- коэффициенты использования соответственно породы, образующейся при горных работах, попутно забираемой воды при добыче угля (сланца) и использования пылегазовых отходов.
Как известно, добыча угля является одним из самых материалоемких и экологически сложных в народном хозяйстве процессов. Для этой отрасли установлено, что производство является безотходным (правильнее - малоотходным), если коэффициент безотходности превышает 75%. В случае использования наряду с вновь образующейся породой отвалов прошлых лет, коэффициент безотходности может быть более 100%.
Вероятно, в первом приближении для практических целей значение коэффициента безотходности (или коэффициента комплексности), равное 75% и выше, можно принять в качестве количественного критерия малоотходного, а 95% - безотходного производства и в ряде других материалоемких отраслей народного хозяйства. При этом, безусловно, должна учитываться токсичность отходов.
Безотходная технология - это идеальная модель производства, которая в большинстве случаев в настоящее время реализуется не в полной мере, а лишь частично (отсюда становится ясным и термин "малоотходная технология"). Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные заводы перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и цемент по практически безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового сырья, на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.
Принципы безотходных технологий.
При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.
Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы -- всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.
Другим важнейшим принципом создания безотходного производства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд.
Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.
К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства.
Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.
Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков - отхода производства серной кислоты.
В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента. Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков - медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим использованием железа.
Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и рациональным освоением природных ресурсов, необходимо выделить главные направления создания мало- и безотходных производств. К ним относятся комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование существующих и разработки принципиально новых технологических процессов и производств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.
Требования к безотходному производству
На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:
· осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;
· применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
· увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;
· интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;
· создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов. Примером такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.
Основные направления безотходной и малоотходной технологии
При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться. Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока мала. Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотходного и малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель.
Современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в Российской Федерации отходов.
Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.
1. Энергетика.
В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.
2. Горная промышленность.
В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии по полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.
3. Металлургия.
В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:
· вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;
· при добыче и переработке руд черных и цветных металлов - широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;
· переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;
· резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;
· повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;
· широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;
· утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа - окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;
· на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;
· разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окружающей среды;
· быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной металлургии и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;
· расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.
4. Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.
В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление и восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.
5. Машиностроение.
В машиностроении в области гальванического производства следует направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.
6. Бумажная промышленность.
В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.
Переработка и использование отходов
Отходы производства - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Отходы потребления - изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.
Отходы производства и потребления являются вторичными материальными ресурсами (ВМР), которые в настоящее время могут вторично использоваться в народном хозяйстве.
Отходы бывают токсичные и опасные. Токсичные и опасные отходы - содержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах или в таких концентрациях, что они представляют потенциальную опасность для здоровья человека или окружающей среды.
В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. тонн отходов, при этом вторично используются только 2 млрд. тонн, т. е. около 28%. Из общего объема используемых отходов около 80% - вскрышные породы и отходы обогащения -направляется для закладки выработанного пространства шахт и карьеров; 2% - находят применение в качестве топлива и минеральных удобрений, и лишь 18% (360 млн. т.) используются в качестве вторичного сырья, из них 200 млн. т. в стройиндустрии.
На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. т. твердых отходов, при этом изымаются из хозяйственного оборота сотни тысяч гектаров земель; сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах и свалках отходы являются источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений.
Особую тревогу вызывает накопление в отвалах и свалках токсичных и экологически опасных отходов, общее количество которых достигло 1,6 млрд. т., что может привести к необратимому загрязнению окружающей среды. В России ежегодно образуется около 75 млн. т. высокотоксичных отходов, из них перерабатывается и обезвреживается лишь 18%.
Общая площадь организованных хранилищ для токсичных отходов составляет 11 тыс. га, при этом не учитываются неорганизованные хранилища и свалки, на которые, по некоторым данным, вывозится около 4 млн. т. высокотоксичных отходов.
Следует также выделить проблемы, связанные с образованием твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод. Ежегодно в Российской Федерации образуются 140 млн. м3 ТБО. Около 10 тыс. га дефицитных пригородных земель отчуждены для размещения полигонов ТБО, не считая множества "диких" свалок. Проблема переработки ТБО в России практически не решается, общая мощность мусороперерабатывающих и мусоросжигающих заводов составляет около 5 млн. м3/год, т. е. всего 3,5% общего объема образующихся ТБО.
Большая доля загрязнения окружающей среды - неорганизованные свалки вокруг садовых кооперативов и дачных участков. Во многих городах в каждом дворе, вокруг каждого дома образовались огромные "залежи" не убираемых и гниющих месяцами бытовых отходов. В ряде городов случайно были обнаружены подземные озера масел, дизельного топлива. Около Курской нефтяной базы на глубине 7 м обнаружено "месторождение" дизельного топлива и бензина объемом около 100 тыс. т, занимающее площадь до 10 га. Аналогичные "месторождения" найдены в Туле, Орле, Ростове и на Камчатке.
От неучтенных сбросов гибнут малые реки, особенно в Калмыкии, Башкирии, Белгородской, Воронежской, Саратовской, Челябинской, Вологодской областях.
Все эти примеры можно отнести к неучтенным загрязнениям окружающей среды - это хроническая экологическая бесхозяйственность. Если условно принять за 100% общий экологический беспорядок, то значительная его часть - 30-40% приходится на последствия местной бесхозяйственности. Это огромный резерв улучшения сферы обитания человека.
Проблема переработки скапливающихся отходов становится в современных условиях одной из первоочередных проблем, которые необходимо решать немедленно для сохранения окружающей среды и своего собственного здоровья.
Современное экологическое состояние территории России можно определить как критическое. Продолжается интенсивное загрязнение природной среды. Спад производства не повлек аналогичного снижения загрязнений, поскольку в экономически кризисных условиях предприятия стали экономить и на природоохранных затратах. Разрабатываемые с начала перестройки и частично реализуемые экологические государственные и региональные программы не способствуют улучшению в целом экологической обстановки, и с каждым годом на территории России все больше регионов, городов и поселков становятся опасными для проживания населения.
В Российской Федерации за последние несколько десятилетий в условиях ускоренной индустриализации и химизации производства подчас внедрялись экологически грязные технологии. При этом недостаточно внимания уделялось условиям, в которых будет жить человек, т. е. каким воздухом он будет дышать, какую воду он будет пить, чем он будет питаться, на какой земле жить. Однако эта проблема беспокоит не только россиян, она актуальна и для населения других стран мира.
Человечеству необходимо осознать, что ухудшение состояния окружающей среды является большей угрозой для нашего будущего
. В чем причины высокой энергоемкости продукции в России?
