>>

Введение. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

  История человеческого общества — это история природопользования, т. е. утилизации природных тел и явлений (природных ресурсов) на уровне как отдельного индиридуума, 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.

Все процессы, происходящие на нашей планете, как природные, так и антропогенные — по сути своей представляют движение химических элементов, преобразование их соединений. Химическое единство живого (организм) и неживого (среда) четко показано крупнейшим геохимиком современности В. И. Вернадским. Возникновение жизни из неживого (косного) вещества было химическим процессом, который осуществлялся в строго определенной последовательности и закономерности.

Живой организм (и в частности, человек) в своей деятельности использует и преобразует природные химические соединения. Извлечение организмом энергии, аккумулированной дру- гими живыми организмами, в процессе использования этих организмов в качестве пищи или топлива — суть химические процессы, связанные с радикальной трансформацией вещества. Организм, как сложно организованная совокупность химических соединений и происходящих в нем биохимических процессов, может осуществлять обмен веществом с окружающей его средой (тоже совокупностью химических соединений) только при определенных условиях — при соответствии ассимилируемых им веществ тем биохимическим процессам и структурам, которые в ходе эволюции и корректировки (отбора) сформировались и приобрели способность передаваться по наследству от предков к потомкам.

Воздействие человека на окружающую его природную среду сопровождалось, как известно, созданием и совершенствованием орудий труда и процессов производства. Это позволило человеку в относительно короткие сроки освоить практически всю территорию планеты, прогрессивно вовлекать в использование новые, ранее недоступные ресурсы, одновременно создавая новые орудия труда и радикально преобразуя природу.

Научно-технический прогресс превратил примитивное устройство для получения огня трением в современные химические котлы и атомные электростанции и в конечном счете привел к научно- технической революции (HTP) — качественному изменению производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития общества и в непосредственную производительную силу. Таким образом, HTP—это коренной переворот в производительных силах общества при опережающей роли науки, но одновременно и коренной переворот в химии окружающей природной среды. Охота и собирательство существенно не влияли на ход природных физико-химических процессов на Земле, а современное вовлечение в использование масс вещества, добываемого из недр, неизбежно сопровождается в глобальных масштабах трансформацией одних химических соединений в другие. В силу закона сохранения массы новые соединения остаются в пределах планеты, но многие из них не соответствуют эволюционно выработанным биохимическим процессам, что дает основания считать это явление загрязнением среды.

Воздействие человека на природу Земли сводится к четырем главным формам:

изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т. п.);

изменение химии природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);

изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне;

изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция, акклиматизация).

Природные ресурсы — это совокупность естест-              венных тел и явлений, которые общество исполь-

              3Ует в своих целях в настоящее время или смо

жет использовать в будущем.

Таким образом, химические соединения, используемые человеком в процессе эксплуатации живых и неживых химических компонентов природы, также являются природными ресурсами.

Существует много классификаций природных ресурсов, основанных на различных целевых подходах к их эксплуатации. Ресурсы классифицируют с точки зрения их доступности (реальные и потенциальные), происхождения (природные, антропогенные), химической природы (органические, минеральные), по принадлежности к тем или иным компонентам природы (земельные, водные, ископаемые, растительные, в том числе лес-

лые), по назначению (производственные, научные, эстетические, рекреационные), по сфере использования (энергетические, сырьевые, пищевые). Ресурсы делят также на первичные (непосредственно добываемые в природе) и вторичные материальные (поддающиеся утилизации побочные продукты различных отраслей). Назовем также экологические ресурсы — качество окружающей среды, соответствующее требованиям человеческого организма.

В связи с нарастающими темпами использования природных ресурсов возникла проблема их, исчерпаемости. Поэтому для инженеров важное значение имеет классификация, позволяющая оценить природные ресурсы с точки зрения их исчерпаемости и возобновимости.

alt="" /> На первом уровне классификации (рис. I) 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 и ее производные — энергия движущегося воздуха, падающей воды, морских волн, а также энергия приливов и отливов, морских течений. Общей производной от космических ресурсов являются ресурсы климатические, к числу которых (кроме названных выше солнечного излучения и вет-

ра) относятся и атмосферные осадки.

Разумеется, эти ресурсы являются неисчерпаемыми лишь пока и поскольку существует Солнечная система.

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. На Земле обитает по разным оценкам от 1,5 до 5 млн видов живых организмов, из которых не менее 80 % приходятся на животных, а из последних ориентировочно 70—75 % составляют беспозвоночные, в основном насекомые. Ho соотношение биомасс животных и растений обратное: биомасса животных не превышает I % от биомассы растений.

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. С другой стороны, 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 (саранча, колорадский жук, сибирский шелкопряд), 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.

Таким образом, названные три направления приводят к снижению численности и даже к уничтожению животных и растений (их биологической и химической массы), причем темпы их восстановления неизмеримо отстают от темпов эксплуатации, что превращает их из исчерпаемых ресурсов 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 исчисляется ныне сотнями пар или даже десятками особей. Многие сохранились только в зоопарках.

