Научно-техническая революция и природопользование

      Прилегающие к крупным населенным пунктам сельскохозяйственные районы на площадях в сотни кв. км испытывают на себе влияние промышленного загрязнения. Наибольшую роль здесь играет загрязнение серой, которая в виде сернистых соединений легко разносится воздушными потоками. В нормально увлажненных нейтральных почвах влияние этого вида загрязнения невелико, но в кислых оно усиливает подкисление. На переувлажненных почвах, особенно на поймах, это может привести к резкому закислению после осушения.

      Основные изменения почв в земледелии связаны с механическим воздействием на нее и с внесением удобрений. Вспашка меняет профиль почвы, разрушает структуру, приводит к обеднению верхних горизонтов, способствует усилению водной эрозии и дефляции. Наряду с рыхлением идет и уплотнение почвы.

      Велико также значение органических и минеральных удобрений, мировое потребление которых - около 90 млн. т в год. Удобрения не только компенсируют вынос из почвы азота, фосфора и калия, но нередко оказываются избыточными, заражают подземные и поверхностные воды. Это имеет место главным образом в развитых странах, где вносится более 100 кг/га. В развивающихся странах этот показатель в 5 раз ниже.

       Получение высоких урожаев в настоящее время невозможно без использования различных ядохимикатов для защиты растений - пестицидов, потребление которых превышает 4 млн. т/год. Однако сейчас их использование сокращается в связи с приспособлением к ним многих вредителей, гибелью почвенных микроорганизмов, заражением овощных культур и накоплением ядовитых веществ в поверхностных водах, донных осадках водоемов, организмах животных и человека.

      Чрезмерные антропогенные нагрузки приводят к напряженной экологической обстановке во многих районах сельскохозяйственного освоения.

       Отторгаемые для складирования промышленных отходов из землеполь-зования сотни гектаров в год лучших земель, прилегающие к городам, пред-ставляют все более серьезную экологическую опасность. Общая площадь за-нятых отходами земель в стране превышает 200 тыс. га.

      В почвах вокруг предприятий накапливаются аномальные геохимические и минеральные ареалы канцерогенов и токсических веществ самых разных классов опасности. Не менее агрессивное воздействие оказывают техногенные месторождения – отвалы топливных и металлургических шлаков и зол, количество которых возрастает в городе на 200 тыс. т в год.

     Запасы железных руд, цветных металлов, горючих ископаемых, драгоценных камней, минеральных солей и т. д. заведомо конечны и варьируются в зависимости от богатства содержания их в земной коре. Считается, что при нынешних темпах добычи запасов свинца, олова, меди может хватить на 20— 30 лет. Сроки небольшие, а потому уже заранее изыскиваются средства компенсации и экономии дефицитного сырья, В частности, совершенствование методов добычи позволяет приступить к разработке пород с бедным содержанием нужных элементов и кое-где уже принялись за переработку отвалов горной породы. В перспективе можно будет извлекать нужные элементы в любом потребном количестве из самых распространенных в природе пород, например из гранита, если отвлечься от проблемы получения энергии.

       Наука знает далеко не всё о современных круговоротах в природе, об их механизме и, тем более, не в состоянии дать точный прогноз на тридцать - пятьдесят лет вперёд. Ведь это куда сложнее, чем прогноз погоды на завтра, даваемый, вроде бы, по самым точным данным спутниковых фотографий и всё-таки ошибающихся иногда.

      Экологическое содержание современной научно-технической революции проявляется в том, что в ходе ее развертывания возникают необходимые научные и технические предпосылки обеспечения нового характера отношения к природе: возможность перехода производства на замкнутые циклы, переход к безмашинному производству, возможность более эффективного использования энергии вплоть до создания автотрофных систем, создания замкнутых циклов водопотребления, не нарушение естественных циклов круговорота вещества и энергии, и т.п.

      Комплексное использование природных ресурсов и экономическая эффективность создания производственных замкнутых циклов и малоотходных технологий.

     На современном этапе развития перед обществом повсеместно встала задача экологизации техники, оптимального согласования ее с природными процессами. Проблема экологизации техники может показаться неразрешимой потому, что за долгие годы индустриального развития слишком односторонне набрана инерция развития техники в экологически беззаботном режиме, и переход на качественно новый режим кажется просто невыполнимым. Это впечатление поддерживается также тем, что принимаемые до сих пор меры экологизации техники радикально не решают проблемы, а лишь оттягивают ее подлинное преодоление. Борьба с загрязнением природной среды производством ведется пока преимущественно путем строительства очистных сооружений, а не путем смены существующей технологии производства. Однако одних этих мер для решения проблемы недостаточно.

