Геоэкология. Геоэкология Голубев учебник. Учебник для студентов высших учебных заве дений. М. Издво геос, 1999. 338 с
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
Рис. 22. Схема метоболизма города с населением 1 млн человек (т в сутки) (по Г.В.Стадницкому и А.И.Родионову) города оказывают неблагоприятное воздействие на состояние экосферы на уровне континентов или мира в целом. Расходова- ние природных ресурсов и эмиссия парниковых газов на душу населения городов развитых стран намного превышает соот- ветствующие показатели для беднейших городов развиваю- щихся стран, так что в конечном итоге жители городов разви- тых стран вносят весьма заметный вклад в усиление глобаль- ных геоэкологических проблем. Говоря о геоэкологических проблемах городов, не следует забывать об их роли как центров, влияющих на антропогенную трансформацию значительных прилегающих территорий. Ус- ловия и причины могут быть различными. В Африке, где в от- дельных странах до 90% населения все еще готовит себе пищу на дровах, все пригодные лесные ресурсы в радиусе 50–80 км от крупных городов истощены. Из-за недостатка дров бедней- шие семьи в городах многих стран Африки готовят себе горя- чую пищу только один раз в день. В зонах высокого загрязнения воздуха вследствие функцио- нирования предприятий промышленности или энергетики рас- тительность трансформирована или полностью уничтожена на десятки километров вокруг города или по направлению вдоль преобладающих ветров. Такова ситуация в Норильске и окре- стностях, где весьма уязвимая естественная растительность практически уничтожена на расстоянии до 100 км от промыш- ленных предприятий. Все крупные города, располагающиеся на реках, вносят весьма заметный вклад в загрязнение воды этих рек, вплоть до полного уничтожения жизни в воде на многие километры вниз по течению. Отмечено много ситуаций, в особенности в тропи- ках, когда в реке, протекающей сквозь большой город, концен- трация патогенных бактерий увеличивается на несколько по- рядков. Несколько сотен крупных городов мира и тысячи более мел- ких вызывают локальное, пятнистое ухудшение состояния ок- ружающей среды. Взятые вместе, они в очень заметной степе- ни влияют на глобальную ситуацию. Это весьма типичный пример универсальной геоэкологической проблемы, имеющей локальное, но часто встречающееся распространение, и потому не менее важной. Как пишет один из американских исследова- телей, “отрицательное воздействие домашнего загрязнения воздуха и выплескиваемых с водой отходов на детскую смерт- ность и ожидаемую продолжительность жизни женщин имеет не меньшие глобальные размеры, чем, скажем, разрушение тропических лесов, и с точки зрения неотложности задач оно может оказаться наиболее срочной из всех общемировых эко- логических проблем”. В этой связи, наряду с “зеленой” программой, адресованной на глобальные проблемы, такие как изменение климата, озоно- вый слой или биологическое разнообразие, ряд международ- ных организаций и экспертов выдвигают “коричневую” про- грамму, которая включала бы проблемы бедности, загрязнения окружающей среды и экологической безопасности в городах. Такие программы решают практические вопросы улучшения качества жизни в городах, включая совершенствование систем водоснабжения, канализации, удаления и переработки отходов. Х.3. Геоэкологические аспекты энергетики Энергетика – важнейшая сторона деятельности человека. Без использования энергии невозможны практически все другие его действия: извлечение и переработка природных ресурсов, производство промышленной продукции, транспорт, сельское хозяйство, освещение, отопление, здравоохранение и т.д. Эво- люция общества и цивилизации происходила и происходит в тесном взаимодействии с развитием энергетики. Энергия – важнейший товар в международной экономике, а надежное обеспечение стран источниками энергии стало важ- нейшей геостратегической проблемой ХХ столетия. Глобаль- ные энергетические стратегии и проблемы системно взаимо- связаны с основными общемировыми вопросами, такими как рост численности населения, увеличение имущественных раз- личий между отдельными слоями общества, распространение бедности, дефицит продовольствия и воды, состояние здоровья и здравоохранения, неудовлетворительное качество воздуха в городах, изменение климата, деградация экосистем, их асиди- фикация, распространение ядерного оружия и др. Из этого сле- дует, что вопросы энергетики должны решаться таким образом, чтобы не ухудшилось состояние других глобальных проблем. История развития мировой энергетики поучительна. Пер- вейшим источником энергии для любого вида деятельности че- ловека был он сам, его мускульная энергия. Затем изобретение способов добывания огня для сжигания древесины обеспечило человеку горячую пищу, отопление жилища, новые материалы, такие как бронза и железо. Использование энергии домашних животных предопределило прогресс в сельском