<< Пред.           стр. 14 (из 16)           След. >>

Список литературы по разделу

 24. Что такое внутреннее облучение?
 25. На чем основана защита от облучения?
 26. Оказывает ли радиация полезное действие на живые организмы?
  27. Какие естественно-научные проблемы необходимо решать при защите окружаю
 щей среды?
 28. Чем определяется реальная опасность вредных веществ?
 29. Что такое нулевой риск?
  30. В чем заключаются профессиональные меры зашиты окружающей среды?
 434
  23.
 В науке надо повторять уроки, чтобы хорошо помнить их; в морали надо хорошо помнить уроки, чтобы не повторять их.
 В. Ключевский
 11. ГАРМОНИЯ ПРИРОДЫ И ЧЕЛОВЕКА
 11.1. ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДА
  Вооруженный всесторонними знаниями о природе человек способен не только создавать современную уникальную технику с минимальными затратами материальных и энергетических ресурсов, но и органично вписаться в природу, жить в согласии с ней, не нарушая сложившейся в течение многих тысячелетий гармонии природы и человека. Естественное сочетание с природой вовсе не означает, что нужно отказаться от современных цивилизованных условий и жить подобно нашим древним предкам. Есть немало примеров поистине райских уголков, где человек живет в гармонии с природой и пользуется всеми благами, которые дала ему цивилизация. Это, прежде всего, многие небольшие города Западной Европы, где все созданное человеком гармонично вписывается в природу. К ним можно отнести Монтрезор - один из самых маленьких городков в долине Луары, которую принято считать свадебным платьем Франции. Много веков назад здесь возведен прекрасный замок - блестящий пример органичного единения и гармонии человека и природы. Можно назвать и райские уголки Арабских Эмиратов и Египта, где цивилизованные условия созданы совсем недавно на пустынной земле, которую давным-давно покинул удивительно многообразный живой мир.
  Совершенно очевидно, что без фундаментальных знаний о природе, без духовного и нравственного воспитания невозможно жить в гармонии с природой и наслаждаться жизнью в созданных человеком райских уголках. Многие понимают, что для настоящего отдыха надо выбирать места, где сохранилась живая природа: цветущие лужайки, песчаные берега рек с кристально чистой водой, покрытые мягким искристым снегом поляны, т.е. места, где можно испытать истинное наслаждение природой и ощутить настоящую радость жизни. К счастью, подобные места еще сохранились. Однако немногие понимают, что оставив после себя следы "цивилизованного" отдыха, человек отторгает природу: на месте разведенного костра и выброшенной использованной посуды долгое время не будет расти трава, да и сам костер, вероятно, принесший некое сиюминутное удовольствие, может привести к пожару, истребляющему лес, и стать ис-
  435
 
 точником тех самых газов, которые усиливают парниковый эффект. Сознательно или скорее бессознательно нанесена губительная рана природе, потерян живописный уголок природы, который мог бы заманить своей красотой для отдыха других людей. Подобное, по-видимому, не случилось бы, если бы человек усвоил известную с древних времен простую библейскую истину: "Возлюби ближнего своего, как самого себя". В этом случае он задумался бы над тем, как отдыхать, чтобы на этом же месте смогли отдохнуть и другие люди.
  Этот пример наглядно показывает, как важно сочетание естественно-научных знаний и духовного, нравственного воспитания, которое должно начинаться с самого раннего детства. Именно знания о природе позволяют судить о последствиях тех или иных действий, нарушающих гармонию природы, а духовное и нравственное воспитание освобождает человека от подобных действий. Только в этом случае родители, желая привить высокие нравственные качества своему любимому ребенку, не будут равнодушно смотреть, как он бросает на газон наполовину съеденное яблоко или как упражняется в своем творчестве, разрисовывая и расписывая фасады домов. Духовная и нравственная база, заложенная в детстве, и всесторонние знания о природе, приобретенные в более зрелом возрасте, - вот те два фундаментальных камня, на которых держится свобода человека, свобода в широком смысле этого слова - свобода от самого простого - выбрасывания окурка из автомобиля и сваливания мусора в лесу до глобального необдуманного вторжения в живую природу. Только на таком прочном, надежном фундаменте можно возводить чудесные дворцы гармонии природы и человека.
 11.2. СОХРАНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
  Естественно-научные знания сами по себе не могут ускорить развитие общества. Это могут сделать вооруженные такими знаниями люди - производители и потребители, руководители и инженеры, политики и журналисты. Однако люди во многом инертны: они не меняют своих взглядов и привычек, если для этого нет достаточно убедительных оснований. Но такие основания есть, и о них шла речь в докладе Римскому клубу (1995), в котором известный американский специалист по охране окружающей среды Э. Ловинс и его коллеги аргументированно показали, что в современном обществе есть реальная возможность жить в два раза лучше и в то же время тратить в два раза меньше. В основе их концепции лежат сохранение природных ресурсов, эффективное потребление энергии и материалов, преобразование транспортных услуг, внедрение новых технологий.
  С начала развития промышленности производительность труда возросла во много раз. Однако при этом сверх меры потреблялись и потреб-436
 
 ляются энергия, сырье, вода и др. Рост производительности сопровождается подавлением и даже гибелью живых систем, не только обеспечивающих нас важнейшими жизненными ресурсами, но и поглощающими отходы цивилизации. Повышение эффективности потребления природных ресурсов и их производительности открывают большие экономические возможности.
  Значительная часть энергии, воды, транспортных услуг и т.п. теряется, не доходя до потребителя. Тепло, рассеиваемое при плохой теплоизоляции; энергия атомной или тепловой электростанции, только 3% которой преобразуется в свет в лампах накаливания (70% энергии потребляемого топлива теряется до того, как она дойдет до лампы, которая, в свою очередь, превращает в свет около 10% электроэнергии); 80-85% автомобильного горючего теряется в двигателе и системе привода до того, как оно приведет в движение колеса; вода, которая испаряется или вытекает, не принося пользы; бессмысленное перемещение грузов и товаров - все это характерные примеры бесполезных затрат.
  И все же болезнь расточительства излечима. Исцеление приходит из лабораторий, от автоматизированных поточных линий, созданных высококвалифицированными инженерами и технологами, в результате проектирования и строительства жилых домов, сочетающих комфорт и уют с минимальным потреблением энергии, благодаря изобретательности ученых и интеллекту каждого человека. Оно основано на достижениях современного естествознания, развитой экономике и здравом смысле. Эффективно использовать природные ресурсы - это значит достигать большего при меньших затратах.
  Рациональное потребление ресурсов способствует улучшению условий жизни. Мы лучше видим с применением эффективных систем освещения, дольше сохраняем продукты питания в эффективно работающих холодильниках, производим товары высокого качества на эффективных заводах, путешествуем безопасно и с большим комфортом на эффективном транспорте, чувствуем себя лучше в современных зданиях и более полноценно питаемся эффективно выращенными сельскохозяйственными продуктами.
  Благодаря эффективному потреблению природных ресурсов уменьшается количество отходов и, следовательно, сохраняется окружающая среда, что способствует повышению прибыли при уменьшении отходов, загрязняющих окружающую среду, потребуется меньше средств для их утилизации или ликвидации. Поскольку такое потребление ресурсов способно приносить прибыль, задачу повышения эффективности их потребления можно решать с помощью рыночного механизма с привлечением предпринимателей.
 437
 
  Борьба за природные ресурсы всегда приводит к международным конфликтам. Эффективное потребление ресурсов ослабляет нездоровую зависимость от них, порождающую политическую нестабильность, обусловленную желанием владеть природными ресурсами: нефтью, металлом, лесом и др.
  Пустая, бесполезная трата природных ресурсов приводит к деформации экономики, в результате которой общество делится на тех, у кого есть работа, и тех, у кого ее нет. Промышленные предприятия должны избавляться от непродуктивных киловатт-часов, тонн и литров, а не от своих работников. Такой способ намного рациональнее, чем увеличение налогов на потребление природных ресурсов.
 11.3. ОБНОВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ
  Для производства тепловой и электрической энергии потребляется громадное количество природных ископаемых ресурсов: нефти, природного газа и угля. К настоящему времени многие энергосистемы, производящие тепло и электроэнергию, устарели. Тепловой КПД (КПД с учетом используемой тепловой энергии) большинства из них не превышает 35% при работе на газе, а при использовании угля он еще меньше. В то же время в уже эксплуатируемых энергосистемах - парогазовых установках - тепловой КПД достигает не менее 60% и в системах с эффективным сжиганием угля он равен 40-50%. Следовательно, переход к таким системам приведет к чрезвычайно большой экономии природных энергоресурсов.
  Принцип работы многих видов энергосистем основан на преобразовании тепла, выделяющегося при сжигании топлива. В настоящее время в качестве топлива используют природный газ и нефтепродукты. Чтобы сберечь эти ценнейшие природные ресурсы для более рационального применения - производства разнообразной ценной химической продукции в течение более длительного времени, - нужно переходить на альтернативные источники топлива. Один из таких источников - каменный уголь, долгое время верой и правдой служивший топливом для паровых машин. Низкий КПД таких машин привел к их замене, а вместе с ними и топлива. Тем не менее в энергетике ряда стран Центральной и Восточной Европы до сих пор уголь играет важную роль: с его применением производится около 65% электроэнергии. Устаревшие тепловые электростанции, потребляющие уголь, вне зависимости от того, где они эксплуатируются, нуждаются не только в переоснащении и модернизации, но и в новой технологии сжигания угля. Разработке таких технологий уделяется большое внимание. Одна из перспективных технологий основана на сжигании угля в циркулирующем кипящем слое. В результате многократной 438
 
