Тема 5. Техногенез: изъятие природных ресурсов и загрязнение среды

Техногенез в истории цивилизации. Рост техносферы в XX веке, ее состав и масштаб. Сравнение техносферного обмена веществ с биосферным. Загрязнение биосферы: понятие “загрязнение”, виды загрязнений.

Природные ресурсы и их использование: классификация ресурсов; земельные ресурсы и их загрязнение; водные ресурсы и загрязнение природных вод; энергетические ресурсы; атмосфера и масштабы ее загрязнения; угроза разрушения озонового слоя и возникновения парникового эффекта, кислотные дожди.

Биоресурсы: растительные ресурсы, лес, ресурсы животного мира. Минеральные ресурсы: металлы и неметаллические полезные ископаемые.

Литература: [1].

Методические указания

В современной экологии понятие "ресурсы" определяется как совокупность материалов, сил, потоков вещества, энергии и информации, участвующих в природных или хозяйственных циклах, т.е. являющихся "носителями функции полезности". Все они имеют количественное измерение и подчиняются законам сохранения массы и энергии. Различают ресурсы экосферы, находящиеся под контролем живых организмов, и ресурсы техносферы, находящиеся под контролем человека. Под техносферой понимают современную глобальную совокупность орудий, объектов, процессов, продуктов и отходов общественного производства, т.е. то пространство геосфер Земли, которое находится под воздействием производственной деятельности человека. Подробнее природные ресурсы рассматриваются ниже.

Рассматривая зависимость макроэкономики от ресурсов биосферы, следует обратить внимание на два факта, объединяющие проблемы макроэкономики и макроэкологии, а именно на неограниченность материальных потребностей людей и на ограниченность природных ресурсов. Помимо этого, нужно иметь ввиду, что большинство отраслей мировой экономики (и тяжелой, и легкой промышленности) на 90-100% зависят от ресурсов биосферы (либо современных, либо связанных с геологическим прошлым Земли).

Определенное методическое значение имеет ознакомление с этапами техногенеза, т.е. нарождения и развития все более совершенных техники и технологий, воздействующих на окружающий материальный мир. Следует обратить внимание на слагаемые антиприродности техногенеза, такие как рост численности населения Земли, научно-технический прогресс и экономический рост, а также на энергетический подход к количественной оценке последнего. Важно иметь четкое представление о современном техногенном материальном балансе, обращая особое внимание на потоки отходов производства и потребления, загрязняющие окружающую среду. Сравнивая техногенный обмен веществ с биосферным, необходимо отметить, к каким выводам приводит это сравнение, как влияет современная макроэкономика на средорегулирующие функции биосферы.

Рассматривая природные ресурсы с точки зрения их использования в мировой экономике, нужно отметить, что их классификацию проводят по нескольким признакам. В частности, естественная классификация подразделяет природные ресурсы по компонентам природной среды (земельные, водные и т.д.). Хозяйственная классификация основана на отраслевом принципе использования природных ресурсов (ресурсы отраслей промышленности, сельского хозяйства и т.д.). По эколого-экономической классификации природные ресурсы подразделяются по принципу исчерпаемости и возобновляемости. Здесь следует обратить внимание на следующие обстоятельства: 1) все невозобновляемые ресурсы исчерпаемы; 2) все возобновляемые ресурсы, особенно биологические, имеют пределы скорости изъятия и степени исчерпания; 3) человек в техносфере не только захватил значительную часть экосферных ресурсов, но и использует "огромную массу невозобновляемых ресурсов, чуждых экосфере"[1]..

Рассматривая вопросы использования и загрязнения земельных ресурсов, необходимо учесть, что нарушение естественных экосистем на большей части территории суши Земли является одним из наиболее опасных результатов экономики техногенеза. Площадь земель, находящихся под контролем человека, уже превышает допустимый экологический предел. При этом значительные площади сельскохозяйственных угодий утрачиваются по причинам эрозии почвы, неправильной агротехники, подтопления, засоления, машинной деградации почвы, химического и радиационного загрязнения ее, техногенного опустынивания. Загрязнение земель носит антропогенный характер. Основными источниками загрязнения являются отходы производств и потребления, применяемые ядохимикаты и токсичные вещества и аварийные выбросы таких веществ.