Главным побудительным мотивом к энергосбережению является, несомненно, истощаемость запасов органического топлива. Оценки показывают, что при уровне добычи 90-х годов мировых запасов угля хватит на 1500 лет, нефти - на 250 и газа - на 120 лет. Другой подход, учитывающий ископаемые с приемлемой стоимостью извлечения, дает иные, но того же порядка, цифры: для угля - 600 лет, нефти - 150 лет, газа - 300 лет. В России сосредоточено 20 % мировых запасов органического топлива при численности населения всего 2,3 % от мировой. Но по недавним официальным сообщениям доказанных запасов газа хватит на 80 лет, а нефти - всего на 20. Несмотря на явное преимущество России и стран с большими запасами натурального топлива над другими регионами, проблема ограниченности энергоресурсов является глобальной и затрагивает абсолютно все государства. Как следствие, в будущем ожидается непрерывный рост цен на нефть и газ. Путь решения указанной проблемы состоит в проведении жесткой политики энергосбережения и в использовании альтернативных источников энергии, прежде всего, возобновляемых, а также ядерного топлива. Под возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) подразумеваются биомасса, солнечная энергетика, ветроэнергетика, геотермальная энергия, энергия малых водотоков, океан. Крупная гидроэнергетика обычно рассматривается отдельно, хотя тоже относится к ВИЭ.
На сегодня потенциал ВИЭ составляет 20 млрд. т у. т. (тонн условного топлива)/год, что в 2 раза больше годовой добычи органического топлива в мире. Для России технический потенциал ВИЭ равен 4,6 млрд. т у. т./год, а это в 5 раз больше общего энергопотребления. Однако вклад ВИЭ в мировую энергетику пока пренебрежимо мал - всего 0,7 %. Прогнозы на 2020 г. таковы - 8-12 % по максимальному сценарию и 3-4% по минимальному варианту. Причем доминирующая роль отводится биомассе (почти половина в структуре ВИЭ).
Другой мотив к энергосбережению связан с вопросами энергетической безопасности, которая характеризуется способностью ТЭК (топливно-энергетического комплекса) удовлетворять спрос на энергоносители и устойчивостью ТЭК к различного рода негативным воздействиям. Очевидно, при возможном дефиците энергии одной из важнейших составляющих энергетической безопасности является эффективное использование энергоресурсов. До 50 % доходов от экспорта Россия имеет благодаря продаже за рубеж газа и нефти. В этом смысле экономика России является сильно зависимой от спроса и тарифов на энергоносители. Противоположная ситуация для энергодефицитных стран. Так, Европейский союз (ЕС) импортирует из России до 40 % природного газа. Поэтому энергобезопасность ЕС зависит от экономики России, в первую очередь от уровня добычи энергоресурсов и уровня энергопотребления, следовательно, и от состояния энергосбережения.
Экология - следующий фактор, побуждающий к снижению потребления органического топлива. В большинстве стран установлены жесткие нормативы на выбросы вредных веществ, образующихся при сжигании органического топлива. Прежде всего это пыль, окислы азота, серы и углерода. Особая ситуация складывается с углекислым газом, который относится к парниковым газам. Согласно Киотскому протоколу, к которому присоединилось уже достаточное количество государств, каждый участник должен ограничить среднегодовой выброс парниковых газов в расчетный период 2008-2012 гг. уровнем выбросов 1990 г. В связи с этим появился экономический стимул, поскольку в рамках протокола возможна торговля квотами на выбросы СО2. Россия находится в выгодном положении, так как по прогнозам даже к 2020 г. уровень выбросов СО2 будет ниже, чем в 1990 г. (благодаря резкому спаду производства в девяностые годы). С другой стороны, такой запас не является стимулом к снижению потребления органического топлива и развитию альтернативных источников энергии.
Но главной причиной необходимости коренного пересмотра отношения к энергосбережению в России является чрезмерно высокая энергоемкость ВВП, которая делает национальную экономику неэффективной и ставит под сомнение реализацию высоких темпов роста ВВП, запланированных до 2020 г. В 2000 г. энергоемкость ВВП России в 3,2 раза была выше по сравнению с аналогичным показателем ЕС, в 2,2 раза - США и 3,6 раза - Японии. Еще большие различия наблюдаются по отраслям промышленности. Доля энергозатрат в стоимости промышленной продукции России составляет 18 % (против 3-10 % в советское время). А в химии и нефтехимии - 40-45 % и даже 70 % на отдельных предприятиях. Это означает неконкурентоспособность отечественных товаров как на мировом, так и внутреннем рынках, что приводит к засилью импорта и, как следствие, просто к остановке местных предприятий за ненадобностью их продукции. Другое очень опасное последствие связано с резким сокращением инвестиций - зачем вкладывать средства в то, что не приносит прибыли.
Развитие энергетики и эффективность использования энергоресурсов определяются "Энергетической стратегией России на период до 2020 г.", принятой в 2000 г. Прогнозы основаны на двух сценариях развития экономики страны - оптимистическом и пессимистическом (умеренном). Первый сценарий предполагает 5 % рост ВВП в год (или в 2,6 раза к 2020 г.), а второй - 3,5 % (двукратный рост). В уточненной редакции "Стратегии от 28.08.2003 г." предполагаются еще более высокие темпы роста - 3,3 раза и 2,3 соответственно (или, в среднем, 6 % и 4,2 % в год). Понятно, что ускоренные темпы развития экономики являются необходимым условием для того, чтобы приблизиться к высокому уровню жизни развитых стран. Количественно этот уровень характеризуется таким параметром, как объем валового внутреннего продукта на душу населения. (Рис.1). Здесь отличие России от ЕС достигает 3 раз (7,5 тыс. $/чел. против 21,9).
Сегодня Россия находится среди лидеров по экономическому росту. В 2004 г. прирост ВВП составил 7,1 %. Для сравнения: среднемировой - 3,7 %, в США - 4,5 %, в ЕС - 2,5 %, в Китае - 8,5 %. Но столь высокий показатель в Российской Федерации - временный и обусловлен благоприятными обстоятельствами. В ближайшем будущем ожидается его снижение до уровня в диапазоне 6-3 %. Неопределенность весьма велика. Анализ Мирового энергетического агентства и других экспертов сводится к наиболее вероятной цифре - около 3 %, т.е. увеличение ВВП к 2020 г. всего в 1,9 раза. А это означает, что разрыв по экономическим показателям и уровню жизни между Россией и развитыми странами к 2020 г. останется по-прежнему значительным. И одна из главных причин невозможности быстрого роста экономики, как уже отмечалось, связана с высокой энергоемкостью ВВП и невозможностью резкого ее снижения. В соответствии с "Энергетической стратегией" необходимым условием поддержания заданных темпов экономического развития страны является снижение энергоемкости экономики в 2,2 раза в оптимистическом варианте и 1,8 раза - в пессимистическом. По оценкам ИСЭМ СО РАН, этот показатель навряд ли превысит значение 1,7, а Мировое энергетическое агентство вообще дает низкую цифру - 1,4. Из последнего следует, что к 2020 г. огромные различия по энергоемкости между РФ и развитыми странами останутся почти неизменными.
