованию, составляют около 2,5 % ее общего объема, две трети из которых локализованы в ледниках и снежном покрове. Пресная же вода, образующая годовой сток, из-за разбавления в ней промышленных и бытовых сточных вод Практически не пригодна к использованию без специальной обработки: очистки или водоподготовки. Это справедливо и Для атмосферного воздуха, который в ряде городов и промышленных центров сильно загрязнен, и содержащиеся в Нем примеси оказывают вредное воздействие на людей и Другие живые организмы.

Таким образом, будучи неисчерпаемыми в количественном отношении, атмосферный воздух и вода являются исчерпаемыми качественно, по крайней мере локально.

Ограниченность природных ресурсов

В век научно-технической революции человечество начало осваивать почти все доступные ему возобновимые и невозобновимые ресурсы. При этом значительная часть невозобновимых ресурсов уже использована. Во многих странах некоторые возобновимые ресурсы (древесина, гидроэнергия, пресная вода) используются практически полностью.

Нарастающие темпы индустриализации связаны с численным ростом населения. К 1900 г. численность населения достигла 1,6 млрд. чел. при ежегодном приросте 0,5 % и времени удвоения 140 лет. Но в 1970 г. население мира достигло 3,6 млрд. чел., а прирост увеличился до 2,1 % в год. Считается, что это был "сверхэкспоненциальный" рост, поскольку темпы роста возрастали, а темпы смертности уменьшались. С 1971 по 1991 гг. смертность продолжала падать, но при этом уменьшалась и рождаемость. Численность народонаселения выросла с 3,6 до 5,4 млрд., т. е. ежегодный прирост упал с 2,1 до 1,7 %, что соответствует времени удвоения, равному 40 годам. 11 июля 1987 года родился пятимиллиардный житель планеты. Дальнейшие прогнозы роста численности существенно варьируют, но в первой четверти XXI века численность населения будет возрастать и может достигнуть, согласно разным сценариям (моделям), 8-12 млрд. чел.

Есть расчеты, согласно которым суточный расход энергии в каменном веке составлял примерно 16,8103 кДж на человека, в эпоху животноводства и земледелия - 50,2103, в индустриальном обществе - 293,3103, а в настоящее время в развитых странах достиг 964-1047103 кДж на человека.

По сравнению с ростом населения, потребление энергии и материалов в XX в. происходило опережающими темпами.

В период с 1900 по 1970 г. энергоемкость промышленного и сельскохозяйственного производства возросла в 4,5 раза, а материалоемкость - в 4,2 раза. При сохранении сложившихся темпов роста населения в 2000 г. потребление энергии увеличится в 12 раз, а материалов - в 9 раз по сравнению с 1900 г.

Таким образом, вмешательство людей в естественные природные процессы резко возрастает и может способствовать изменению режима грунтовых и подземных вод в целых регионах, поверхностного стока воды, структуры и состояния (плодородия) почв, интенсификации их эрозии, активизации геохимических и химических процессов в атмосфере, гидросфере, литосфере, изменению макроклимата и т. д. Современная деятельность, например строительство гидротехнических сооружений, шахт, рудников, дорог, скважин, водоемов, дамб, деформация суши ядерными взрывами, строительство гигантских городов, обводнение и озеленение пустынь и многое другое, уже вызывает подобные процессы.

Численность народонаселения, промышленное производство, потребление природных ресурсов, а следовательно, и загрязнение окружающей среды возрастают экспоненциально, причем считается, что экспоненциальный рост производства - это движущая сила мировой экономики, развитие которой так или иначе направлено к физическим пределам нашей планеты. О реально существующих пределах возможностей Земли и развития общества впервые заговорили в 1972 г. Это вызвало резкие возражения многих ученых и специалистов мира. Однако физическая конечность массы планеты и составляющих ее характеристик (площади поверхности, запасов химических элементов в виде природных ресурсов - объективная реальность. Поэтому объективной реальностью является и необходимость не только рационального использования природных ресурсов, но и самоограничения роста числа людей-потребителей. Разумеется, речь не идет о каких-либо насильственных действиях над населением, но повышение благосостояния населения и качества жизни неизбежно требует, например, планирования семьи.