Использование и загрязнение водных ресурсов является весьма важной экологической проблемой. Антропогенное вмешательство в природный круговорот воды уже достигло половины речного стока планеты. Снижение качества воды напрямую связано с техногенным загрязнением как поверхностных, так и подземных природных вод. Практически вся питьевая вода для населения Земли нуждается в специальной обработке (глубокой очистке и т.п.). Следует обратить особое внимание на водные ресурсы России, на бассейны Азовского и Каспийского морей, где проживает 80% населения страны, а также на источники антропогенного загрязнения природных вод (прежде всего на сточные воды промышленных, коммунальных, сельскохозяйственных предприятий и др.). Большое экологическое значение имеет способность водных экосистем к самоочищению, которая, к сожалению, не является безграничной. Чрезмерное обогащение водоемов биогенными элементами и органическими веществами приводит к их эвтрофикации (резкому повышению биопродуктивности прежде всего сине-зеленых водорослей), к вторичному загрязнению и "умиранию" таких водоемов.

Что касается энергетических ресурсов, то здесь влияние техногенеза также является отрицательным, нарушающим вещественно-энергетический баланс экосферы и планеты в целом. Это связано с уничтожением лесов и других "зеленых" природных экосистем, а также с тепловым и химическим загрязнением атмосферы Земли. В частности, только добыча ископаемого топлива (прежде всего угля, нефти и газа) сопровождается извлечением и перемещением большой массы пустой породы, использованием подземных и поверхностных вод и вспомогательных материалов. Помимо этого, загрязнению природной среды способствуют строительство шахт, бурение скважин, строительство магистральных нефте- и газопроводов, сжигание попутного газа, а также аварии и катастрофы на добывающих, транспортных и потребляющих предприятиях топливно-энергетического комплекса. Определенную экологическую опасность представляет использование ядерного топлива, а также использование растительного топлива (дров) в странах Азии, Африки и Латинской Америки. Следует отметить пока еще незначительное использование человеком так называемых альтернативных источников энергии (возобновляемых энергоресурсов природы, таких как геофизические ресурсы, гидроресурсы, ветроресурсы, геотермальные ресурсы, солнечная энергия).

Использование и загрязнение атмосферы напрямую зависит от масштабов энергетики, промышленного производства и транспорта (прежде всего использующего двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе). Степень загрязнения воздушной среды зависит от многих факторов, прежде всего от структуры и состава выбрасываемых в атмосферу смесей, от мощности источников выбросов и от внешних условий рассеяния последних. Наиболее распространенные и массовые загрязнители – это твердые частицы (дым, сажа, пыль) и некоторые химические соединения (СO, SO₂, NO, NO₂, углеводороды, Н₂S, NH₃, HF, соединения P и CI). Наибольшая загрязненность атмосферы отмечается в крупных промышленных городах и районах как в зарубежных странах, так и в России. И хотя доля РФ в загрязнении воздушной среды планеты невелика по сравнению с США и странами Западной Европы, тем не менее из-за высокой ресурсоемкости российского производства количество вредных выбросов на единицу валового национального продукта (ВНП) превышает аналогичный показатель промышленно-развитых стран. Немаловажное значение имеет невыгодное географическое положение России. Господствующие западные ветры приносят на территорию РФ значительное количество загрязнителей из Западной и Центральной Европы.

Весьма опасными для экосистем являются так называемые кислотные дожди. Причиной их являются выбросы в воздушный бассейн больших количеств SO₂, NO и NO₂, что приводит к образованию в дождевых облаках сильных кислот (H₂SO₄ и HNO₃). В России действие кислотных дождей наиболее сильно проявляется в северо-западных промышленных районах, на Урале, в районе г. Норильска.

Негативное воздействие на биосферу оказывает снижение содержания озона в стратосфере, отмеченное над Антарктидой, Гренландией, Северной Канадой, Якутией. Большинство специалистов считает причиной происхождения "озоновых дыр" экономику техногенеза, выбросы в атмосферу соединений CI и F, например, фреона (СF₂CI₂). Последний под действием ультрафиолетового излучения Солнца распадается, и свободные CI и F разрушают молекулы озона (О₃), присоединяя атомарный кислород. "Озоновые дыры" ослабляют защитное действие озонового слоя стратосферы от губительных для всего живого на Земле ультрафиолетовых лучей.

Техногенное загрязнение атмосферы приводит к заметному изменению глобального климата, а именно к глобальному его потеплению. Основной причиной этого считается техногенное уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности Земли, которое называется парниковым эффектом. Это явление связано с увеличением в атмосфере концентрации парниковых газов (СО₂, СО, NO₂ и др.) и имеет техногенное происхождение. Потепление глобального климата приведет к перераспределению осадков на планете, к таянию материковых и полярных льдов, к повышению уровня Мирового океана и затоплению прибрежных участков суши. Для России наиболее опасным является таяние льда в зонах вечной мерзлоты и по этой причине разрушение здесь сооружений, коммуникаций и т.п. Содержащиеся в вечной мерзлоте запасы СО₂ и NH₃ будут выделяться в атмосферу и тем самым усугублять парниковый эффект.