Высокая энергоемкость - проблема национальной экономики
Разумеется, есть объективные предпосылки, от которых никуда не уйти - суровый климат, большие расстояния, труднодоступность многих месторождений. Но имеются и другие факторы. Очень высокая доля энергоемких отраслей в промышленности и очень малая - наукоемких и высокотехнологичных отраслей; энергорасточительные технологии как при производстве, так и потреблении энергии; отсутствие экономических стимулов для внедрения энергоэффективных технологий и мероприятий, в частности, из-за низких цен на топливо, особенно газ; слабый учет потребления энергоресурсов; неэффективные режимы и почти полное отсутствие систем регулирования энергопотребления. Для наглядности несколько показательных примеров. Перерасход топлива для теплоснабжения достигает 30 % из-за несовершенства котельных и тепловых станций. КПД ТЭС с паровыми турбинами составляет 35 % (а небольших станций - даже 25 %) , в то время как в мире активно внедряются парогазовые установки (ПГУ) с КПД 50-60 %! Что касается цен на топливо, то здесь два отрицательных момента. Во-первых, низкие внутренние цены: на нефть - 72 % от экспортной цены, на уголь - 57 %, а на газ даже 20 %! Во-вторых, ненормальное соотношение цен между разными энергоносителями - газ стоит в 2 раза дешевле угля (16,6 $/т у. т. против 30,3 $/т у. т. в 2001 г.), а должно быть наоборот, поскольку газ - гораздо более ценное сырье. Отсюда, как следствие, полное отсутствие стимулов для развития угольных технологий и также ненормальное соотношение по использованию газа и угля в энергетике. При производстве электричества в России доля газа составляет 42,6 %, а угля - всего 20,1 %. В то время как в ЕС - 17,5 % и 27,4 %, а в США - 19% и 50 %. В целом же в энергетике России доля газа еще больше - 60-64 %.
Согласно "Энергетической стратегии" снижение энергоемкости ВВП будет достигаться двумя путями - на две трети за счет структурной перестройки экономики (увеличение доли наукоемких и малоэнергоемких производств, а также сферы услуг) и на треть за счет технологического и организационного энергосбережения. Энергосбережение из разряда желаемых мероприятий переходит в разряд необходимого условия, только при выполнении которого возможны высокие темпы развития экономики РФ.
Экспертные оценки показывают, что Россия обладает гигантским потенциалом энергосбережения - более 40 % от общего энергопотребления (400-500 млн. т у. т. в год). Одна треть потенциала сосредоточена в отраслях ТЭК, другая треть - в промышленности и стройиндустрии, и четверть - в ЖКХ. Чрезвычайно важно подчеркнуть, что реализация указанного потенциала сопряжена с существенными затратами и не ограничивается простыми мероприятиями типа "Уходя, гасите свет", хотя они тоже обязательны. По данным из "Энергетической стратегии", 20 % потенциала энергосбережения можно реализовать при затратах до 15 $/т у. т., что сопоставимо с ценой топлива. Самые дорогие мероприятия обойдутся в сумму более 60 $/т у. т. (15 % потенциала энергосбережения). Основная часть мероприятий потребует затрат от 15 до 60 $/т у. т. Таким образом, необходимы значительные целевые инвестиции, поскольку энергосбережение - это удел богатых.
За последние годы выпущен целый ряд документов федерального уровня, регламентирующих деятельность в области энергосбережения. Наиболее важные из них следующие: Федеральный закон "Об энергосбережении" (1996 г.), Федеральная целевая программа "Энергосбережение России" (1998 г.), "Энергетическая стратегия России на период до 2020 г." (2000 г.), Федеральная программа "Энергоэффективная экономика на период 2002-2005 гг. и на перспективу до 2010 г." (2001). Перечисленными документами предусмотрены, в частности, меры по созданию региональных законов об энергосбережении, а также региональных и отраслевых программ энергосбережения, по установке приборов учета энергоресурсов, по энергоаудиту, по стимулированию энергосберегающих мероприятий. Последнее означает, что предприятиям предоставлено право оставлять в своем распоряжении сэкономленные средства на срок окупаемости мероприятия плюс один год. Еще один механизм реализации энергосберегающей политики заключается в создании демонстрационных зон (ДЗ) высокой энергоэффективности в рамках Международного проекта Европейской экономической комиссии ООН "Энергетическая эффективность - 2000". Этот проект был запущен при поддержке Миннауки и Минтопэнерго РФ с участием Ассоциации российских демзон РУСДЕМ. За указанный период времени действительно во многих отраслях и регионах были приняты локальные законы и программы по энергосбережению, осуществлялись разнообразные энергосберегающие мероприятия, создавались фонды и советы разных уровней, образованы сервисные и консалтинговые фирмы, налажен в определенных объемах выпуск отечественного энергосберегающего оборудования и организована поставка соответствующих импортных приборов. Тем не менее, как указано в начале статьи, экономический эффект почти не ощутим. Не очень заметно и снижение энергоемкости ВВП.
Главная причина отсутствия значительных успехов состоит в том, что по-прежнему нет никаких экономических стимулов и реальных правовых механизмов, побуждающих к энергосбережению. Нет реальной финансовой поддержки как конкретных энергоэффективных мероприятий, так и в целом программ энергосбережения. Практически все затраты возлагаются на внебюджетные фонды, т. е. на сами предприятия и ЖКХ, большинство которых и так едва сводят концы с концами. Для энергетического хозяйства характерен чрезвычайно высокий износ оборудования (более 50%), в связи с чем все средства тратятся на затыкание "дыр", но не на решение вопросов энергоэффективности и энергосбережения. Крупные энергопроизводящие организации не заинтересованы в снижении энергозатрат у потребителя - им важен сбыт. Нет тесного взаимодействия между властью, бизнесом, средствами массовой информации и населением, без чего невозможна эффективная реализация программ энергосбережения. Наконец, в России, к сожалению, отсутствуют традиции бережливости и экономии в отличие от европейцев.
. Что понимается под деградацией окружающей среды? Что представляет собой система стандартных загрязнений?