хозяйстве, транспорте и промышленности. Изобретение пара как рабочего вещества явилось важнейшим технологическим фактором про- мышленной революции и способствовало освоению таких энер- гетических ресурсов как уголь, нефть и природный газ. С тех пор и до настоящего времени наша цивилизация осно- вана на использовании горючих ископаемых. Величины ком- мерческого (то есть рыночного) потребления энергии по ис- точникам ее происхождения показаны в таблице 18. Общая мощность производимой или же потребляемой в мире энергии составляет 10 тераватт, или 10 10 вт, и продолжает уве- личиваться. Из этого количества около 90% энергии получают благодаря сжиганию угля, нефти и природного газа. По всей вероятности, этот показатель сохранится на ближайшие деся- тилетия, а количество производимой энергии будет все еще увеличиваться. Объем и доля Таблица 18. Коммерческое потребление энергии в мире, 1991 г. Нефт ь Газ Угол ь Атом- ная энергия Гидро- и прочие во- зобновим. Сумма В 10 18 Дж. 119 76 94 23 9 321 В %% 37 24 29 7 3 100 атомной энергии, вероятно, останется на ближайшую перспек- тиву скромной. Суммарная величина производимой гидроэлек- троэнергии будет увеличиваться, но ее доля в производстве и использовании энергии останется небольшой. Другие, преимущественно возобновимые источники энергии, такие как энергия солнца, ветра, морских приливов, волнения воды, разности температур поверхностных и глубинных слоев воды океана, специально выращиваемой биомассы, геотер- мальная энергия и прочие, несмотря на некоторые оптимисти- ческие прогнозы, не спешат занимать сколько-нибудь значи- тельное место. Экономические и экологические удельные за- траты на производство энергии из возобновимых источников неуклонно снижаются, и имеются заметные достижения в их практическом использовании, хотя доля этих источников в ми- ровом энергетическом балансе пока не достигает и 1%. Производство и потребление энергии в мире, за редкими ис- ключениями, неуклонно росли, в особенности в последние де- сятилетия. За 20 лет, с 1971 по 1991 гг., потребление энергии в мире увеличилось на 45%. Соответственно расходовались и за- пасы горючих ископаемых. Тем не менее, благодаря успешным поискам новых месторождений и их разведке, запасы продол- жали увеличиваться. По состоянию на 1990 г., при современ- ном уровне разведанных запасов и ежегодной добычи, угля хватило бы на 209 лет, нефти на 45 лет и природного газа на 52 года. Производство и использование основных источников тепло- вой энергии практически всегда сопровождаются неблагопри- ятными последствиями, влияющими на экосферу и на здоровье людей. Ожидаемый дальнейший рост производства и исполь- зования энергии приведет к еще большему усилению экологи- ческих проблем. Геоэкологические ограничения могут стать столь серьезными, что они станут диктовать основные элемен- ты стратегии энергетики. В частности, мы уже обсуждали воз- можную ситуацию, когда не дефицит горючих ископаемых, а значительное ухудшение состояния экосферы приведет по не- обходимости к трансформации глобальной энергетики на осно- ве возобновимых и экологически более чистых источников энергии. Геоэкологические вопросы энергетики уже излагались в соответствующих разделах книги, и здесь лишь кратко отме- тим основные проблемы. Опора в энергетике на использование горючих ископаемых и чрезвычайно высокая их доля в производстве энергии предо- пределяют специфический набор связанных с этим геоэкологи- ческих проблем. По объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу тепловая энергетика является наиболее крупной от- раслью промышленности (27 % от общего количества выбро- сов всей индустрии России). Составляющими выбросов в ос- новном являются твердые частицы (31% от общего количества выбросов), диоксид серы (42%), оксиды азота (24%). Современная ТЭЦ мощностью 1000 мвт выбрасывает в воз- дух за год 165000 т газов и 500000 т твердых частиц. Тепловое загрязнение, то есть неиспользуемый выброс тепла, составляет около 60% производимой энергии. Каждая ТЭЦ нуждается в 4 км 2 площади, не считая площадей для складов, подъездных пу- тей, градирен, линий электропередач, свалок и пр. Загрязнение воздуха, ассоциирующееся со сжиганием нефти, угля и газа, неблагоприятно влияет на экосистемы и здоровье людей. Из трех основных источников тепловой энергетики бо- лее всего загрязнений и парниковых газов производится и вы- брасывается в атмосферу в результате сжигания угля, и наи- меньшее – при сжигании газа. Кислотные осадки, возникающие как следствие функционирования тепловых электростанций, наносят ущерб экосистемам, – озерам, рекам, лесам, а также и урожаю, строениям, памятникам материальной культуры. Со- временная энергетика является важнейшим фактором накопле- ния в атмосфере парниковых газов и, следовательно, наиболее важной причиной антропогенного изменения климата. Атомные электростанции несут с собой высочайший риск катастрофы