Эксплуатация человеком биоресурсов планеты, контролируемые экосферой, тоже приводит к негативным последствиям. Это прежде всего нарушение и уничтожение природных экосистем, уменьшение биологического разнообразия экосферы.

Из растительных ресурсов наиболее важным для биосферы является лес, его средорегулирующая функция, прежде всего, круговорот влаги, поддержание постоянного содержания кислорода в атмосфере Земли. Кроме этого, лес является источником и экологическим резервуаром биологического разнообразия планеты. За исторический период времени человеком уничтожено более 1/3 площади лесов планеты. В настоящее время потребление древесины в мире составляет примерно 3млрд. кубометров в год, причем в странах Азии, Африки и Латинской Америки 80% ее используется в качестве топлива. Этот объем потребления древесины составляет 7% годовой биопродукции всех сохранившихся лесов, и если эта тенденция сохранится, то возникнет серьезная экологическая угроза для биоты экосферы. В России сосредоточена почти 1/5 часть мировых запасов леса. Почти половина территории РФ покрыта лесами. Потери лесов в России связаны не только с их вырубкой, но и с ежегодными лесными пожарами, с усыханием лесов из-за болезней, вредителей и техногенных загрязнений. Восстановление лесов отстает от их потерь в 3-4 раза. Лишь 1/7-1/8 часть заготовленной древесины осваивается в хозяйственной переработке, остальное идет в отходы и потери. Необходимо учесть, что лес – это не только источник древесины, но и ресурс фотосинтеза и самоочищения биосферы.

Рассматривая ресурсы животного мира, следует отметить, что дикие наземные животные имеют хозяйственное значение лишь для незначительной части населения. Масштабы промысловой охоты значительно меньше масштабов спортивной охоты и торговли экзотическими животными. Большое хозяйственное значение имеет использование водных биоресурсов (рыбы, китов, тюленей, ракообразных, моллюсков, водорослей). Следует отметить, что около 1/3 улова рыбы идет в отходы, а ущерб наносится более чем 2/3 мировых запасов промысловых рыб. Этот ущерб вызывается не только промыслом, но и техногенными воздействиями (нарушением нерестилищ и путей миграции рыб, загрязнением водоемов).

Минеральные ресурсы используются только в техносфере. При этом наибольшее хозяйственное значение имеют металлы и их сплавы, являющиеся основным конструкционным материалом. Металлы подразделяют на распространенные, используемые в металлургии как основные (AL,Fе,Mn,Ti,Mg), и редкие, часто используемые в качестве легирующих добавок в сплавы для придания им нужных свойств. Добыча металлических руд и выплавка металлов и сплавов сопровождается значительным загрязнением окружающей среды пустой породой, шлаками, печными газами. Имеет место четкая тенденция сокращения запасов богатых металлических руд. Использование бедных руд сопровождается еще большим экологическим загрязнением почвы, вод, атмосферы. Следует иметь ввиду, что многие загрязнители являются токсичными.

Добыча и использование неметаллических полезных ископаемых также наносят экологический ущерб окружающей среде, загрязняя почву, воды, воздушный бассейн. Эти ископаемые вещества используются в химической промышленности, в производстве минеральных удобрений и строительных материалов. Основная и побочная продукция и отходы предприятий этих отраслей промышленности могут быть сильными ядами и отравлять биоту и окружающую среду экосферы. На этих предприятиях, как и в металлургической промышленности, должны быть эффективные очистные сооружения.

Контрольные вопросы

1. Как зависят различные отрасли мировой экономики от ресурсов биосферы?

2. Что такое экономика техногенеза и как она влияет на окружающую природную среду?

3. Какова характеристика техногенного материального баланса в сравнении с биосферным?

4. Привести классификацию природных ресурсов по различным признакам. Каково их состояние?

5. Каково использование и степень загрязнения земельных ресурсов?

6. Каково использование и степень загрязнения водных ресурсов?

7. Каково использование и степень загрязнения энергетических ресурсов?

8. Каково использование и степень загрязнения атмосферы Земли?

9. Каково использование и степень загрязнения растительных и животных ресурсов?