 циркуляции происходит более эффективное сжигание частиц топлива при температуре 800-900 °С и резко снижается образование вредных оксидов азота.
  Сбережению нефти, природного газа и угля способствует применение самого энергоемкого ядерного топлива: энергия единицы его массы в миллионы раз больше, чем, например, угля. Внедрение перспективной технологии преобразования ядерного топлива в реакторе-размножителе на быстрых нейтронах, не только вырабатывающем энергию, но и производящем вторичное топливо, открывает возможности дальнейшего развития атомной энергетики.
  По мере обновления любой энергосистемы одновременно решаются три важные задачи: экономия топлива, производство дешевой энергии и сохранение окружающей среды. Наряду с обновлением энергосистем не менее важна разработка перспективных технологий преобразования энергии Солнца, ветра, геотермальных источников и Мирового океана.
 11.4. ЭФФЕКТИВНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ
  Сохранение тепла и сбережение энергии. Всем понятно: сохранение тепла в жилых домах, различных помещениях и сбережение энергии в быту, на производстве и транспорте - есть прямой путь сохранения природных ресурсов. Современный уровень развития естествознания и наукоемких технологий позволяет строить дома с относительно небольшим потреблением энергоресурсов вне зависимости от климата и выращивать тропические растения в суровых климатических условиях. Многим кажется, что все это относится к потенциальным возможностям и благим намерениям. Однако такое мнение ошибочно: уже возводятся тропические сады и строятся почти сказочные жилые дома. Попытаемся убедиться в этом.
  В Скалистых горах Западного Колорадо США в штаб-квартире Института Рокки Маунтин, на высоте 2200 м над уровнем моря расположена банановая ферма с пассивным солнечным освещением. Здесь растут бананы, хотя эта зона и климат совсем не подходят для их выращивания, ведь иногда температура опускается до - 44 °С. Сезон роста растений между сильными морозами составляет 52 дня, а заморозки могут случиться даже в июльский день. Солнечная погода неустойчива - в середине зимы насчитывается до 39 облачных дней, а иногда за декабрь и январь бывает не более семи солнечных дней. Тем не менее в январе, в метель и непогоду созревают бананы, апельсины, а с приближением весны, когда дни становятся длиннее, джунгли покрываются растительностью - появляются авокадо, манго, виноград и т.п. И все же здесь нет традиционной малоэффективной системы отопления. Две небольшие
 439
 
 печки, рассчитанные на сжигание дров, используются время от времени для обогрева или просто для приятного отдыха. Они дают около 1 % тепла, требуемого для обогрева обычного дома в этом районе, а остальное является пассивным солнечным теплом. Даже в пасмурные дни солнечное тепло улавливается специальными окнами, обеспечивающими теплоизоляцию, равноценную 12 листам стекла: прозрачные бесцветные окна пропускают внутрь 3/4 видимого света и половину всей солнечной энергии, но
 практически не позволяют теплу бесполезно рассеиваться. Пенопластовая изоляция внутри каменных стен и крыши по крайней мере вдвое уменьшает тепловые потери. Свежего воздуха достаточно - он предварительно подогревается теплообменниками, возвращающими 3/4 тепла,
 которое обычно уносится при проветривании помещения.
  Сколько же стоила вся эта теплоизоляция? Дополнительные затраты были перекрыты экономией при строительстве дома без традиционной системы отопления и воздуховодов. Сэкономленные деньги и еще 16 долл./м2 истрачены для сбережения 50% расходуемой воды, 99% энергии нагревания воды и 90% - для бытовой техники. При тарифе в 0,07 долл./кВт • ч счет за всю потребляемую бытовую электроэнергию составляет примерно 5 долл./мес.
  Дневной свет, поступая со всех сторон, обеспечивает 95% необходимого освещения; сверхэкономичные лампы сберегают 3/4 энергии, требуе-
 мой для дополнительного освещения. Яркость ламп регулируется в зависимости от интенсивности дневного света, а когда в комнате никого нет, они автоматически выключаются. Холодильник потребляет только 8%, а морозильная камера - 15% электроэнергии, необходимой для обычного холодильника. Такой экономичный холодильник снабжен эффективной изоляцией, и его система охлаждается в течение полугода наружным воздухом. Стиральная машина новой конструкции экономит около 2/3 воды и
 3/4 порошка, стирает качественнее и продлевает срок службы белья и одежды. Газовая кухонная плита сберегает энергию благодаря применению швейцарской керамической посуды с двойной стенкой и британского чайника, теплоизоляция которых позволяет сэкономить треть потребляемого газа и уменьшить время приготовления пищи и кипячения воды. Вне помещения изолированная пассивно-солнечная фотоэлектрическая ферма помогает поросятам набирать вес, а курам нести яйца, поскольку им не 440
 
 приходится затрачивать слишком много энергии на поддержание температуры собственного тела.
  Затраты на электроснабжение окупаются за первые 10 месяцев. В дальнейшем энергосбережения пойдут на оплату всего здания в течение 40 лет. Такое здание должно прослужить по крайней мере в 10 раз дольше обычного. По его ориентации на юг и по необычной форме изогнутых каменных стен археологи будущих поколений, вероятно, придут к выводу о том, что они обнаружили храм первобытного поклонения Солнцу.
  Возведенное в Скалистых горах здание, объединяющее под одной крышей научно-исследовательский центр с 20 рабочими местами и ферму, посетили десятки тысяч гостей. Большинство из них отмечают: самая важная особенность здания в том, что оно помогает его обитателям лучше себя чувствовать и лучше работать. Действительно, естественное освещение, здоровый воздух, приятный шум водопада, настроенный на альфа-ритм человека и оказывающий успокаивающее действие, отсутствие механических шумов, зеленая растительность джунглей - все это создает в обычных условиях поистине райскую атмосферу для жизни. Конечно, некоторые детали этого дома можно было бы совершенствовать, но основные принципы его планировки и строительства продолжают волновать воображение.
  В 1983 г. Швеция ввела стандарт на тепловую изоляцию: максимально допустимые тепловые потери для домов не должны превышать 60 кВт • ч/м2 в год. В Германии, например, дома обычно в среднем теряют 200 кВт • ч/м2 в год. И все же шведский стандарт можно значительно улучшить. Это доказывает один из наиболее ярких примеров - пассивный дом, построенный в Дармштадте, в 50 км южнее Франкфурта. Потребность в дополнительном тепле для этого дома не превышает 15 кВт • ч/м2 в год. Для него требуется на 90% меньше электроэнергии, чем обычным немецким домам той же площади, но при этом обеспечивается более высокий уровень комфорта.
  Можно привести примеры экономичных домов не только для холодного, сурового, но и для жаркого, тропического климата. А это означает, что ни холод, ни жара, ни влажность не являются препятствием для значительного энергосбережения при отличном комфорте и рентабельности.
  Экономия электроэнергии. В большинстве промышленно развитых стран 30-50% электроэнергии потребляется бытовыми электроприборами для нагревания воды, освещения, вентиляции и т.п. Тщательный анализ показывает, что можно поддерживать современный уровень бытовых услуг (охлаждение, чистку, стирку, уборку и т.д.), используя лишь 20% электроэнергии, потребляемой в настоящее время. Например, благодаря усовершенствованию компрессора, системы охладителя, регулятора температуры и улучшению изоляции годовое потребление энергии датским
 441
 