Деградация окружающей среды - процесс, в результате которого способность экосистем поддерживать постоянство качества жизни. Экосистема в самых общих чертах может быть определена как взаимодействие живых организмов с их окружением. Результаты такого взаимодействия на суше - это обычно устойчивые сообщества, т.е. совокупности животных и растений, связанных друг с другом, а также с ресурсами почвы, воды и воздуха. Область науки, изучающая функционирование экосистем, называется экологией. Природа экосистемных взаимодействий варьирует от чисто физических, таких, как влияние ветров и дождей, до биохимических, к которым можно отнести, например, обеспечение метаболических потребностей разных организмов или разложение органических отбросов, возвращающее в среду те или иные химические элементы в форме, пригодной для повторного использования. Если под влиянием каких-то факторов эти взаимодействия становятся несбалансированными, то изменяются внутренние связи в экосистеме, и ее способность обеспечивать существование разнообразных организмов может значительно уменьшиться. Самая частая причина деградации окружающей среды - это деятельность человека, постоянно наносящая ущерб состоянию почв, воды и воздуха. Естественные перемены в экосистемах, как правило, происходят очень постепенно и являются составной частью эволюционного процесса. Однако многие перемены вызваны такими внешними воздействиями, к которым система не приспособлена. Чаще всего эти воздействия связаны с деятельностью человека, но иногда являются результатом природных катастроф.
СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ
Поддержание нормального функционирования наземных экосистем зависит от четырех факторов: качества воды, качества почвы, качества воздуха и сохранения биоразнообразия.
Качество воды. Жизнь в обычных ее формах зависит прежде всего от кислорода, высвобождаемого при фотосинтезе из молекул воды (H2O). Вода, заполняющая океаны, озера и реки, покрывает более двух третей земной поверхности. Запасы ее содержатся также во льдах полярных шапок и ледников, в виде грунтовых вод, а также в атмосфере в виде пара и мелких капель. Избыток биогенных элементов. О качестве воды чаще всего судят по двум показателям, а именно по концентрациям в ней растворенных соединений азота и фосфора. Оба эти элемента абсолютно необходимы для завершающей стадии процесса фотосинтеза - серии биохимических реакций, в ходе которых растения, используя энергию солнечного света, синтезируют разнообразные органические вещества, обеспечивающие их существование и рост. В "нормальных" условиях азот и фосфор встречаются в низких концентрациях и могут почти полностью потребляться растениями в ходе жизнедеятельности. Если же во внешнюю среду по тем или иным причинам этих элементов начинает поступать слишком много, то их избыток уже является загрязнением среды. Основной источник дополнительного количества азота и фосфора в пресных водах - это вымывание (дождем и тающим снегом) минеральных (неорганических) удобрений с возделываемых земель. Накопление в экосистеме избытка биогенных элементов (прежде всего азота и фосфора) ведет к нарушению биологического равновесия, что проявляется в стремительном увеличении численности и биомассы каких-то отдельных компонентов сообщества. Однако для других видов того же сообщества возникший дисбаланс может оказаться губительным. Так, при наличии в воде озера очень большого количества биогенных элементов в нем разрастаются водоросли, и они достигают столь высокой численности, что могут истратить почти весь содержащийся в воде свободный кислород и вызвать гибель рыб (т.н. "замор").
Бактерии. В некоторых случаях загрязнение водоемов, используемых как место отдыха и ловли рыбы, выражается в виде значительного повышения концентрации в воде бактерий, обычно обитающих в кишечнике человека и известных под названием "кишечная палочка". Большое количество этих бактерий - убедительное свидетельство того, что в данный водоем попадают фекалии. Именно поэтому в популярных местах отдыха обычно проводят регулярные анализы проб воды в водоемах на содержание в них кишечной палочки; это содержание не должно превышать некоего допустимого предела (считается, что определенное количество таких бактерий всегда присутствует даже в чистых водах). Высокая концентрация кишечной палочки - это показатель неудовлетворительного санитарного состояния данного водоема. Загрязнение кишечными палочками может быть следствием сброса неочищенных сточных вод, поступления в водоем химических элементов, служащих пищей для бактерий, а также поверхностного стока с территории, сильно загрязненной пометом животных.
Количество воды. Помимо качества воды, оцениваемого химическими или биологическими методами, для существования всех наземных экосистем не менее важно и само наличие воды в достаточном количестве. Когда в каком-то регионе возникает засуха, уровень грунтовых вод резко понижается, что наносит существенный вред всей экосистеме. Деревья, не способные достичь своими корнями грунтовых вод, увядают и погибают; небольшие реки и мелкие озерки высыхают, а вдоль речек, которые еще существуют и питают оставшиеся озера и созданные человеком водохранилища, происходит сильная эрозия почвы. Иссушение тех или иных мест почти всегда есть результат деятельности человека, прежде всего - уничтожения им естественного растительного покрова. Лишенная растительности, открытая действию солнца и ветра, почва очень быстро теряет содержащуюся в ней влагу. Высыхание делает почву более уязвимой для эрозии, а эрозия, в свою очередь, снижает способность почвы поддерживать растительность и таким образом ведет к еще более сильному обезвоживанию. Другая распространенная причина понижения уровня грунтовых вод и иссушения территорий - чрезмерная эксплуатация подземных водных ресурсов (через колодцы и скважины).
Качество почвы. 98% всего продовольствия человечеству дает земля. Безлесным пространствам с богатыми почвами принадлежит ключевая роль и в пополнении водоносных горизонтов дождевыми и талыми водами. По некоторым оценкам, начиная с 1945 во всем мире значительной деградации подверглось ок. 17% (более 1,2 млрд. га) плодородных земель, причем из них примерно 9 млн. га пришли в полную негодность. Ухудшение качества почв может происходить вследствие разных причин, но основные из них - это урбанизация и эрозия. Первые центры урбанизации возникали там, где природные условия позволяли значительной части населения не участвовать непосредственно в производстве продуктов питания. Неудивительно, что каждый такой город был со всех сторон окружен возделываемыми землями. Однако в 20 в. по мере роста городов все большую площадь на прилегающих территориях начали занимать дороги, свалки, места захоронения отходов, водохранилища, рекреационные комплексы и, наконец, сами дома. Значительные площади превращались по сути в непроницаемые поверхности (к примеру, покрытые асфальтом); в результате дождевые и талые воды вместо того, чтобы просачиваться через почву и пополнять подземные водоносные слои, отводились в сторону, где быстро испарялись. В настоящее время главный и повсеместно действующий фактор деградации почвы - эрозия, которая в основном есть следствие ошибок, совершаемых человеком при эксплуатации земель. В результате водной эрозии верхний слой почвы смывается в 25 раз быстрее, чем на нетронутых природных участках, а ведь именно в этом слое скапливаются органические вещества, определяющие плодородие земли. Эрозия ведет не только к потере плодородия: унесенные водой мелкие илистые частицы заполняют водохранилища, реки, озера и бухты, что совершенно меняет характер местообитаний. Способствует эрозии и практика нещадящей обработки земли, перевыпас скота, сведение лесов, засоление и прямое загрязнение химикалиями. Под нещадящей обработкой земли понимается слишком частая вспашка, возделывание участков на крутых склонах без предварительного террасирования (формирования плоских участков - террас, окруженных валами), а также вспашка больших площадей земли, которая остается открытой для действия солнца и ветра. Перевыпас скота и сведение лесов разрушают защищающий почву растительный покров, подвергая ее ветровой и водной эрозии.