В 1990 году Г. Дэйли сформулировал три правила-императива оптимизации использования природных ресурсов и сохранения качества окружающей среды:

- для возобновимых ресурсов темпы потребления не Должны превышать темпов их самовосстановления;

- для невозобновимых ресурсов темпы потребления не Должны превышать темпов их замены возобновимыми ресурсами, и общество должно вкладывать часть средств, например от эксплуатации ископаемых энергоносителей, в Разработку возобновимых источников энергии;

- для загрязняющих веществ предельная интенсивность их поступления в природную среду не должна превышать темпов их переработки и обезвреживания в природных водных и наземных экосистемах".

Созданы компьютерные модели ("сценарии") дальнейшего (до 2100 года) развития общества при разных вариантах стабилизации численности населения, объемов промышленных производств, создания экологически чистых технологий, снижения эрозии почв, повышения эффективности использования природных ресурсов и др. Разумеется, эти сценарии — не догмы, и построения их авторов не означают, что будет именно так, а не иначе, хотя сути дела это не меняет, и объективные социально-эколого-экономические реалии автоматически заставят ЧЕЛОВЕКА РАЗУМНОГО использовать разум, чтобы в историческом будущем выжить на нашей планете.

Сегодняшний специалист не может не осознавать следующее. Использование человеком как частью природы других ее составляющих и преобразование природной среды в интересах общества неизбежны и закономерны, так как они осуществляются в силу действия как законов природы, так и социальных законов развития общества. Тем самым научно-технический прогресс не есть нечто чуждое природе, противоречащее ей. Наоборот - это один из последовательных и закономерных процессов ее эволюции. Но при этом закономерны и возникающие экологические и ресурсные проблемы.

Следовательно, человеческое общество обязано уметь оценить пределы допустимых физических, химических структурных изменений в природе и не переступать эти пределы. Совершенно очевидно, что эта задача решается на основе дальнейшего научно-технического прогресса, включающего корректировку и преобразование принципов, способов и техники природопользования. Поэтому охрана при роды, обеспечение соответствия ее химии требованиям жизни в настоящем и будущем представляет собой задачу ответственных профессионалов на их рабочих местах.

3. Принципы рационального природопользования

Интенсивная эксплуатация природных богатств привела к необходимости нового вида природоохранной деятельности — рационального использования природных ресурсов, при котором требования охраны включаются в сам процесс хозяйственной деятельности по использованию природных ресурсов.

Природопользование — общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путем использования различных видов природных ресурсов и природных условий. Природопользование включает: а) охрану, возобновление и воспроизводство природных ресурсов, их извлечение и переработку; б) использование и охрану природных условий среды жизни человека; в) сохранение, восстановление и рациональное изменение экологического равновесия природных систем; г) регуляцию воспроизводства человека и численности людей.

Природопользование может быть нерациональным и рациональным. Нерациональное природопользование не обеспечивает сохранение природно-ресурсного потенциала, ведет к оскудению и ухудшению качества природной среды, сопровождается загрязнением в истощением природных систем, нарушением экологического равновесия и разрушением экосистем. Рациональное природопользование означает комплексное научно-обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала, при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению.

Рациональное природопользование преследует двоякую цель:

— обеспечить такое состояние окружающей среды, при котором она смогла бы удовлетворить наряду с материальными потребностями запросы эстетики и отдыха;

— обеспечить возможность непрерывного получения урожая полезных растений, производства животных и различных материалов путем установления сбалансированного цикла использования и возобновления.

Экологически сбалансированное природопользование возможно лишь при использовании «экосистемного подхода, учитывающего все виды взаимосвязей и взаимовлияний между средами, экоценозами и человеком».

Нерациональное природопользование в конечном счете ведет к экологическому кризису, а экологически сбалансированное природопользование создает предпосылки для выхода из него.