      Во-первых, очистные сооружения, как правило, очень дороги, громоздки (занимают много площади) и не поспевают в своих возможностях за ростом предприятий и сменой технологии.

      Во-вторых, деятельность очистных сооружений ненадежна. Она не всегда достаточно эффективна, особенно если учесть нарастающую строгость норм предельно допустимых концентраций (ПДК) и, кроме того, не исключена возможность аварий очистных систем со всеми вытекающими отсюда последствиями для окружающей среды и людей. Уже сейчас расходы на очистные сооружения составляют заметную часть государственного бюджета в нашей стране, а ведь очистка отходов обеспечена пока лишь на 60% предприятий. Если и дальше идти только по пути строительства очистных сооружений, то, как подсчитали специалисты, настанет время, когда стоимость очистных устройств сравняется и даже превзойдет стоимость основного производства

      В настоящее время работа предприятий, односторонне специализированная на производстве преимущественно какого-то одного вида продукции (металлургической, цементной, каучуковой, азотно-туковой и т.д.). Все остальные вещества (а их может быть довольно много), которые не отвечают профилю предприятия, идут в отходы. В зависимости от характера так называемых попутных веществ отходы могут быть очень вредными для людей и вообще живых организмов.

     Оснащение современного производства очистными сооружениями следует рассматривать, как этап на пути совершенствования природопользования. Одновременно с проведением этого этапа нужно переходить к следующему, более важному и радикальному этапу — перестройке самого типа технологии производства. Необходимо переходить к безотходному производству с возможно более полной утилизацией всего комплекса веществ, поступающих в производственно-бытовую систему.

     Малоотходная технология представляет собой промежуточную ступень безотходной и отличается от нее тем, что обеспечивает получение готового продукта с не полностью утилизируемыми отходами. Отходы представляют собой побочные продукты промышленного производства, выделяющиеся в процессе производства основных видов продукции и характеризующиеся определенными физико-химическими свойствами. Отходы производства и потребления, пригодные для переработки в товарную продукцию, относятся к вторичным материальным ресурсам (BMP).

     В рамках концепции малоотходных технологических процессов критерием эффективности новой технологии является не только экономическая, но и ресурсная и экологическая оценка.

     Безотходная технология может развиваться в четырех основных направлениях:

1. Создание различных видов бессточных технологических систем на базе существующих, внедряемых и перспективных способов очистки. При этом достигается резкое уменьшение потребления воды, но, как правило, образуется вторичное загрязнение в виде твердых осадков или насыщенных растворов.

2. Разработка и внедрение систем переработки отходов производства и потребления, которые следует рассматривать не как экологическую нагрузку, а как BMP.

3. Организация принципиально новых процессов получения традиционных видов продукции, позволяющих исключить или сократить этапы переработки или технологические стадии, на которых образуется основное количество отходов.

4. Разработка и создание территориально-промышленных комплексов (ТПК) с замкнутой структурой материальных потоков сырья и отходов внутри ТПК, имеющих минимум выбросов. В этих комплексах все многообразие видов производства должно быть увязано так, чтобы отходы одного вида предприятий служили сырьем или полуфабрикатами для других видов и так до наиболее полной утилизации всех без исключения веществ, поступивших в систему на входе. Те отходы, которые будет невозможно использовать как сырье для вторичной переработки, должны быть нейтрализованы до безопасного для жизни состояния и складированы надежным образом.

       Выбор одного из путей зависит как от технологических возможностей, так и от экономических условий. Первичная цель безотходной технологии – настолько уменьшить выводимый в единицу времени в биосферу поток массы неиспользуемых отходов, чтобы сохранилось естественное равновесие биосферы и обеспечивалось наличие основных природных ресурсов.

     Универсальное использование биофизических и биохимических закономерностей в производстве позволит радикально преобразовать всю технологию будущего. Преимущественное развитие получит безмашинное производство, не знающее вредных отходов. Вместо них будут полуфабрикаты, крайне необходимые для следующих звеньев производства. Естественно, что такое производство совершенно бесшумно и не сопровождается никакими вредными излучениями. Оно будет полностью соответствовать окружающей среде и психофизической организации самого человека. Шумящее, коптящее, фонящее производство нашего времени люди будущего сохранят лишь в музеях и будут искренне удивляться, как можно было строить такие техноустройства и работать на них.