Уничтожение леса и разрушение травяного покрова также приводит к химическим изменения ее состава. Засоление - это непосредственный результат излишнего орошения в регионах, где очень высока скорость испарения влаги. Соли, всегда присутствующие в природных водах, по мере испарения воды накапливаются в почве. Отходы современного технологически развитого общества представляют серьезную угрозу для качества почвы. Заполненные мусором котлованы и места захоронения токсичных веществ почти никогда не бывают полностью изолированы от окружающей среды.
Нелегальное выбрасывание мусора на обочины дорог и вполне узаконенное, но плохо организованное захоронение токсичных отходов уже привело к потере многих тысяч гектаров сельскохозяйственных земель. Радиоактивное загрязнение, вызванное ядерной катастрофой в Чернобыле, сделало непригодными для использования огромные территории на Украине - одном из самых плодородных сельскозяйственных регионов Восточной Европы. Меры, предпринимаемые для сохранения почв, часто оказываются недостаточными и запоздалыми. Даже в регионах с устойчивым земледелием меры по охране почвы по-прежнему требуют вложения значительных средств. Фермеры и иные работники сельского хозяйства, чье благополучие зависит от качества почвы, на самом деле редко уделяют охране земель надлежащее внимание - ведь в краткосрочной перспективе предпринимаемые меры могут снизить плодородие и уменьшить доходы.
Качество воздуха. Атмосфера является источником кислорода и диоксида углерода, необходимых для жизненно важных биохимических процессов. Атмосфере принадлежит также роль одеяла, которое поддерживает температуру в пределах, допускающих жизнь, и роль щита, который препятствует проникновению из космоса излучения, губительного для подавляющего большинства организмов (или, по крайней мере, значительно его ослабляет). Чтобы эти важнейшие функции атмосферы сохранялись, ее состав не должен подвергаться серьезным изменениям. Земная атмосфера - это единая система. Методы современной метеорологии, в частности наблюдения со спутников, убедительно доказывают теснейшую взаимосвязь атмосферных явлений, ответственных за состояние погоды, на обширных пространствах земного шара. Эффект от изменения атмосферы в каком-то одном регионе в конце концов распространяется по всей атмосфере. Изменения в атмосфере, вызванные деятельностью человека, всегда связаны с выбросом тех или иных веществ, разносимых далее ветрами. Чаще всего это выбросы продуктов сжигания. В большом количестве поступают в атмосферу газы, отходы химического производства и радиоактивные вещества. Наиболее очевидное загрязнение - выброс в атмосферу веществ, оказывающих прямой отравляющий эффект на все живое. Однако некоторые загрязняющие вещества проявляют свое действие спустя длительное время. Например, поступление в атмосферу хлорфторуглеродов (ХФУ), используемых в качестве наполнителей аэрозольных упаковок, охлаждающих агентов (фреонов) и химических растворителей, приводит к разрушению озона - газа, который образует в стратосфере слой, поглощающий ультрафиолетовое излучение Солнца. (Под действием ультрафиолетовых лучей молекулы ХФУ распадаются с высвобождением атомов хлора и оксидов хлора, которые и разрушают озоновый слой).
Озоновая дыра. Собственно говоря, озоновый слой не является слоем в строгом смысле этого слова: молекулы озона присутствуют везде в атмосфере, но на высоте 10-40 км над уровнем моря озон содержится в количестве 1 молекула озона на 100 000 других молекул, тогда как на меньшей высоте его концентрация ниже.
Выражение "озоновая дыра" означает снижение концентрации озона в стратосфере над определенными районами земного шара. Чаще всего под "озоновой дырой" понимают весеннее снижение содержания озона над Антарктидой, но недавно истощение озонового слоя обнаружено и в Северном полушарии. Поскольку ученые связывают наблюдаемое в последние годы сезонное уменьшение концентрации озона в стратосфере с возросшим поступлением в атмосферу ХФУ, отдельными государствами и на международном уровне были предприняты попытки сократить применение этих веществ.
Специалисты в этой области указывают на то, что движения крупных воздушных масс перемешивают тяжелые и легкие молекулы газов в равной мере и что хлорсодержащие соединения естественного происхождения вымываются из атмосферы дождями и только ничтожное количество их достигает стратосферы; в то же время ХФУ, нерастворимые в воде и химически крайне инертные, сохраняются и в конечном итоге попадают в стратосферу.
Парниковый эффект и глобальное потепление. С состоянием атмосферы связана и другая серьезная проблема, а именно изменения температуры в масштабах всего земного шара. Вследствие сжигания ископаемого топлива (нефти, каменного угля, природного газа) и выжигания лесов в атмосферу выбрасывается ежегодно громадное количество углерода. Определенная доля его остается взвешенной в воздухе в виде мельчайших твердых частиц, препятствующих проникновению солнечного света, а следовательно, и процессам фотосинтеза. Значительная часть выброшенного в атмосферу углерода соединяется с кислородом, образуя диоксид углерода, что не только сокращает запас свободного кислорода - потенциального источника озона, но и способствует удержанию атмосферой тепла. Сохраняющееся в атмосфере тепло приводит к повышению температуры земной поверхности. Явление это широко известно как "парниковый эффект". Парниковый эффект не является, однако, чем-то новым для Земли. Изолирующий покров атмосферы - естественное образование, существующее уже по крайней мере более миллиарда лет и совершенно необходимое для сохранения жизни. Установлено, что природный парниковый эффект обеспечивает в настоящее время поддержание средней температуры на поверхности Земли на 33° C выше той, которая наблюдалась бы в отсутствие атмосферного покрова.
Современные ежегодные выбросы в атмосферу углерода за счет таких источников, как промышленность, автомобильный транспорт и сжигание растительности (лесов и травяного покрова с целью расчистки площадей для сельскохозяйственных культур), оценивается приблизительно в 7 млрд. т. Это намного больше того количества углерода, которое выбрасывалось в атмосферу до наступления промышленной эры. По данным регулярных измерений, за период с 1958 содержание диоксида углерода в атмосфере возросло на 15% (в объемных единицах), что соответствует повышению его концентрации с 0,030% до 0,035%.