 200-литровым холодильником уменьшилось с 350 до 90 кВт • ч. Применение вакуумной изоляции в голландском холодильнике сокращает энергопотребление до 30 кВт • ч в год.
  Лучшее датское кухонное оборудование в 1988 г. потребляло около 400 кВт • ч в год. Новейшие передовые технологии позволили уменьшить эту цифру до 280, и это не предел. Такой эффект достигается благодаря простым усовершенствованиям - улучшению термоконтакта между нагревательным элементом и кастрюлей, термоизоляции духовки и т.п. Примерно половина энергии на освещение в США и существенно большая часть в развивающихся и бывших социалистических странах потребляется лампами накаливания, конструкция и устройство которых практически не изменились за более чем полувековой период. Такие лампы по существу являются электронагревателями - менее 10% потребляемой энергии в них излучается в виде света. В настоящее время почти все лампы накаливания можно заменить люминесцентными. Одна 18-ваттная компактная люминесцентная лампа, заменяющая 75-ваттную лампу накаливания, способна на протяжении своего срока службы сэкономить около 200 л нефти, потребляемой электростанцией на жидком топливе, или предотвратить выброс в атмосферу 1 т двуокиси углерода, 4 кг окислов серы и 1 кг окислов азота, не считая других выбросов от работающих на угле станций.
  Люминесцентные лампы - это не единственное средство экономии электроэнергии на освещении. Крупные лампы накаливания лучше заменять металлогалогенными или натриевыми лампами высокого давления. В последнее время большое внимание уделяется осветительным приборам на основе светодиодов, существенно сокращающих потребляемую энергию. В 1997 г. изготовлен светодиод, излучающий белый свет. Белый светодиод площадью менее 1 см2 излучает такой же свет, как и 80-ваттная лампочка, при этом потребляемая мощность составляет лишь 3 Вт. Ресурс средней лампочки накаливания - 1000-1500, а световода - 50 тыс. ч. По мере совершенствования технологии изготовления себестоимость световодов уменьшится, и они сэкономят немало энергии. Внедрение уже выпускаемого промышленностью инфракрасного датчика, с помощью которого включается свет при входе человека в помещение и выключается при его выходе, позволит навсегда забыть известное многим напоминание "уходя, гасите свет".
  С развитием информатизации общества персональный компьютер становится предметом массового пользования. Потребляемая мощность широко распространенного компьютера составляет около 150 Вт. Примерно половина ее приходится на цветной монитор. Более эффективные мониторы с теми же характеристиками потребляют в несколько раз меньше энергии. Дисководы жесткого диска, произведенные в прошлом деся-
 442
 
 тилетии, расходуют в 5-10 раз больше энергии, чем современные. Некоторые модификации портативных компьютеров потребляют всего несколько ватт, но по своим возможностям не уступают настольным персональным компьютерам.
  С помощью компьютера создаются электронные книги и каталоги больших объемов, что приводит к экономии бумаги, на производство которой требуется огромная масса древесины и громадное количество энергии. Кроме того, компьютер открывает большие возможности электронной почты, позволяющей по сравнению с обычной почтой косвенно экономить энергию. В последние десятилетия интенсивно развивается еще один вид компьютерных услуг - Интернет, открывающий новые горизонты применения информационных технологий. При этом сокращается не только время поиска и передачи информации, но и материальные, и энергетические ресурсы для их реализации.
  Энергоснабжение на промышленных предприятиях. Промышленные предприятия, выпуская ту или иную продукцию, потребляют большое количество природных ресурсов и энергии. Поэтому к современным предприятиям предъявляются требования не только производить высококачественную продукцию, но и экономно расходовать природные ресурсы, сберегать энергию и тем самым сохранять окружающую среду. Техническое оборудование любого промышленного предприятия со временем устаревает. Новые технологии требуют кардинального обновления устаревшего оборудования, т.е. модернизации технической базы промышленности в целом. Современная промышленность включает множество отраслей, связанных с производством разнообразных материалов, автомобильной и авиационной техники, технических средств связи, станков, инструментов и многого другого. Промышленных отраслей много, и каждая из них имеет свою специфику. Однако способы модернизации промышленных предприятий разных отраслей принципиально не различаются и направлены в основном на экономию сырья и энергии при повышении качества выпускаемой продукции.
  Промышленные предприятия - один из основных потребителей энергии. Даже небольшая доля сбереженной на них энергии приводит к значительной экономии. Способы экономии энергии в технологическом процессе производства той или иной продукции чаще всего известны, но не всегда внедряются.
  Что же нужно сделать, чтобы они внедрялись и приносили доход? Возможны различные пути решения данной задачи. Например, совсем не сложный путь выбрала одна из химических компаний США. В ней в течение 12 лет - с 1981 по 1993 г. - ежегодно для сотрудников, занимающих место не выше контролера, объявлялся конкурс на проект по элек-
 443
 
 тросбережению. Важное условие конкурса: энергосбережение или сокращение потерь должно окупаться в течение одного года при первичных затратах, не превышающих 200 тыс. долл. Представленные проекты тщательно проверялись. И вот результат - за 12 лет доход от 575 проектов в среднем составил 204% в год при общей экономии 110 млн. долл. в год.
  Во многих случаях энергосбережение и сокращение потерь основаны на внедрении передовых технологий, рожденных в недрах важнейших достижений современного естествознания. Открываются новые свойства вещества, синтезируются необычные химические соединения, а из них производятся уникальные материалы - все это составляет основополагающую базу для прогрессивного развития любого производства и в конечном результате способствует гармоничному сочетанию деятельности человека и природы.
 11.5. ЭКОНОМИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
  Один из важнейших путей энергосбережения ресурсов связан с эффективным использованием материалов в процессе производства продукции. Конечно, разные производства отличаются своей спецификой потребления материалов. Поэтому легче проследить за производством и потреблением материалов, скажем, на предприятиях автомобильной промышленности, которая, например, в США составляет - по числу занятых и по уровню расходов и - валового национального дохода. Автомобильная промышленность потребляет примерно 70% свинца, 60% резины, ковровых покрытий и ковкого чугуна, 40% инструментальных материалов и платины, 34% железа, около 25% алюминия, цинка, стекла и полупроводниковых материалов, 14% стали и 10% меди. За последние десятилетия потребление этих материалов изменялось незначительно: например, с 1984 по 1994 г. средний американский автомобиль стал на 1% тяжелее, в нем до 3% пластмасс и цветных металлов.
  Современный автомобиль, весящий не менее тонны, перевозит не только пассажиров и полезный груз, но и самого себя, на что расходуется много топлива. Кроме того, производство автомобиля сопровождается громадным потоком сырья, материалов, готовых изделий. Расчеты показывают, что для изготовления только одного автомобиля необходимо перевезти более 1520 т груза, включающего добываемое сырье, материалы, детали и т.п. С появлением сверхлегких автомобилей такой поток существенно уменьшится. Предполагается, что благодаря переходу к полимерным и композиционным материалам можно уменьшить массу автомобиля примерно в 3 раза. 444
 
  Сверхлегкий автомобиль по сравнению с американским автомобилем 1994 г. будет содержать: вдвое больше композиционных и полимерных
 
 материалов, на 1/8 меньше меди, на 9/10 меньше железосодержащих метал-
 лов, на 1/3 меньше алюминия, на 2/3 меньше резины, на 4/5 меньше платины и
 нетопливных жидкостей. Такой автомобиль будет весить 400-500 кг. Его создание потребует существенной модернизации практически всех систем, включая двигатель, систему трансмиссии и др.
  Можно привести и другие примеры эффективного использования материалов. Так, при замене бетонных опор линии электропередачи стальными достигается шестикратное увеличение эффективности использования материалов. На бетонные опоры требуется в 3 раза больше материалов, чем на стальные, которые служат в два с лишним раза дольше, и их можно производить из чугунного и стального лома, что приводит к дальнейшей экономии.
  Важнейший природный ресурс - пресная вода. Приведем некоторые примеры рационального ее потребления. Примерно в 1,6 раза повышается эффективность использования воды при подпочвенном капельном орошении, при котором с помощью линий орошения, расположенных на глубине 20-25 см, подается небольшое количество воды в зоне корневой системы растений. При этом поверхность почвы остается сухой, что уменьшает поверхностное испарение и уменьшается объем стока и просачивания воды в глубину.
  Чрезвычайно большое количество воды расходуется при производстве бумаги и картона. Так, в 1900 г. производители бумаги в Европе потребляли примерно 1 т воды на 1 кг продукции. К 1990 г. потребление воды уменьшилось более чем в 15 раз и составило 64 л, из которых 34 л шло на производство целлюлозы и 30 л - на изготовление бумаги и картона из целлюлозы. Благодаря дальнейшему совершенствованию технологического цикла и в результате роста платежей за сточную воду, например, в Германии расход воды сокращен до 20-30 л, а на одной из современных бумажных фабрик удалось совсем исключить сточные воды из производства упаковочной бумаги. Требуется лишь небольшое количество воды для компенсации испарений и улучшения механохимических свойств бумаги. В результате расходуется не более 1,5 л пресной воды на 1 кг упаковочной бумаги.
  Можно существенно повысить эффективность бытового потребления воды. В настоящее время, например, в США на одного человека в сутки расходуется около 300 л воды только внутри жилого дома. Внедрение нового сантехнического оборудования, в частности шведского туалета с расходом 3 л на слив, более эффективных посудомоечных и стиральных
 445
 