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

К исчерпаемым невозобновимым ресурсам относятся ресурсы недр планеты, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, песок, 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. С другой стороны, 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. За последние 100 лет годовое потребление угля, железа, марганца, никеля увеличилось в 50—60 раз, вольфрама, алюминия, молибдена, калия — в 200—1000 раз. Есть расчеты, показывающие, что для удовлетворения потребностей общества к 2000 году необходимо произвести 29,3 млрд т металлов, добыть 645,5 млрд т неметаллических полезных ископаемых (соли, строительные материалы), около 230,7 млрд т твердого и жидкого топлива, 69,5 млрд-м3 природного газа. Полагают, что при сохранении темпов потребления запасов алюминия хватит на 570 лет, железа — на 150 лет, цинка — на 232 года, свинца — на 19 лет*. Имеются самые различные оценки ресурсообеспе- ченности общества, однако все они являются достаточно приблизительными. Важно понять сам факт ограниченности ряда ресурсов. Существуют и более жесткие данные, хотя до сих пор многие подобные прогнозы оказывались ошибочными. 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.

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 I 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 травянистокустарниковые 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-IO9 м3[†]. Средний годичный прирост древесины составляет около 855-IO6 м3, а ежегодный объем рубки— менее 400-IO6 м3. Следовательно, 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. Ho 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 функции лесных систем.

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, треть из которых локализована 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.

              В век научно-технической революции человечество начало

              осваивать почти все доступные ему возобновимые и не-

              возобновимые ресурсы. При этом значительная часть не              возобновимых ресурсов уже использована. Во многих

              странах некоторые возобновимые ресурсы (древесина, гид-

              роэнергия, пресная вода) используются практически пол              ностью.

В настоящее время человек эксплуатирует более 55 % суши, использует около 13 % речных вод, скорость сведения лесов достигает 18 млн га в год. В результате застройки, горных работ, опустынивания и засоления теряется от 50 до 70 тыс. км2 земель в год. При строительных и горных работах перемещается более 4 км3 грунтов в год, извлекается из недр Земли ежегодно 100 млрд т руды, сжигается 7 млрд т условного топлива, выплавляется более 800 млн т различных металлов, рассеивается на полях свыше 500 млн т ядохимикатов, 1/3 которых смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается в атмосфере. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в практике в настоящее время используется до 500 тыс. химических соединений. Около 40 тыс. соединений обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. токсичны, многие являются канцерогенами.

В отдаленные эпохи развития человечества (бронзовый век — 3—2-е тысячелетия до н. э„ железный век—1-е тысячелетие до н. э.) использовалось не более двух десятков химических элементов и их соединений. В XVIII в. их число достигло 28, к началу XX в. — 59. В настоящее время используются практически все (около 100) элементы периодической системы.

Нарастающие темпы индустриализации связаны с численным ростом народонаселения. В начале XX в. на планете жило 1,5 млрд чел., в 1970 г.— 3,6 млрд (рост в 2,4 раза), 11 июля 1987 г. родился пятимиллиардный житель планеты, а к 2000 г. ожидается численность, равная 6 млрд человек[‡]. Ежегодный прирост составляет 70—80 млн чел. При этом нарастает количество крупных городских агломераций, называемых конурбациями (от лат. урбанус — город). С 1950 по 1983 г. число жителей в городах увеличилось в 2,6 раза (с 730 до 1895 млн чел.), в то время как сельское население возросло лишь на 53 %. В 1900 г. было 10 городов с населением свыше I млн чел., а в начале 80-х гг. — 209 [§].

Есть расчеты, согласно которым суточный расход энергии в каменном веке составлял примерно 16,8* IO3 кДж на человека, в эпоху животноводства и земледелия — 50,2* IO3, в индустриальном обществе — 293,3-IO3, а © настоящее время в развитых странах достиг (964—1047)103 кДж на человека 3*.

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. Прогнозировалось, что за период 1973—2000 гг. будет добыто 905,5 млрд т полезных ископаемых, при этом должно быть переработано 950 млрд м3 пустых пород.

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.

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. Ho 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 природы, обеспечение соответствия ее химии требованиям жизни в йастоящем и будущем представляет собой задачу ответственных профессионалов на их рабочих местах. 

| >>
Источник: Стадницкий Г. В., Родионов А. И.. Экология: Учеб. пособие для вузов - 3-е изд. 1997

Еще по теме Введение. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ:

  1. Научно-технический прогресс: достижения и проблемы
  2. Научный и технический прогресс. Успехи и проблемы индустриализации
  3. Моделирование научно-технического прогресса
  4. Раздел 3. Инженерная экология и научно-технический прогресс
  5. § 59. Духовная культура в эпоху научно технического прогресса
  6. Научно-технический прогресс и статистический «парадокс производительности труда»
  7. 18.7. Рост научного знания. Научный прогресс, научные революции
  8. Л.М. Лыньков, А.М. Прудник, В.Ф. Голиков, Г.В. Давыдов, О.Р. Сушко, В.К. Конопелько. Технические средства защиты информации: Тезисы докладов 1Х Белорусско-российской научно-технической конференции, 28—29 июня 2011 г., 2011
  9. НЕКОТОРЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
  10. 1.5. Проблемы, связанные с овладением научными знаниями 1.5.1. Отношение научного исследования и научных знаний к объективной реальности. Валидность в организации научного исследования и его результатов
  11. Л.А. Маюрникова, С.В. Новосёлов. ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ Учебно-методическое пособие, 2009
  12. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СТРАТЕГИИ. ПРОБЛЕМЫ ВЫХОДА ИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИЗИСА
  13. Психология в действии. Технический прогресс делает жизнь инвалидов более содержательной
  14. 1.5.2. Проблемы, возникающие при овладении научными знаниями Какие проблемы возникают при интерпретации знаково-символических средств, в которых фиксируются научные знания?
  15. Экологически подобные природно-технические геосистемы
  16. Глава 6. Экологический контроль и мониторинг природно-технических геосистем