Существует убеждение, что рост содержания углерода в атмосфере может стать причиной усиления парникового эффекта и глобального потепления с вероятными разрушительными последствиями. Некоторые математические модели, учитывающие повышение концентрации СО2 в атмосфере, предсказывают сравнительно быстрое возрастание средней температуры на Земле на 5° C, что может привести к разрушению многих естественных местообитаний и сельскохозяйственных угодий, а также к таянию полярных шапок и затоплению прибрежных городов. Хотя 7 млрд. т - огромное количество, это лишь малая доля от массы углерода, выделяемого в атмосферу естественным образом. Дыхание растений, животных и микроорганизмов, биологическое разложение органических остатков и другие природные процессы в сумме дают ежегодное поступление в атмосферу ок. 200 млрд. т углерода в год, что составляет ту часть глобального круговорота углерода, которая связана с выделением СО2.
Содержащаяся в атмосфере вода (пары и капли) обеспечивают поддержание парникового эффекта на 98%. Общее (в масштабах земного шара) возрастание температуры с 1880 по 1990 составило всего 0,5° C, что находится в пределах обычных температурных колебаний. В течение этого времени были периоды как похолодания (1940-е и 1950-е годы), так и относительного потепления (1890-е, 1920-е и 1980-е годы). Кроме того, надо отметить, что в разных регионах ситуация складывалась по-разному. В США, например, фактического потепления за последние 100 лет не обнаружено. Оказалось также, что ежегодное увеличение содержания диоксида углерода в атмосфере составляет только около половины той величины, которую следовало бы ожидать при учете реальных промышленных выбросов этого вещества в атмосферу. Причина такого несоответствия - поглощение СО2 океанами и лесами, функционирующими фактически как громадные поглотители или резервуары. Более того, общее повышение температуры на Земле не пропорционально отмеченному выше увеличению содержания диоксида углерода в атмосфере. Наконец, небольшое глобальное потепление всегда можно объяснить не парниковым эффектом, а иными причинами, например продолжающимся восстановлением "нормальной" температуры после длительного глобального похолодания, наблюдавшегося с 1400-х до 1850-х годов.
Кислотные дожди. Нейтральный раствор характеризуется величиной рН 7,0. Более низкие значения указывают на кислую реакцию, а более высокие - на щелочную. "Чистый" дождь обычно имеет слегка кислую реакцию, поскольку содержащийся в воздухе диоксид углерода вступает в химическую реакцию с дождевой водой, образуя слабую угольную кислоту. Теоретически такой "чистый", слабо-кислотный дождь должен иметь рН 5,6, что соответствует равновесию между СО2 воды и СО2 атмосферы. Однако из-за постоянного присутствия в атмосфере различных веществ дождь никогда не бывает абсолютно "чистым", и его рН варьирует от 4,9 до 6,5, со средним значением ок. 5,0 для зоны умеренных лесов. "Кислотным" считают дождь, рН которого ниже 5,0. Загрязнение атмосферы большим количеством оксидов серы и азота может увеличить кислотность осадков до pН 4,0, что выходит за пределы значений, переносимых большинством организмов.
Соединения серы, попадающие в атмосферу, могут вступать в реакцию с парами воды, образуя разбавленную серную кислоту. По крайней мере половина общего количества соединений серы в атмосфере имеет естественное происхождение; это может быть диоксид серы, высвобождающийся при извержении вулканов, или диметилсульфид, выделяемый некоторыми микроскопическими планктонными водорослями.
Остальное же приходится на диоксид серы, поступающий в атмосферу при сжигании угля, используемого в промышленности, а также для обогрева домов и приготовления пищи. В формировании кислотных дождей участвуют также оксиды азота, которые образуются при сжигании топлива, в результате жизнедеятельности некоторых почвенных микробов, а также при грозовых разрядах (из содержащегося в атмосфере свободного азота). За счет электрических разрядов образуется менее 10% от общего количества азотсодержащих соединений (связанного азота). Оксиды азота, подобно оксидам серы, растворяются в дождевой воде, образуя разбавленную азотную кислоту. Даже очень слабая (в тысячу раз менее кислая, чем апельсиновый сок) угольная кислота "чистого" дождя способна оказывать заметный эффект: действуя в течение столетий, она разъедает мраморные статуи и бетонные сооружения.
Последствия настоящих "кислотных" дождей бывают гораздо более серьезными. Помимо коррозии, вызванной выпадающими с дождями разбавленными кислотами (серной и азотной), кислые вещества, накапливаясь в почве, могут выводить из нее биогенные (необходимые для питания растений) элементы, повреждать и даже уничтожать леса, а также приводить к необратимым нарушениями химического баланса экосистем. Из-за этих разрушительных последствий именно кислотные дожди считают основной причиной очень сильного закисления озер и прудов (в некоторых из них рН понижается до 3,0, что сопоставимо с уксусом), приводящего к гибели рыб и многих водных растений.
Биоразнообразие. Термин "биоразнообразие" обозначает богатство видов, обитающих на определенной территории в определенный период времени. Уменьшение биоразнообразия, т.е. сокращение числа видов, образующих фрагменты экологической сети, есть одно из проявлений деградации природной среды.
Представим себе, что в умеренных широтах озерцо, окруженное небольшим болотом, подверглось воздействию очень кислых осадков; это может привести к гибели, скажем, 25% видов планктона. Уменьшение количества планктона подорвет пищевую базу двух из пяти видов лягушек (поскольку головастики питаются водорослями и другими мелкими организмами) и одного из трех видов рыб, обитавших в этом озере. В итоге сложная пищевая сеть этого небольшого озера и связанного с ним болота потеряет внезапно несколько важных своих компонентов.
Произошедшие перемены затронут далее и другие компоненты экосистемы; в частности, они скажутся на птицах, прилетающих на этот водоем кормиться, и на мелких млекопитающих, охотящихся здесь на птиц или водных животных. Разнообразие птиц, посещающих данное место, уменьшится, соответственно менее разнообразным станет и набор семян растений, заносимых сюда птицами на лапках или с пометом. Исчезновение таких млекопитающих, как выдра или енот, открывает возможности для проникновения на их место других видов, например серой крысы, которая легко вторгается в сложную пищевую сеть. Крысы, будучи гораздо менее разборчивы в питании, используют широкий набор пищевых объектов и способны очень быстро увеличивать свою численность. Крупная популяция крыс будет способствовать дальнейшему сокращению биоразнообразия, вытесняя конкурирующие виды.
Осознание угрозы окружающей среде. Деятельность человека, разрушительная для природной среды, - это обычно слишком интенсивная эксплуатация каких-либо ресурсов или загрязнение экосистем синтетическими токсичными веществами, действие которых не может быть полностью нейтрализовано природными процессами. В большинстве случаев деградация природной среды начинает по-настоящему беспокоить общество только тогда, когда оно видит, что в результате деятельности человека вдруг существенно снизилась продуктивность экосистем.