 машин, а также использование в ряде случаев дождевой воды и другие меры могут в несколько раз сократить бытовое потребление воды.
  Руководители многих современных промышленных предприятий понимают, что уменьшение потоков материалов в производстве, устранение их потерь и превращение отходов в ценные продукты - это выгодный путь увеличения прибыли, ведущий к рациональному использованию материалов и одновременно к сохранению окружающей среды.
  Анализ специалистов показывает, что такой традиционный материал как древесина, более надежен и долговечен, чем бетон. Древесина - это удивительный строительный материал. На его производство идет менее одной четверти энергии, потребляемой для производства бетона. Древесина - восстанавливаемый материал: на месте вырубленного леса производят посадку молодых деревьев. Часто строят дома из бревен традиционным способом, который не предусматривает экономию древесины. В результате применения более оптимальной конструкции дома в сочетании с хорошими теплоизоляционными материалами - минеральной ватой и стекловолокном - экономятся энергия и материальные ресурсы. В производстве мебели для изготовления столярных изделий широко используют древесные плиты, получаемые в результате прессования и склеивания мелких частиц. При этом можно использовать отходы древесины и непригодные для строительства и производства мебели материалы.
  Следует упомянуть еще об одном широко распространенном виде материалов - пластмассах. Они постепенно вытесняют другие материалы, и объем их производства постоянно растет. В этой связи возникает серьезная проблема утилизации отработанных или использованных пластмассовых изделий. Пластмасса не подвергается гниению, а при ее сжигании выделяются хлор, диоксин и другие токсичные вещества. Выход один - надо искать альтернативный вид материала. И один из таких видов найден - это белланд. Он обладает очень ценным свойством: при водородном показателе рН немного выше семи он растворяется в воде. Ему присущи все основные качества пластмассы: прозрачность, эластичность и различная жесткость, что позволяет использовать его для производства как мягких упаковочных, так и прочных изделий. При добавлении нескольких капель лимонной кислоты или другого безвредного вещества белланд коагулирует. Выпавший осадок можно собрать и превратить в гранулы для дальнейшей переработки. Переработанный таким образом материал обладает теми же свойствами, что и исходный, а для его переработки требуется гораздо меньше энергии, чем для первоначального синтеза.
 11.6. ЭКОНОМИЯ РЕСУРСОВ НА ТРАНСПОРТЕ
  Создание экономичного автомобиля. Среди различных видов транспорта автомобиль занимает одно из ведущих мест. В XX в. автомобильная промышленность выросла в гигантскую отрасль. Только за по-
 446
 
 следние 50 лет мировой автопарк увеличился более чем в 12 раз и превысил 700 млн. машин. Сейчас ежегодно в мире выпускается более 40 млн. машин. В Канаде, Германии, Италии, Франции, Японии, Великобритании на 1000 жителей приходится 500-700 автомобилей, в США - около 800, в России - менее 150. Прогнозируется дальнейший рост мирового автомобильного парка и в первой четверти XXI в.
  Несколько десятилетий назад во всем мире производились автомобили без надлежащего учета экономичности. Топливо было недорогим и, следовательно, не было стимулов его экономии. В середине 60-х годов XX в. на мировом рынке появились небольшие экономичные автомобили фирмы "Фольксваген". В следующем десятилетии началось массовое производство автомобилей японскими производителями, которые в результате сбора проектной, технологической и инженерной информации создали высокоавтоматизированную и эффективную автомобильную промышленность, способную выпускать экономичные и дешевые автомобили.
  Экономия топлива и достижение безвредного выхлопа требуют решения комплекса задач: повышение эффективности сгорания топлива, модернизация двигателя и других узлов автомобиля, использование очищенного от вредных примесей топлива, уменьшение массы автомобиля, антикоррозийная обработка деталей и узлов автомобиля, совершенствование трансмиссионной системы, каталитическое обезвреживание выхлопных газов и др. Повышение эффективности сгорания топлива обеспечивает, например, электронное управление всеми стадиями процесса сжигания смеси в рабочей камере. Все крупные автомобильные компании, особенно в последние годы, занимаются разработкой новых двигателей с наиболее полным сгоранием топлива. Результаты таких разработок налицо: современные автомобили ведущих фирм Европы и США выбрасывают в атмосферу в 10-15 раз меньше вредных веществ, чем автомобили 80-х годов XX в. Этому способствовало введение многоклапанной системы газораспределения, впрыска топлива вместо карбюраторного смесеобразования, электронного зажигания, автомата пуска и пр.
  Выпускаемые автомобили становятся гораздо экономичнее. Например, в США с 1986 г. легковой автомобиль стал в два раза экономичнее - потребление бензина на 100 км уменьшилось с 17,8 до 8,7 л. Применение сверхпрочных и вместе с тем ударогасящих материалов (главным образом современных композитов) позволяет уменьшить в 3 раза массу автомобиля (до 470 кг). Обтекаемая форма повышает в 2-6 раз его аэродинамические свойства. Лучшее качество покрышек при меньшей массе автомобиля уменьшает их износ в 3-5 раз. Такой автомобиль похож не на танк, а скорее на самолет.
 447
 
  Установлено, что электрический привод увеличивает экономичность автомобиля на 30-50%, частично за счет регенерации 70% энергии на торможение, ее временного накопления и затем повторного использования для ускорения и подъема в гору. Сочетание сверхлегких материалов с электрическим приводом повышает экономичность автомобиля примерно в 5 раз. Подобный автомобиль будущего будет потреблять топлива 1,2-2 л на 100 км.
  Многочисленные полимерные материалы, алюминиевые, высокопрочные стальные и другие сплавы способствуют уменьшению массы автомобиля. Изготовление крупных деталей из полимерных материалов методом литья под давлением, применение композиционных материалов с волокнистой структурой для ведущего вала, керамический блок цилиндров и т.п. - все это коренным образом изменяет не только технологию изготовления автомобиля, но и его конструкцию и внешний вид. Только "впитав" важнейшие естественно-научные достижения, выпускаемый автомобиль будет наносить минимальный вред окружающей среде, станет экономичным и комфортабельным и, следовательно, конкурентоспособным. Такие качества может обеспечить в современных условиях только модернизация технической базы автомобильной промышленности, что является необходимым условием для успешного развития промышленных предприятий, производящих не только автомобили, но и самолеты, аудио- и видеотехнику, персональные компьютеры и т.п.
  Автотранспорт и окружающая среда. Во многих больших городах - Берлине, Мехико, Токио, Москве, Санкт-Петербурге, Киеве и др. - загрязнение воздуха автомобильными выхлопами и пылью составляет, по разным оценкам, от 80 до 95%. И люди вынуждены дышать таким воздухом. Человек потребляет в сутки 12 м3 воздуха, автомобиль - в тысячу раз больше. Например, в Москве автомобильный транспорт поглощает кислорода в 50 раз больше, чем все население города.
  Бензиновый и дизельный транспорт потребляет значительную часть нефтепродуктов. Средний КПД двигателя автомобиля - всего 23% (для бензиновых двигателей - 20, для дизельных - 35%). Следовательно, большая часть нефтепродуктов сжигается впустую и наносит вред окружающей среде - идет на нагрев и загрязнение атмосферы. Но и это далеко не полная характеристика автотранспорта. Главный его показатель - не КПД двигателя, а коэффициент загрузки. К сожалению, автомобильный транспорт используется чрезвычайно неэффективно. Транспортное средство должно перевозить груз больше собственной массы, именно в этом его эффективность. Однако такому требованию удовлетворяет лишь велосипед и легкие мотоциклы, остальные машины в основном возят сами себя. В результате истинный КПД автомобильного транспорта 448
 
 не превышает 4%. Сжигается огромное количество нефтяного топлива, а энергия расходуется чрезвычайно неэффективно.
  На протяжении многих веков основным видом транспорта была лошадь. Мощность в 1 л. с. (это в среднем 736 Вт) позволяет достаточно быстро передвигаться и выполнять многие виды работы. В XX в. созданы автомобили мощностью в 100, 200, 400 л. с. и более, и теперь чрезвычайно сложно вернуться к минимальной норме - 1 л.с, при которой легче было бы сохранить окружающую среду.
  Как же решить проблему создания эффективного транспорта? Перевести транспорт на газовое топливо, перейти на электромобили, поставить на каждую машину специальный поглотитель вредных продуктов сгорания и дожигать их в глушителе - все это поиски выхода из той ситуации, в которой оказались не только Россия, но и вся Европа, США, Канада, Мексика, Бразилия, Аргентина, Япония, Китай. К сожалению, эти пути не ведут к полному решению данной проблемы. Очевидно, нужен хорошо сбалансированный комплекс мер, в том числе и ограничение выпуска автомобилей, потребляющих при пробеге 100 км более 2 л горючего на тонну массы машины, стимулирование выпуска двухместных машин и др.
  Объем выбрасываемых токсичных веществ напрямую зависит от скорости движения транспорта по улицам города. Чем больше автомобильных пробок, тем насыщеннее и гуще выхлопные газы. Поэтому необходимо непрерывно совершенствовать дорожно-транспортную систему города для создания оптимальных условий движения транспорта. Преобразование систем транспортных услуг - один из самых рациональных способов сохранения природных ресурсов и окружающей среды.
  Преобразование транспортных услуг. Любой вид транспортировки товаров, материалов, пассажиров влечет за собой потребление энергии и материальных ресурсов и нежелательное воздействие на окружающую среду. Разрушение естественной среды обитания, строительство городов, растущая потребность в доступе к природным ресурсам, массовый туризм - все это повышает роль транспортных услуг.
  Удельный расход энергии при грузовых перевозках составляет на же
 лезнодорожном транспорте 677, на автомобильном - 2890, на воздуш
 ном - 15 839 кДж на 1 т • км, а расход энергии на один пассажирокило-
 метр соответственно равен 720, 1872, 2268 кДж. Эмиссия углекислого
 газа на 1 т • км при перевозке грузов железнодорожным транспортом со
 ставляет 41, автомобильным - 207, воздушным - 1206 г. При пасса
 жирских перевозках эти показатели равны соответственно 37,141 и 171 г
 на один пасажирокилометр. При дальности поездки в 600 км легковым
 автомобилем с каталитическим нейтрализатором в окружающую среду
 выбрасывается в 5 раз больше диоксида углерода, в 4,6 раза - диоксида
 29 - 3290 449
 