Выход из глобального экологического кризиса — важнейшая научная и практическая проблема современности. Над ее решением работают тысячи ученых, политиков, специалистов-практиков во всех странах мира. Задача заключается в разработке комплекса надежных антикризисных мер, позволяющих активно противодействовать дальнейшей деградации природной среды и выйти на устойчивое развитие общества. Попытки решения этой проблемы только одними какими-либо средствами, например технологическими (очистные сооружения, безотходные технологии и т. д.), принципиально неверны и не приведут к необходимым результатам. Преодоление экологического кризиса возможно лишь при условии гармоничного развития природы и человека, снятии антагонизма между ними Это достижимо лишь на основе реализации «триединства естественной природы, общества и природы очеловеченной», на путях устойчивого развития общества, комплексного подхода к решению природоохранных проблем.

Наиболее общим принципом, или правилом охраны окружающей среды, необходимо считать следующий: глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается, что требует от человечества научно-технического совершенствования, направленного на более широкое и полное использование этого потенциала.

Из этого закона следует другой основополагающий принцип охраны природы и среды жизни: «экологичное — экономично», т. е. чем рачительнее подход к природным ресурсам и среде обитания, тем меньше требуется энергетических и других затрат. Воспроизводство природно-ресурсного потенциала и усилия на его воплощение должны быть сопоставимы с экономическими результатами эксплуатации природы.

Еще одно важнейшее экологическое правило — все компоненты природной среды — атмосферный воздух, воды, почву и др. — охранять надо не по отдельности, а в целом, как единые природные экосистемы биосферы. Только при таком экологическом подходе возможно обеспечить сохранение ландшафтов, недр, генофонда животных и растений.

Экологический кризис не является неизбежным и закономерным порождением научно-технического прогресса, он обусловлен как у нас в стране, так и в других странах мира комплексом причин объективного и субъективного характера, среди которых не последнее место занимает потребительское, а нередко и хищническое отношение к природе, пренебрежение фундаментальными экологическими законами. Анализ как экологической, так и социально-экономической обстановки в России позволяет выделить пять основных направлений, во которым Россия должна выходить из экологического кризиса (рис. 2). При этом необходим комплексный подход в решении этой проблемы, т. е. одновременно должны использоваться все пять направлений.

Рис. 2. Пути выхода России из экологического кризиса

В качестве первого направления должно быть названо совершенствование технологии — создание экологически чистой технологии, внедрение безотходных, малоотходных производств, обновление основных фондов, и др.

Второе направление — развитие и совершенствование экономического механизма охраны окружающей среды.

Третье направление — применение мер административного пресечения и мер юридической ответственности за экологические правонарушения (административно-правовое направление).

Четвертое направление — гармонизация экологического мышления (эколого-просветительское направление).

Пятое направление — гармонизация экологических международных отношений (международно-правое направление).

Определенные шаги по выходу из экологического кризиса по всем указанным выше пяти направлениям в России предпринимаются; однако впереди всем нам предстоит пройти самые трудные и ответственные участки пути. Они-то и решат — выйдет ли Россия из экологического кризиса или погибнет, погрузившись в пучину экологического невежества и нежелания руководствоваться фундаментальными законами развития биосферы и вытекающими из них ограничениями

1.1. Основные инструменты рационального природопользования

Основные направления инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий — внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное — экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.

Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными.

Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен

следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

Другой путь, например создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы — это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти, так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов. Достаточно отметить, что ежегодное накопление на территории бывшего СССР в 80-х гг. составляло 12—15 млрд т твердых отходов, около 160 млрд т жидких и свыше 100 млн т газообразных отходов.

Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания

Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства — создание малоотходной и безотходной технологии.

Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.

В 1984 г. эта же комиссия ООН привяла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология — это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы — производство — потребитель — вторичные ресурсы — таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».

Под безотходной технологией понимают также такой способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным, чем «безотходная технология», следует считать термин «малоотходная технология», так как в принципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая человеческая технология не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен (метафоричен). Технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.

Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т. е.рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5 % энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу.