Так, 1960-е и 1970-е годы стали периодом серьезной озабоченности по поводу незащищенности различных экосистем и отдельных биологических видов от загрязнения, вызванного развитием промышленности и городского хозяйства. Широкое применение в 1940-х и 1950-х годах в качестве пестицидов двух хлорсодержащих углеводородов, ДДТ и дильдрина, как выяснилось, имело тяжелые последствия для популяций многих видов птиц.
Эти вещества, попадая в организм птиц с пищей, накапливались в них в высоких концентрациях и вызывали истончение скорлупы яиц - это препятствовало размножению и привело к значительности сокращению численности. Особенно пострадали такие птицы, как белоголовый орлан и некоторые виды соколов.
Однако, как это часто бывает и в других случаях, связанных с экологическими проблемами, мнения о пользе и вреде пестицидов расходятся. К примеру, практика использования ДДТ отнюдь не сводится только к отрицательным последствиям. В Шри-Ланке (на Цейлоне) в 1948 было отмечено 2,8 млн. случаев заболевания малярией, но применение ДДТ для истребления комаров, переносящих возбудителя этой болезни, привело к тому, что в 1963 наблюдалось всего 17 случаев заболевания малярией. В 1964 использование ДДТ в Шри-Ланке было запрещено, и к 1969 число заболевших малярией вновь выросло до 2 млн. человек. Необходимо все же отметить, что успех, достигнутый с помощью ДДТ, мог оказаться временным, поскольку комары, как и другие насекомые, способны за ряд поколений выработать устойчивость к пестицидам.
ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ
Можно ли восстановить поврежденную экосистему? В некоторых случаях деградация окружающей среды бывает обратимой, и чтобы вернуть систему в исходное состояние, достаточно просто прекратить дальнейшее загрязнение и дать системе очиститься за счет природных процессов.
Часто к моменту, когда деградация окружающей среды становится очевидной, соответствующие экосистемы оказываются настолько поврежденными, что восстановить их уже невозможно. В период между 1960 и 1990 народонаселение земного шара почти удвоилось, достигнув 5,3 млрд. человек, а к 2025 ожидается, что оно будет составлять 8,5 млрд. Поскольку с ростом численности населения растут и потребности в продуктах питания, жилье и проч., а освоенное пространство ограниченно, деятельность человека начинает распространяться на такие регионы, которые ранее считались малопригодными для заселения (маргинальными), будучи слишком влажными, или слишком засушливыми, или слишком удаленными.
В будущем основная активность в деле охраны природы, видимо, развернется именно в подобных маргинальных экосистемах - в заболоченных и аридных местностях, а также в дождевых тропических лесах.
Заболоченные земли. Прибрежные приливо-отливные зоны и пресноводные болота - весьма важные местообитания. Марши, располагающиеся в приливно-отливной зоне, выполняют роль питомника для множества морских организмов. Кроме того, наряду с пресноводными болотами, они служат убежищем для птиц во время их сезонных миграций. Заболоченные участки действуют и как фильтрационные системы, улавливая многие природные и синтетические загрязнители и токсины еще до того, как они попадут непосредственно в водоемы. Эффект от разрушения подобных местообитаний может сказываться далеко за их пределами.
В настоящее время предпринимаются некоторые меры, направленные на сохранение заболоченных земель. Например, во многих регионах США болота находятся под охраной закона и любая деятельность по их освоению строго контролируется.
Дождевые леса. Начиная с 1980-х годов тропические леса, особенно в Южной Америке, стали объектом постоянного внимания общественности, а также политических и научных кругов. Почти половина всех известных видов растений встречается только в тропических дождевых лесах или примыкающих к ним биотопах. Среди этих растений - тысячи видов, пригодных для употребления в пищу и имеющих ценные фармакологические свойства.
Среди трех тысяч видов растений, содержащих вещества с противоопухолевой активностью, более 70% - уроженцы тропических дождевых лесов. В дождевых лесах обитает более половины всех видов животных; это главным образом представители класса насекомых, но также многие виды птиц, мигрирующих каждый год в Северное полушарие. Дождевые леса играют важнейшую роль в поддержании необходимого для жизни состава атмосферы.
Растения в ходе фотосинтеза поглощают диоксид углерода и выделяют кислород. Если площадь, занимаемая дождевыми лесами, существенно сократится, относительное содержание этих газов может претерпеть существенные изменения, что, в свою очередь, будет иметь губительные последствия для жизни на Земле.
Сохранение дождевых лесов необходимо и для связывания и включения в круговорот того дополнительного количества углерода, которое выбрасывается в атмосферу промышленностью. Истребление дождевых лесов, происходящее под сильнейшим прессом экономических и демографических факторов, достигло почти катастрофических масштабов. В Бразилии, в бассейне Амазонки, где леса занимают еще ок. 5 млн. км2, их ежегодно выжигают или уничтожают иными способами на площади свыше 35 тыс. км2. Если такая скорость сведения лесов будет сохраняться и дальше, все дождевые леса Бразилии исчезнут с лица Земли менее чем через 100 лет. С такой же скоростью происходит истребление дождевых лесов и в других тропических районах. Уничтожение тропических дождевых лесов имеет множество последствий, вносящих свой вклад в процесс глобальной деградации окружающей среды.
Тропические почвы относятся к т.н. латеритным почвам; образовавшиеся в результате выветривания горных пород, они содержат много железа и алюминия, но бедны биогенными элементами и не отличаются плодородием. Большая часть органического вещества в экосистемах дождевых лесов содержится в тканях живых растений, тогда как в почве органического вещества очень мало.
Участки земли, используемые в этих регионах под сельскохозяйственные угодья, обычно сохраняют свою продуктивность лишь несколько лет, и потому сведение тропических лесов с целью расширения площадей для земледелия - крайне нерациональный способ эксплуатации ресурсов этой экосистемы. Как правило, после того как почва на участках, занятых сельскохозяйственными культурами, полностью истощается, приступают к сведению леса на новой территории. На заброшенных же землях растительный покров восстановиться уже не может, а почвы подвергаются усиленной эрозии.
К тому же по-прежнему очень распространена практика сжигания громадной массы растительности. В настоящее время выжиганию с целью подготовки площадей для ведения сельского хозяйства подвергается ежегодно ок. 5% земной поверхности. В атмосферу при этом поступает почти 2 млрд. тонн углерода. По мере того как в результате человеческой деятельности погибают тропические леса, исчезает и та гетерогенность среды, которая поддерживает свойственное экосистемам биоразнообразие.