 азота, в 8,5 раза - углеводородов и в 106 раз - больше монооксида углерода на одного пассажира, чем при поездке на железнодорожном транспорте. Приведенные цифры показывают, что для перевозки пассажиров поезд эффективнее автомобиля, а автомобиль эффективнее самолета.
  В некоторых случаях современные технические средства позволяют полностью исключить транспортные услуги в обычном понимании. Так, с помощью электронных телекоммуникаций можно проводить видеоконференции. При этом отпадает необходимость в транспортировке его участников. Телекоммуникационная система, кроме того, позволяет проводить видеовыставки, аукционы и передавать большие объемы информации на любые расстояния. Аналогичная трансформация транспортных услуг происходит при пользовании электронной почтой.
  Эффективность транспортных услуг повышается с увеличением пропускной способности автомобильных и железных дорог. С применением современных электронных систем управления можно достичь четырехкратного увеличения пропускной способности железных дорог и сохранить безопасность движения поездов.
  Конечно же, повышению эффективности транспортных услуг способствует внедрение новых транспортных средств. Один из новых видов транспортной системы предложен в национальной технологической лаборатории (США, Айдахо). Предложенная транспортная система потребляет в 10 раз меньше топлива на пассажира, чем в автомобилях. Строительство 1 км дороги для такой системы стоит в 5-10 раз дешевле, чем той же протяженности шоссе или железной дороги. Путешествия на подобном транспорте обойдутся пассажиру значительно дешевле, чем на автобусе, самолете, поезде или легковом автомобиле. Называется такое транспортное средство кибертран. Управляется оно компьютером и представляет собой сверхлегкое железнодорожное транспортное средство с небольшим числом пассажирских мест. Каждый вагон весит до
 4,5 т (1/10 массы обычного вагона) вместе с 14 пассажирами. Кибертран
 приводится в движение двумя электродвигателями мощностью по 75 кВт и развивает скорость до 240 км/ч. Кибертран - это уникальное транспортное средство будущего.
  В последнее время уделяется большое внимание созданию такой среды обитания, в которой транспортные услуги сводились бы к минимуму и человек чувствовал себя как в деревне, т.е. как в естественной природной среде. После почти полувекового проектирования чрезвычайно больших городских кварталов сейчас предлагаются новые проекты, ориентирован-450
 
 ные на человека. Расположение домов в относительно небольших кварталах, сравнительно неширокие улицы, полезное открытое пространство, сохранение естественных участков с зелеными насаждениями, создание пешеходных зон - все это создает удобство, эстетическую ценность и приближает человека к естественным условиям проживания даже в городской среде.
 11.7. ГОРОДА И ПРИРОДА
  Экологическая проблема городов. Существует мнение, что экологическое состояние городов заметно ухудшилось в последние десятилетия в результате бурного развития промышленного производства. Во многом это так, но все же экологическая проблема городов возникла вместе с их рождением. Правда, она носила другой характер. Города древнего мира отличались большой скученностью населения. Например, в Александрии плотность населения в I-II вв. составила 760 человек, в Риме - 1500 человек на 1 га (в центре современного Нью-Йорка, например, эта цифра не превышает одной тысячи). Это были города с узкими улицами - шириной не более 4 м в Риме и 3 м в Вавилоне, с чрезвычайно низким уровнем санитарного состояния, что приводило к частым вспышкам эпидемий, пандемий, поглощающих не только города, но и всю страну, а иногда и несколько соседних стран. Первая зарегистрированная пандемия чумы, известная под названием "Юстиниановой чумы", вспыхнула в VI в. в Восточной Римской империи и охватила многие страны мира. За 50 лет чума унесла около 100 млн. человеческих жизней.
  Сейчас трудно даже представить, как древние города с их многочисленным населением могли обходиться без общественного транспорта, уличного освещения, канализации, т.е. без того, что сейчас принято называть городским благоустройством. Наверное, не случайно именно в те времена известные философы подвергали сомнению целесообразность строительства чрезмерно больших городов. Аристотель, Платон, Гиппо-дам Милетский, позднее Витрувий выступали с трактатами об оптимальных поселениях, их структуре и планировке, о строительном искусстве, архитектуре и взаимосвязи городов с природой.
  Средневековые города редко насчитывали более нескольких десятков
 тысяч жителей. Так, в XIV в. население наиболее крупных европейских
 городов - Лондона и Парижа - составляло соответственно 100 и 30 тыс.
 жителей. Однако экологическая проблема городов не стала менее острой.
 По-прежнему основной опасностью оставались эпидемии. Вторая панде
 мия чумы (черная смерть) вспыхнула в XIV в. и унесла почти треть насе
 ления Европы.
  451
 
  С развитием промышленности стремительно растущие города быстро превзошли по численности населения своих предшественников. В 1850 г. миллионный рубеж перешагнул Лондон, затем Париж. К началу XX в. в мире было уже 12 городов-миллионеров, два из них в России. Рост крупных городов продолжался, и снова как самое грозное проявление дисгармонии городского жителя и природы возникали вспышки эпидемий дизентерии, холеры, брюшного тифа. Реки в городах были чудовищно загрязнены. Например, Темзу в Лондоне стали называть "черной рекой". Зловонные водостоки и водоемы во многих городах становились источником кишечно-желудочных эпидемий. Так, в 1837 г. в Лондоне, Глазго и Эдинбурге брюшным тифом заболела десятая часть населения и примерно треть больных умерла. С 1817 по 1926 г. в Европе отмечено шесть пандемий холеры. В России только в 1848 г. от холеры погибло около 700 тыс. человек. Со временем благодаря достижениям естествознания и технологий, успехам биологии и медицины, развитию водопроводной и канализационной систем и благоустройству городов эпидемии отступили.
  В XX в. как никогда бурно развивались производительные силы. Объемы промышленного производства увеличились в сотни и тысячи раз, потребление энергии возросло более чем в 1000 раз, скорость передвижения - в 400 раз, скорость передачи информации - в миллионы раз и т.д. Вместе с тем увеличивалась численность городского населения, и, как следствие, стали укрупняться города. И это, конечно, не обходится без отрицательных последствий для природы, поскольку основные материальные ресурсы черпаются из земных недр. Кроме того, потребляя чрезвычайно большой объем природных ресурсов, современный город дает огромное количество отходов. Например, город с миллионным населением ежегодно выбрасывает в атмосферу около 11 млн. т водяных паров, 2 млн. т пыли, 1,5 млн. т углекислого газа, 0,25 млн. т сернистого ангидрида, 0,3 млн. т оксидов азота и производит чрезвычайно много промышленных и бытовых отходов. По гигантским масштабам воздействия на биосферу подобный город можно образно сравнить с вулканом. Чем больше город, тем дальше человек удаляется от живой природы, тем сложнее решается порожденная им экологическая проблема.
  Какова же специфика экологической проблемы современных больших городов? Прежде всего - многочисленность источников воздействия на окружающую среду и их масштабность. Сотни крупных промышленных предприятий, сотни тысяч или даже миллионы транспортных средств. Изменение структуры и свойств промышленных и бытовых отходов: раньше практически все отходы были естественного происхождения (кости, шерсть, натуральные ткани, дерево, бумага, навоз и др.), и они легко включались в кругооборот природы, а сейчас значительная часть 452
 