В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду, по рекомендации различных авторов, входят:

— разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;

— разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;

— создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

— создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

Начальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования.

Оборотное водоснабжение — это техническая система, при коброй предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы (рис.3).

Замкнутый цикл водопользования — это система промышленного водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе, осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы.

Рис. 3. Схема оборотного промышленного и городского водоснабжения:

1 — цех; 2 — внутрицеховое оборотное водоснабжение; 3 — локальное (цеховое) очистное сооружение, включая утилизацию вторичных отходов; 4 — общезаводские очистные сооружения; 5 — город; 6 — городские канализационные очистные сооружения; 7 — третичные очистные сооружения; 8 — закачка очищенных сточных вод в подземные источники; 9 — подача очищенных вод в городскую систему водоснабжения; 10 — рассеивающий выпуск сточных вод в водоем (море)

Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новую экологическую технологию с заменой водоемких процессов безводными или маловодными.

Прогрессивность новых технологических схем водоснабжения определяется тем, насколько в них уменьшилось, по сравнению с ранее действующими, водопотребление и количество сточных вод и их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объективным показателем несовершенства используемых технологических схем.

Разработка безотходных и безводных технологических процессов — наиболее рациональный способ защиты окружающей природной среды от загрязнения, позволяющий значительно уменьшить антропогенную нагрузку. Однако исследования в этом направлении еще только начинаются, поэтому в различных областях промышленности и сельского хозяйства уровень экологизации производства далеко не одинаков.

Достигнуты успехи по внедрению новых методов добычи сырья, которые позволяют уменьшить количество сырья и материалов для производства единицы продукции, использовать отходы одного производства в технологическом процессе другого.

Данные технологии основаны на следующих подходах:

1. Механизация и автоматизация добычи сырья, позволяющая переходить к более массовым способам его получения

2. Рационализация и интенсификация производственных процессов добычи и обработки руд и сопутствующих материалов

3. Применение геодезических методов разведки залежей минеральных ресурсов и разведки износа

5. Разработка применение методов обогащения, повышения извлечения полезных компонентов даже из относительно бедных руд, но залегающих большими массивами

В настоящее время в нашей стране достигнуты определенные успехи в разработке и внедрении элементов экологически безопасной технологии в ряде отраслей черной и цветной металлургии, теплоэнергетики, машиностроения, химической промышленности. Однако полный перевод промышленного и сельскохозяйственного производства на безотходную и безводную технологии и создание полностью экологизированных производств сопряжены с весьма сложными проблемами различного характера — организационными, научно-техническими, финансовыми и другими, и поэтому современное производство еще долгое время будет потреблять для своих нужд огромное количество воды, иметь отходы и вредные выбросы.

Биотехнология в охране окружающей природной среды

В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.

Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (В. П. Журавлев и др., 1995).

Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:

— утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;

— биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;

— микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;

— компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);

— создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Рациональное использование энергии

Как отмечают многие ученые, использовать высококачественную энергию для производства низкокачественного тепла «это все равно, что резать масло циркулярной пилой или бить мух кузнечным молотом».

Поэтому основным принципом использования энергии должно быть соответствие качества энергии поставленным задачам.

В условиях экологического кризиса в развитых странах все чаще используют альтернативные источники энергии: энергию ветра, приливов и отливов, геотермальную, гидроэлектроэнергию, энергию биомассы, солнечную энергию. Основной принцип заложенный в разделении источников энергии на альтернативные и традиционные – использование неисчерпаемых источников для получения энергии при альтернативном подходе и исчерпаемых (нефть, газ, уголь) при традиционном.

Рациональное использование энергии не должно ограничиваться только использованием альтернативных источников, должны быть разработаны мерприятия по экономии энергии.

Так в странах с холодным климатом должны быть использованы технологии при строительстве зданий и сооружений, обеспечивающие полную термоизоляцию (стеклопакеты, стеновые панели т.п.). модель общества одноразового потребления, создающего отходы (А), и природосберегающего общества (Б).

А)

Вход Система Выход

Б)

Рациональное использование природных ресурсов