Предупреждающие меры. Как показывает опыт, предотвратить повреждение окружающей среды всегда намного проще и дешевле, чем пытаться восстановить уже разрушенные экосистемы. По этой причине правительственные программы, объявляющие своей целью "очистку окружающей среды", направлены обычно лишь на ограничение действующих источников загрязнения; что же касается уже произведенного загрязнения, то нейтрализация его эффекта предоставляется самой природе. Действенный контроль за состоянием окружающей среды - одно из главных условий разумного использования природных ресурсов.
Система стандартных загрязнений
Одной из важнейших составных частей природоохранительного законодательства является система экологических стандартов. Ее своевременная научно обоснованная разработка является необходимым условием практической реализации принимаемых законов, так как именно на эти стандарты должны ориентироваться предприятия-загрязнители в своей природоохранной деятельности. Несоблюдение стандартов влечет за собой юридическую ответственность.
Под стандартизацией понимается установление единого и обязательного для всех объектов данного уровня системы управления норм и требований. Стандарты могут быть государственными (ГОСТы), отраслевыми (ОСТы) и заводскими. Системе стандартов по охране природы присвоен общий номер 17, который включает несколько групп в соответствии с охраняемыми объектами. Например, 17.1 означает "Охрана природы. Гидросфера", а группа 17.2 - "Охрана природы. Атмосфера" и т.д.
Важнейшими экологическими стандартами являются нормативы качества окружающей среды - предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в природных средах. ПДК утверждается для каждого из наиболее опасных веществ в отдельности и действует на территории всей страны.
В последнее время ученые утверждают, что и соблюдение ПДК не гарантирует сохранения качества среды на достаточно высоком уровне хотя бы потому, что влияние многих веществ в перспективе и при взаимодействии друг с другом еще слабо изучено.
На основе ПДК разрабатываются научно-технические нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу и сбросов (ПДС) в водный бассейн. Эти нормативы устанавливаются индивидуально для каждого источника загрязнения с таким расчетом, чтобы совокупное воздействие на окружающую среду всех источников в данном районе не приводило к превышению ПДК.
Кроме чистой окружающей среды, человеку для нормальной жизни нужно есть, одеваться, слушать магнитофон и смотреть кино и телепередачи, производство пленок и электроэнергии для которых является весьма "грязным". Наконец, нужно иметь работу по специальности рядом с жильем. Лучше всего реконструировать отсталые в экологическом смысле предприятия так, чтобы они перестали наносить вред окружающей среде, но сразу в полном объеме выделить средства на это может далеко не каждое предприятие, так как природоохранное оборудование, да и сам процесс реконструкции стоят очень дорого. Поэтому таким предприятиям могут быть установлены временные нормативы.
Лабораторная работа
"Расчет платы предприятия за загрязнение окружающей среды"
Местоположение предприятия - г. Фролово.
Таблица №1. Исходные данные и результаты расчета сумм платы за выбросы загрязняющих веществ стационарными источниками
№ п/пНаименование загрязнителя1 Значения выбросов1, тонн/год Базовые значения платы2, руб./тонну в пределахСумма платежа (Патм), руб.ПД (Мнiатм)ВС (Млiатм)Фактическое (Мiатм) ПДВ (Нбiатм)ВСВ (Нлiатм)1Окись азота 11,31,127513751043,632Двуокись серы 0,70,9133016501836,783Бензин0,810,6105015,18 Итого -----2895,59
Вывод: Таким образом, в отчетном периоде за выбросы загрязняющих веществ стационарными источниками предприятие заплатило 2895,59 руб., из них за выбросы в пределах нормативов - 1295,36 руб., в пределах лимита (ВСВ) - 1182,78 руб., за сверхлимитные выбросы - 417,45 руб.
Таблица №2. Исходные данные и результаты расчета сумм платы за выбросы загрязняющих веществ передвижными техническими средствами
№ Виды передвижных средств и топливаКоличество передвижных средств (Ni), ед.Значение доли (di), доли ед.Количество израсходованного топлива (Те,i), тоннЗначение удельной платы (Ye,i), руб./тЗначение годовой платы (Гj), руб./годОбщая сумма платы (Пвод), руб.общеев т.ч. не соответствующие ГОСТу1АИ-76 ЭТ 4514 1593,902Сжиж газ 9210 2327,603СДМ1220,17 437,114ЛА620,33 25167,61 Итого 4126,22Вывод: Таким образом, в отчетном периоде за выбросы загрязняющих веществ передвижными техническими средствами предприятие заплатило 4126,22 руб., из них от транспорта, не имеющего данных о расходе топлива - 83,49 руб., от технически неисправного транспорта, превысившего нормативы выбросов - 121,33 руб.
Таблица №3. Исходные данные и результаты расчета суммы платы предприятия за сброс загрязняющих веществ в водоемы
№ п/пНаименование загрязнителяЗначения сбросов, тонн/год Базовые значения платы, руб./тонну в пределахСумма платежа (Пвод), руб.ПДС (Мнiвол)ВСС (Млiвод)Фактическое (Мiвод) ПДВ (Нбiвод)ВСВ (Нлiвод)1Латекс БС0,20,30,14435221751122,062Симазин0,30,50,473514,173Нефтеотходы2,42,93,2443502217501391348,20Итого -----1392484,42
Вывод: Таким образом, в отчетном периоде за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты предприятие заплатило 1392484,42 руб., из них за сбросы в пределах нормативов ПДС - 1122,06 руб., в пределах лимита (ВСС) - 14,17 руб., за сверхлимитные сбросы - 1391348,20 руб.
Таблица №4. Исходные данные и результаты расчета сумм платы за хранение отходов
№ п.пВид отходовЕд. измер.Количество отходов, тоннЗначение базового норматива платы (Нбнiотх), руб./ед.изм.Общая сумма платы (Потх), руб.общее (Мi отх)лимитное (Млi отх)1Макулатурам3622,596,82Песок, пропитанный гальваническими растворамит11,61400024640Итого ----24736,8Вывод: Таким образом, в отчетном периоде за размещение и хранение отходов предприятие заплатило 24736,8 руб., из них за размещение отходов в пределах лимита - 24648,8 руб., за сверхлимитное размещение отходов - 88 руб.
Список использованной литературы
. "На перекрестках экологии" - В.В.Плотников
. "Мы должны их спасти" - А.Г. Банников, В.Е. Флинт
. Научные публикации из сети Internet:
. "Причины экологического кризиса" - Киприянова М.В.;
. "Экологический кризис" - Тюрина И.В.;
. "Краткое описание некоторых экологических проблем" - из книги Шарон М.Фридман и Каннет М.Фридман;
. "Экологический кризис, структура, причины" - Кочев М.А.;
. "Загрязнение почв нефтепродуктами" - Калашникова Е.В.
. Малая Советская Энциклопедия