      Нам, привыкшим к современной технологии, трудно представить, что она может столь радикально измениться, и тем не менее так будет, причем это произойдет не в каком-то отдаленном будущем, а в довольно скором времени, судя по некоторым признакам в развитии современной науки и техники

       Несколько сложнее обстоит дело с другим важнейшим фактором производства — энергетическим.

      Человека уже не устраивает низкий КПД зеленых растений, который колеблется около 1% от всей поступающей на поверхность листа энергии и сейчас изыскиваются, причем вполне успешно, способы его повышения. Полагают, что можно будет добиться путем селекции, применения искусственного освещения и других приемов повышения утилизации энергии растениями до 8—10%.

       Современное человечество потребляет накопленную в биосфере энергию в 10 раз быстрее, чем происходит ее восполнение за счет притока солнечной энергии. Естественно, что долго так продолжаться не может. Возлагаются большие надежды на использование в ближайшем будущем управляемой термоядерной энергии. Получение ее не сопряжено с опасностью радиоактивного заражения среды, не связано с потреблением кислорода атмосферы и вроде бы обещает большой экономический эффект. Однако этот путь связан с тем же недостатком, что и прежние: он будет в еще большей степени давать тепловое загрязнение.

       В настоящее время изыскиваются способы концентрации излучаемой от техносистем энергии, с тем чтобы ее снова можно было использовать на полезную работу. Это очень интересное направление, в случае успеха сулящее большие выгоды людям.

       Намечается и другой путь получения энергии, более совершенный экологически. Он основан на использовании процесса, который давно осуществляется в природе — утилизации энергии солнечного луча. В этом случае прекрасным топливным элементом может стать водород, который, как полагают, составляет 99% вещества в Космосе. На Земле его тоже громадное количество. Пока самый дешевый способ получения водорода — разложение воды. Для этого предлагается использовать сначала энергию АЭС, а в перспективе перейти в основном на использование солнечной энергии, аккумулированной в специальных технических хлоропластах.

       Главное, что при сжигании водорода не происходит никакого загрязнения окружающей среды. Единственный побочный продукт этого процесса — водяной пар — возвращается обратно в природные циклы на место воды, которая была использована при гидролизе. Не происходит уменьшения и количества кислорода в атмосфере, так как на сжигание водорода используется то же количество кислорода, которое было высвобождено во время гидролиза. Наконец, если будет использоваться для разложения воды энергия Солнца, то удастся устранить и тепловое загрязнение, поскольку при сжигании водорода в ход пойдет энергия солнечного луча, утилизованная ранее в хлоропластах. Таким образом, очевидно, что в получении энергии можно использовать такой способ, который органично впишется в природные круговороты, не причиняя никакого вреда окружающей среде.

       Создание экологизированной техники (экотехники) является актуальнейшей задачей человечества, и процесс этот составит основное содержание новой научно-технической революции, которая придет на смену нынешней. Однако экотехнология совместима только с тем обществом, где непосредственной целью производства является не максимальная прибыль, а интересы всех людей, их здоровье и счастье.

      Выполнив эти два экологических условия (безотходность в использовании вещества и возобновимость в использовании энергии), люди обретут, наконец, свойство экологического самообеспечения и станут, по сути дела, вторыми после зеленых растений автотрофами на планете.

Заключение.

      Природа богата и щедра, однако надо рационально использовать ее ресурсы, чтобы она могла не утрачивать, а наращивать свое богатство на радость людям. Нельзя смотреть на природу только как на источник ресурсов для жизни и производства. Необходимо научиться понимать ее целостный, комплексно согласованный во всех частях характер и действовать с учетом системного характера связей и зависимостей между ее факторами и компонентами.

       В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы, в них нет отходов: отходы одних организмов служат средой обитания для других
и таким образом осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ в природе. В природных экосистемах около 90
% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально-экономических системах около 90% материальных ресурсов переходит в отходы, а основное
количество энергии используется в производстве и потреблении. Поэтому
главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге – совмещение техногенного и биогеохимического кругооборотов веществ.