 отходов - синтетические вещества, что замедляет и часто затрудняет их естественное, безвредное превращение.
  Особенности мегаполисов. Экологическая проблема городов усложняется по мере их роста. Города меняются не только количественно, но и качественно. Современные гигантские метрополии, сгустки городов с многомиллионным населением простираются на многие сотни квадратных километров, поглощая леса, поля, поселения и образуя городские агломерации, урбанизированные районы - мегаполисы. Например, на Атлантическом побережье США уже сформировался мегаполис Босваш с 80-миллионным населением, объединяющий Бостон, Нью-Йорк, Филадельфию, Балтимор, Вашингтон и другие города. Огромные многолюдные агломерации сложились в ФРГ (Рурская), Англии (Лондонская и Бирмингемская), Нидерландах (Рандстад Холланд) и других странах.
  Появление городских агломераций - это качественно новый этап во взаимодействии города и природы. В городах-гигантах остается очень мало места для живой природы. Процессы взаимодействия современной городской агломерации с окружающей природной средой чрезвычайно сложны, многогранны, и управлять ими весьма трудно. Коренные преобразования природы происходят не только в черте подобного города, но и далеко за его пределами. Например, физико-геологические изменения почв, подземных вод проявляются в зависимости от конкретных условий на глубине до 800 м и в радиусе 25-30 км. Происходит загрязнение, уплотнение и нарушение состава и структуры почвы и разных слоев грунта, образуются воронки и т.п. На еще больших расстояниях ощущаются биогеохимические изменения биосферной среды: обедняется растительный и животный мир, деградируют леса, окисляется почва. От этого страдают прежде всего люди, живущие в зоне влияния города или агломерации. Им приходится дышать отравленным воздухом, пить загрязненную воду, питаться недоброкачественными продуктами.
  Специалисты считают, что в ближайшем десятилетии число городов-миллионеров на Земле приблизится к 300. Примерно половина из них переступит рубеж трехмиллионного города. Подобные города появятся и в развивающихся странах. Можно назвать крупные города с численностью населения более 10 млн. человек: Мехико - 26,3, Сан-Пауло - 24, Токио - 17,1, Калькутта - 16,6, Бомбей - 16, Нью-Йорк - 15,5, Шанхай - 13,8, Сеул - 13,5, Дели и Рио-де-Жанейро - по 13,3, Буэнос-Айрес и Каир - по 13,2 млн. человек. Предполагается, к 2010 г. число таких городов удвоится.
  Целесообразно ли повторять ошибки западной урбанизации и сознательно идти по пути создания мегаполисов там, где в этом нет необходимости? При быстром росте города столь же быстро обостряется экологическая проблема. Оздоровление городской среды - одна из самых ост-
 453
 
 рых социальных задач. Первые действия при ее решении - создание прогрессивных малоотходных технологий, бесшумного и эффективного чистого транспорта. Решение экологической проблемы города тесно связано с планировкой города, размещением крупных промышленных предприятий и иных комплексов с учетом их роста и развития, а также с выбором транспортных средств. Такая проблема безусловно сложна. Тем не менее современный уровень науки позволяет находить ее решение не только для малых, но и для больших городов.
 11.8. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ УТИЛИЗАЦИИ
  Проблема утилизации углекислого газа. В последнее время все больше людей осознают себя населением одной коммунальной квартиры с общей легкоранимой атмосферой. Если и впредь выбрасывать в нее в огромных количествах углекислый газ, оксиды серы и другие газы, ускорится приближение парникового эффекта с надвигающейся угрозой таяния ледников.
  В атмосфере Земли сейчас содержится около 2,3 млрд. т углекислого газа, которые ежедневно пополняются выбросами транспорта и промышленных предприятий. Некоторая часть углекислого газа поглощается растительностью Земли, другая - растворяется в океане, но все же наблюдается увеличение его концентрации. Ученые многих стран предлагают разные способы утилизации углекислого газа. Один из них заключается в превращении углекислого газа в сухой лед или жидкость с последующим его выводом ракетами за пределы атмосферы. Однако расчеты показывают, что при выводе на орбиту необходимо сжечь столько топлива, что образовавшее при этом количество углекислого газа превысит количество газа, отправленного в космос. Казалось бы, сухой лед можно складировать где-нибудь на севере в теплоизолированных хранилищах, где он будет медленно испаряться. Однако для хранения лишь половины углекислого газа, выбрасываемого ежегодно только предприятиями Германии, пришлось бы сделать из сухого льда десять огромных шаров - диаметром по 400 м. Можно, конечно, идти другим путем - усилить естественные процессы поглощения углекислого газа из атмосферы, расширив площади, занятые лесом. Однако для поглощения выбросов, например, только угольных ТЭЦ той же Германии придется засадить лесом громадную площадь - 36 тыс. км2.
  Предлагается закачивать углекислый газ, переведенный в жидкую фазу, в выработанные нефтяные и газоносные пласты. При закачке они будут вытеснять на поверхность не извлеченные остатки нефти и природного газа. Правда, стоимость электроэнергии ТЭЦ в итоге вырастет на 40%, а прибыль от дополнительно добытых горючих ископаемых снизит 454
 
 ее всего на 2%. Да в мире и нет пока достаточно объемных для такого хранения выработанных месторождений нефти и газа.
  Вместе с углекислым газом в атмосферу выбрасываются гораздо более опасные газы - оксиды серы. Известно, что оксиды серы образуются при сгорании топлива - угля или нефтепродуктов, содержащих серу. При очистке от таких газов дым пропускается через громоздкие и дорогостоящие фильтрующие устройства. Недавно предложен более эффективный микробиологический способ очистки топлива от серы.
  Кажется, у человечества нет другого выхода, кроме ограничения сжигания ископаемого топлива. Пока этот простой способ остается самым доступным и эффективным.
  Утилизация бытовых отходов. Хорошо оснащенный различными техническими средствами человек активно воздействует на природу: в невиданных ранее количествах добывает и использует земные богатства. В результате накапливается громадное количество бытовых и промышленных отходов. В России, например, ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов (включая промышленные), из которых лишь 2 млрд. перерабатываются.
  Во многих промышленно развитых странах добиваются неплохих результатов при утилизации отходов. Рассмотрим более подробно, как решается проблема утилизации, например, в Рейнско-Вестфальском промышленном районе Германии. Не так давно этот район считался одним из самых неблагополучных в экологическом отношении не только во всей Западной Европе, но и в мире. Действительно, здесь, севернее и западнее Рейнских сланцевых гор, в последнее столетие очень бурно развивались промышленность, транспорт, быстро росли города и рабочие поселки. Столь плотно застроенных и так густо населенных мест, наверное, нет даже в самых многолюдных районах Японии и Китая. Уровень жизни в Германии весьма высок. Многие имеют свои дома и почти у каждого дома - небольшой участок земли, хозяйственные постройки и гаражи. Можно представить, сколько бытового и разного другого мусора здесь изо дня в день, из года в год выбрасывали на свалки, а потом сжигали прямо в поле.
  И вот совсем недавно в Хертене создан Центр вторичной добычи сырья - предприятие по переработке отходов. Голубовато-серо-синие здания, две белые высокие тонкие трубы - все выглядит удивительно легким и нарядным. И земля, и небо над ней, и вообще все вокруг здесь действительно изменилось до неузнаваемости. Даже асфальт и бетон на подъездных путях кажутся голубыми. Кругом зеленые газоны, молодые деревца. Это предприятие, построенное на пустыре, занимает гораздо меньшую площадь, чем обычная горящая свалка.
 455
 
  В мусорном "крематории" не просто сжигают самые разные отходы - здесь же налажено и производство вторичного сырья. В огромные мешки собирают остаточные инертные продукты. За сутки их набирают до 10 т и сразу же увозят на специальное место, где используют в качестве грунта для зеленых насаждений. В прошлом унылый обширный пустырь превращается в культурный парк - зеленую зону, а само предприятие вырабатывает немало электроэнергии. При этом постоянно внедряются новые технологические способы переработки отходов. Вне всякого сомнения подобные предприятия вторичной добычи сырья приближают человека к природе.
  Захоронение ядерных отходов. Жизнь современного общества немыслима без мощных источников энергии: гидро-, тепловых и атомных электростанций. Энергия ветра, Солнца, приливов пока вносит относительно небольшой вклад в общий объем вырабатываемой энергии. Тепловые станции выбрасывают в воздух громадное количество пыли и газов. В них содержатся и углекислый газ, и радионуклиды, и сера, которая возвращается на землю в виде кислотных осадков. Гидроресурсы даже в нашей огромной стране ограничены, к тому же строительство гидростанций в большинстве случаев приводит к нежелательному изменению ландшафта и климата. Один из основных источников энергии - атомные электростанции. Они отличаются многими достоинствами, в том числе и экологическими, а применение надежной защиты делает их достаточно безопасными. Однако часто обсуждается вопрос: что делать с радиоактивными отходами? Все ядерные отходы АЭС хранятся в основном на территории станций. В целом действующая на АЭС схема обращения с отходами вполне обеспечивает полную безопасность их хранения без влияния на окружающую среду и соответствует требованиям МАГАТЭ. Как правило, на территории АЭС строят специальные хранилища, где размещают стальные контейнеры с радиоактивными отходами, заключенными в стекло-минеральную матрицу.
  Нужно ли вообще хоронить отходы - ведь не исключено, что какой-нибудь изотоп понадобится для технологии будущего? Хотя этот вопрос и рационален, но при ответе на него следует учесть, что количество отходов постоянно растет, накапливается, так что и в будущем такой источник изотопов вряд ли иссякнет. При необходимости просто будет изменена технология переработки. Проблема в другом - приповерхностные хранилища гарантируют безопасность только в течение примерно ста лет, а отходы станут малоактивны лишь через несколько миллионов лет.
  Известна идея переработки долгоживущих радиоактивных изотопов в ядра с меньшим временем жизни с помощью ядерных реакций, протекающих в самих реакторах, при эксплуатации их в особом режиме. Каза-456
 
 
 лось бы, чего проще, и никакого дополнительного оборудования не нужно. К сожалению, различие скоростей наработки новых и переработки уже образовавшихся долгоживущих изотопов невелико, и, как показывают расчеты, положительный баланс наступит лишь примерно через 500 лет. Другими словами, сами себя реакторы излечить от радиоактивности вряд ли смогут.
  В некоторых странах хранилища особо опасных долгоживущих изо
 топов располагаются под землей на глубине в несколько сотен метров в
 скальных породах (рис. 11.1). Контейнер с радиоактивными отходами
 имеет антикоррозийную оболочку, а сами хранилища изолируются мно-
 30 - 3290 457
 
 гометровыми слоями глины, препятствующей проникновению грунтовых вод. Одно из таких хранилищ строится в Швеции на полукилометровой глубине. Это весьма сложное инженерное сооружение включает разнообразную контрольную аппаратуру. Специалисты уверены в надежности данного сверхглубокого радиоактивного могильника. Такую уверенность вселяет обнаруженное в Канаде на глубине 430 м природное рудное образование объемом свыше миллиона кубометров с огромным содержанием урана - до 55% (обычные руды содержат проценты или даже доли процента). Это уникальное образование, возникшее в результате осадочных процессов примерно 1,3 млн. лет назад, окружено слоем глины толщиной в разных местах от 5 до 30 м, который действительно надежно изолировал уран и продукты его распада. На поверхности над рудным образованием и в его окрестностях не обнаружено следов ни повышения радиоактивности, ни увеличения температуры.
  Радиоактивные отходы остекловывают, превращая в прочные монолитные блоки. Недавно предложен более эффективный способ - заключение радионуклидов в блоки из полевого шпата. Хранилища таких блоков снабжаются специальными системами контроля и отвода тепла. В подтверждение надежности подобных способов хранения можно сослаться на еще один естественный феномен. В Экваториальной Африке, в Габоне, около 2 млн. лет назад вода и урановая руда собрались в созданной самой природой каменной чаше внутри скальных пород и в такой пропорции, что образовался естественный, без участия человека, атомный реактор, и там в течение длительного времени, пока не выгорел скопившийся уран, шла цепная реакция деления, как и в наших искусственно созданных атомных реакторах. Изотопный анализ воды, почвы и окружающих горных пород показал, что радиоактивность осталась замурованной и за 2 млн. лет, прошедших с тех пор, ее диффузия оказалась незначительной.
  На АЭС образуется немало радиоактивных отходов. Например, в Швеции, энергетика которой на 50% атомная, к 2010 г. накопится примерно 200 тыс. м3 требующих захоронения радиоактивных отходов, из которых 15% содержат долгоживущие изотопы. Этот объем сравним с объемом концертного зала и это только лишь для одной маленькой Швеции!
  Многие специалисты приходят к выводу, что наиболее рациональное место захоронения - недра Земли. Для гарантии радиационной безопасности глубина захоронения должна быть не менее 0,5 км. Для большей безопасности лучше располагать отходы еще глубже, но, увы, стоимость захоронения при этом существенно возрастает. Относительно недавно предложена идея захоронения высокоактивных ядерных отходов в глубоких скважинах, заполненных легкоплавким веществом, например серой. 458
 
 Герметичные капсулы с высокоактивными отходами, погруженные на дно скважины, расплавляют серу собственным тепловыделением. Таким образом, проблема захоронения радиоактивных отходов довольно сложна, но решаема.
 11.9. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
  Обновление технической базы различных энергосистем и промышленных предприятий требует внедрения перспективных материалов и новейших технологий, которые прямо или косвенно способствуют сохранению окружающей среды. В настоящее время во всем мире признаны перспективными керамические, композиционные, тонкопленочные и другие материалы, производство которых основано на современных технологиях.
  В настоящее время интенсивно развивается наноэлектронная и генная технология, которые включают операции, производимые над различными молекулярными объектами. При сочетании некоторых операций наноэлектронной и генной технологий удалось связать нитями ДНК на-ночастицы из золота в трехмерную структуру. Кроме того, из отрезков ДНК построен мостик между двумя электродами, на который осаждалось серебро, и в результате получился своеобразный электропроводящий элемент в виде нити диаметром 100 нм.
  Современные биотехнологии позволяют производить самоконсервирующееся молоко, быстрые в приготовлении сыры, вкусный хлеб, глюкозу и др. Отработана технология производства сахара из кукурузы и пшеницы. Полученный таким образом сахар на треть дешевле тростникового.
  Генная технология вторгается в наследственный механизм многих растений. Например, выращены трансгенные сорта картофеля: ударо-устойчивый (это важно при его транспортировке и хранении), крахмальный и малокрахмальный (для стола), содержащий много ценных протеинов. С применением генных операций удалось создать два новых сорта помидоров: один из них не подвержен быстрому гниению, а другой содержит сравнительно мало воды. Получены не подверженные заболеваниям растения какао, стойкая к заморозкам клубника, кофейные зерна с пониженным содержанием кофеина. Благодаря изменению наследственного аппарата улучшены качества многих сельскохозяйственных культур. Достигнуты успехи и в животноводстве. Генная технология позволила вывести новую породу свиней - без излишней жирности: свинина становится диетическим мясом. Другое новшество - корова дает молоко, не скисающее в течение нескольких дней.
  В недалеком будущем ученые смогут передать сельскому хозяйству
 множество трансгенных видов растений и животных, что поможет ре-
 30* 459
 
 шить важнейшую проблему обеспечения человечества продуктами питания. При этом речь идет не только о количестве, но и о качестве. Уже сегодняшние успехи генных технологий вселяют надежду: люди в XXI в. не столкнутся с голодом.
  Изучение свойств вещества на молекулярном уровне дает свои плоды. Современные химические предприятия не отравляют, как раньше, атмосферу выбросами и не заваливают землю ядовитыми отходами. Их продукция содержит гораздо меньше вредных для природы и человека компонентов. Приведем примеры. Долгое время основной составляющей моющих средств были соединения фосфора, которые после отработки попадали со стоком воды в водоемы. Фосфор стимулировал бурный рост водорослей, потребляющих много кислорода из воды, в результате чего она становилась обедненной кислородом и малопригодной для жизни рыбы. Новые моющие средства производятся на безопасной химической основе. Еще один пример. Для окружающей среды опасны хлорорганические соединения, широко применяемые в производстве целлюлозы. Совсем недавно германский популярный еженедельник "Штерн" напечатал весь тираж на бумаге шведской фирмы, произведенной без хлора, - это первый шаг к облегчению нагрузки на природу и блестящий пример для модернизации гигантской целлюлозо-бумажной промышленности.
 11.10. ГЛОБАЛИЗАЦИЯ БИОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ
  В лексикон современной жизни все прочнее входит слово "глобальный". Глобальные катастрофы, глобальный экономический кризис, глобальное потепление, глобальная сеть и т.п. Совсем недавно к этим словосочетаниям добавилось слово глобализация. Эти слова используют не только ученые, изучающие проблему потребления природных ресурсов и сохранения окружающей среды, но и журналисты, освещающие события повседневной жизни, читатели и зрители. Они относятся к природным процессам, происходящим не в отдельной точке нашей планеты, деревне или крупном городе, а во всей биосфере.
  Термин "глобальная катастрофа" появился не вчера, и не в прошлом десятилетии, а гораздо раньше: им пользовались известные французские палеонтологи Ж. Кювье и СИ. Жоффруа еще в начале XIX в. для объяснения обнаруженного ими чередования слоев с останками животных разных видов. Гораздо позднее, в конце XIX в. шведский ученый А. Аррени-ус, описывая парниковый эффект, указывал на его крупномасштабное последствие - глобальное потепление.
  Глобальные биосферные процессы можно условно разделить на два вида - естественные и антропогенные. Естественные глобальные процессы развиваются при внутрипланетарном и космическом воздействии 460
 
 на биосферу, не связанном или мало связанном с деятельностью человека. К ним относятся различные природные стихии внутрипланетарного происхождения: извержения вулканов, землетрясения, ураганы и др., а также процессы, рожденные, например, активностью Солнца, падением крупных метеоритов и имеющие космическую природу. Антропогенные глобальные процессы вызываются активным вторжением человека в биосферу. Это парниковый эффект, выпадание кислотных осадков, разрушение озонового слоя и др. Естественные и антропогенные глобальные процессы взаимосвязаны. Например, при извержении вулканов в атмосферу выбрасывается громадное количество газов, ускоряющих парниковый эффект и разрушение озонового слоя. И наоборот, с изменением состава атмосферы в результате парникового эффекта и с нарушением защитных свойств озонового слоя возникают условия для зарождения ураганов, торнадо и т.п.
  Глобальность биосферных процессов вне зависимости от их вида заключается в том, что, возникнув в некоторой точке земного шара, они медленно или быстро распространяются на всю биосферу. Например, выбрасываемые каким-либо промышленным предприятием или тепловой электростанцией оксиды серы поднимаются высоко вверх, уносятся ветром на большие расстояния и выпадают в виде кислотных осадков, приносящих ущерб живой и неживой природе в местах обитания, которые могут находиться как внутри, так и вне той страны, где расположены источники опасных газов. К подобным последствиям приводит огромная масса углекислого газа выхлопных газов автомобильного транспорта, сосредоточенного в том или ином городе либо на магистрали. Несмотря на локальный характер происхождения, углекислый газ порождает парниковый эффект, ведущий к глобальному потеплению и, следовательно, к изменению климата на всей планете, влияющему на здоровье и образ жизни каждого человека, вне зависимости от того, на каком континенте, в какой стране он проживает. А это означает, что источник возмущения биосферных процессов, появившийся в какой-либо одной стране в результате деятельности сравнительно небольшой группы людей, затрагивает интересы многомиллиардного населения нашей планеты, т.е. носит глобальный характер.
  Последняя новинка современной цивилизации - компьютерная сеть Интернет, охватывающая информационное пространство всего земного шара, открыла невиданную ранее возможность пользоваться информацией, полученной в любой точке нашей планеты. Причем такая информация становится доступной в течение весьма непродолжительного времени, почти мгновенно. Интернет - это уникальное средство телекоммуникации, способствующее развитию личности и общества в целом. Однако Интернет имеет и обратную сторону медали: через него может распро-
 461
 
 страняться и недостоверная, деструктивная информация, направленная на деградацию человека. А это означает, что подобная информация, рожденная одним пользователем, как заразная инфекция, мгновенно и бесконтрольно распространяется по всей планете, приобретая глобальный масштаб.
  С развитием многогранной деятельности человека возмущение биосферных процессов активизируется, происходит их глобализация. Об этом надо знать всем: и тем, кто разжигает костер, и тем, кто сознательно и бессознательно губит зеленые насаждения, и тем, кто нерационально потребляет природные и энергетические ресурсы. Необдуманные или злонамеренные действия одного человека или небольшой группы людей так или иначе ускоряют глобализацию процессов. Эгоистические или другие побуждения подобных действий не вписываются в рамки нравственности и духовных качеств человека. Человек, хорошо усвоивший библейскую истину: "Возлюби ближнего своего, как самого себя" и представляющий последствия своих действий, задумается перед тем, как разжигать костер, дым которого приносит неприятности таким же, как он ближним по разуму людям, или перед тем, как посылать в Интернет разрушающую информацию, приносящую вред ближним. Только в этом случае можно надеяться, что колоссальные силы человечества будут направлены на преобразование биосферы в ноосферу, и каждый человек - человек разумный - внесет вклад в создание привлекательных дворцов гармонии природы и человека.
 Контрольные вопросы
 1. Какие условия необходимы для создания гармонии природы и человека?
 2. Благодаря каким преобразованиям возможно сохранение природных ресурсов?
 3. В чем заключается обновление энергосистем?
  4. Приведите цифры, характеризующие сохранение тепла и сбережения энергии в
 доме в Скалистых горах.
 5. Назовите способы эффективного потребления энергии в жилых домах.
 6. Как можно сэкономить энергию при ее бытовом потреблении?
 7. Можно ли сэкономить электроэнергию в осветительных приборах?
 8. Каким образом компьютер помогает сэкономить энергию?
  9. Охарактеризуйте сбережение материальных ресурсов на промышленном предпри
 ятии.
 
 10. В чем заключается эффективное потребление материальных ресурсов?
  11. Назовите цифры, характеризующие экономию материалов при производстве лег
 ковых автомобилей.
 12. Приведите примеры повышения эффективности потребления воды.
  13. Охарактеризуйте особенность эффективного потребления современных материа
 лов.
 14. В чем заключается экономия материальных ресурсов на транспорте?
 15. Какими качествами должен обладать современный автомобиль?
 462
 
 16. Приведите цифры, характеризующие экономичный автомобиль.
  17. Назовите основную причину сравнительно низкой эффективности автомобильного
 транспорта.
 18. В чем заключается воздействие автотранспорта на среду?
 19. Перечислите пути создания эффективных транспортных средств.
 20. Как можно преобразовать транспортные услуги?
  21. Приведите цифры, характеризующие потребление энергии разными видами транс
 порта: железнодорожным, автомобильным и воздушным.
 22. В чем заключаются экономические проблемы городов?
 23. Чем отличаются современные города от древних?
 24. Перечислите экологические особенности мегаполисов.
 25. Как решается экологическая проблема городов?
 26. Охарактеризуйте способы утилизации вредных газов.
 27. Какова технология утилизации бытовых отходов?
 28. Как производят захоронение радиоактивных отходов?
 29. Охарактеризуйте природные образования с высоким содержанием урана.
 30. Решаема ли проблема надежного захоронения?
 31. Назовите перспективные материалы и технологию их производства.
 32. Приведите пример сочетания микроэлектронной технологии и биотехнологии.
 33. Охарактеризуйте возможности генных технологий.
 34. Какова роль генных технологий в обеспечении населения питанием?
 35. Перечислите пути оздоровления среды нашего обитания.
 36. В чем заключается глобализация биосферных процессов?
 16.
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  Природа как объект изучения естествознания сложна и многообразна в своих проявлениях: она непрерывно изменяется и находится в постоянном движении. Круг знаний о ней становится все шире, и область сопряжения его с безграничным полем незнания превращается в громадное размытое кольцо, усеянное научными идеями - зернами естествознания. Некоторые из них своими ростками пробьются в круг классических знаний и дадут жизнь новым идеям, новым естественно-научным концепциям, другие же останутся лишь в истории развития науки. Их сменят затем более совершенные. Такова диалектика развития естественно-научного познания окружающего мира.
  О природе как о предмете естествознания можно говорить строгим научным языком. Про нее же можно сказать и простые слова, несущие глубокий смысл, как это сделал немецкий мыслитель и естествоиспытатель Иоганн Гёте:
  "Природа! Окруженные и охваченные ею, мы не можем ни выйти из нее, ни глубже в нее проникнуть. Непрошеная, нежданная, захватывает она нас в вихре своей пляски и несется с нами, пока, утомленные, мы не выпадем из рук ее.
  Она вечно говорит с нами, но тайн своих не открывает. Мы постоянно действуем на нее, но нет у нас над ней никакой власти.
  Она - единственный художник: из простейшего вещества творит она противоположнейшие произведения, без малейшего усилия, с величайшим совершенством и на все кладет какое-то нежное покрывало. Она беспрерывно думает и мыслит постоянно, но не как человек, а как природа. У нее собственный всеобъемлющий смысл.
  Нет числа ее детям. Ко всем она равно щедра, но у нее есть любимицы, которым много она расточает, много приносит в жертву. Великое она принимает под свой покров.
  Жизнь - ее лучшее изобретение; смерть для нее средство для большей жизни.
  Она окружает человека мраком и гонит его к свету. Всякое ее деяние благо, ибо всякое необходимо; она медлит, чтобы к ней стремились; она спешит, чтобы ею не насытились.
  У нее нет речей и языка, но она создает тысячи языков и сердец, которыми она говорит и чувствует. Венец ее - любовь. Любовью только приближаются к ней. Одним прикосновением уст к чаше любви искупает она целую жизнь страданий.
  Она сурова и кротка, любит и ужасает, немощна и всемогуща. Не вырвать у нее признания в любви, не выманить у нее подарка, разве добровольно она подарит. Как она творит, так можно творить вечно". 464
 
 ЛИТЕРАТУРА
 1. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. - М.: Наука, 1999.
 2. Пуанкаре А. О науке. - М.: Наука, 1983.
  3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Краткий
 курс. - М.: Высшая школа. - 3-е изд., 2003.
  4. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум. -
 М.: Высшая школа, 2002.
  5. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. - М: Академиче
 ский проект, 2002.
  6. Карпенков С.Х. Современные преобразователи и накопители информа
 ции. - М.: Логос, 2003.
 7. Моисеев Н.Н. Расставание с простотой. -М.: Аграф, 1998.
 
  8. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. - СПб.:
 Наука, 1991.
  9. Вайцзеккер Э., Ловинс Э., Ловинс Л. Фактор четыре. - М.: Academia,
 2000.
  10. Карпенков С.Х. Тонкопленочные накопители информации. - М.:
 Радиосвязь, 1993.
 11. Реввель П.,Реввеяь Ч. Среда нашего обитания: В 4 кн. - М.: Мир, 1995.
 12. Климов Е.А. Основы психологии. - М.: ЮНИТИ, 1997.
 13. Ичас М. О природе живого: механизмы и смысл. - М.: Мир, 1994.
 14. Фримантл М. Химия в действии: В 2 ч. - М.: Мир, 1998.
 11.
 СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ
 А

<< Пред.           стр. 14 (из 16)           След. >>

Список литературы по разделу