вследствие выделения в экосферу радиоактивных изотопов. Как показывает печальный опыт Чернобыльской АЭС, радиоактивное загрязнение вследствие взрыва всего лишь одного атомного реактора нанесло невосполнимый ущерб жизни и здоровью людей, состоянию естественных и аг- роэкологических систем, по сути дела, вывело из нормального использования чрезвычайно большую территорию в пределах Белоруссии, России и Украины. В атомной энергетике остаются нерешенными проблемы хранения и переработки радиоактивных отходов деятельности АЭС. Подошли также сроки выведения первых атомных стан- ций (не только в России, но и в других странах мира) из экс- плуатации. Поскольку неизвестно, что с ними делать дальше, они подлежат консервации. Как это делать безопасно и эффек- тивно, – пока еще плохо проработанная задача. Основное направление в стратегии снижения геоэкологиче- ских проблем энергетики – повышение роли возобновимых и экологически более чистых источников энергии. Однако абсо- лютно безвредных источников практически не бывает. Как мы уже обсуждали в другой главе, гидроэлектростанции приносят свой специфический набор геоэкологических про- блем: потери затапливаемой земли, зачастую весьма ценной, переселение населенных пунктов из зоны затопления, измене- ния водных и наземных экосистем и их плодородия, а в тропи- ческих и экваториальных районах и усиление частоты и серь- езности заболеваний многими тропическими болезнями, ассо- циирующимися с водой (малярия, шистосоматоз, речная слепо- та и др.) Непосредственное использование солнечной энергии также не оказывается полностью оправданным с экологической точки зрения: аккумуляторы солнечной энергии различных типов часто требуют большой территории. Сбор солнечной энергии зависит также от метеорологических и, следовательно, физико- географических факторов: облачности, угла солнца над гори- зонтом и пр., а потому он эффективен преимущественно в тро- пических районах со значительной продолжительностью сол- нечного сияния. Если в процессе производства энергии исполь- зуются фотоэлектрические батареи, то в одном или нескольких звеньях технологической цепочки их производства возникает значительное загрязнение окружающей среды. Опосредованное использование солнечной энергии, в приро- де проявляющейся в виде ветра, волнения, приливов, биомассы и пр., столь же несвободно от геоэкологических обстоятельств. Например, ветровые электростанции вызывают неприемлемые шумовые эффекты, и потому должны располагаться вдали от населенных пунктов; энергия морских волн значительна, но за- дача ее концентрация для производства электроэнергии техни- чески очень не проста. Использование геотермальной энергии влечет за собой зна- чительное загрязнение воды, воздуха и земли. Геотермальная электростанция мощностью 1000 мвт выпускает в атмосферу 10 4 –10 5 т газов в год и загрязняет 10 5 –10 8 м 3 воды и требует значительной площади (до 20 км 2 на одну станцию). Энергетические системы состоят из двух равноценно важных частей: подсистемы, касающейся предложения энергии, и под- системы спроса на нее. Мы только что кратко обсуждали неко- торые важные вопросы, касающиеся предложения. Для эффек- тивного функционирования систем энергетики не менее важны проблемы спроса. Экономия энергии играет здесь важнейшую роль. Больше половины производимой ежедневно энергии теряет- ся вследствие технических особенностей энергетических сис- тем или недостаточно эффективной деятельности человека. Экономия энергии должна быть частью стратегии снижения расхода энергии на единицу продукта, причем социально- экономическое развитие или привычный стиль жизни людей по крайней мере не должны ухудшаться. Мы уже указывали на то, что после двух энергетических кризисов 1970-х гг. эффектив- ность использования энергии в развитых странах значительно повысилась. Меры по экономии энергии и повышению ее эф- фективности менее успешны в странах с переходной экономи- кой и развивающихся странах, где промышленность зачастую расходует в 2–5 раз больше энергии на ту же величину продукции вследствие того, что оборудование, технологические процессы, транспортные системы и пр., как правило, устарели и нуждаются в модернизации. Обсуждая стратегии выхода человечества из глобального геоэкологического кризиса, мы говорили также о необходимо- сти и принципиальной технической возможности повысить в обозримом будущем эффективность использования энергии на порядок, то есть примерно в 10 раз. Такие действия вполне со- ответствовали бы осуществлению одной из обсуждавшихся нами ранее переходных стратегий, направленных на решение глобального геоэкологического кризиса. Х.4. Геоэкологические аспекты промышленности Разнообразная деятельность промышленности и ее геоэколо- гические последствия могут быть схематизированы в виде про- изводственно-экологической пирамиды, несколько похожей на экологическую пирамиду (рис. 23). В основании пирамиды лежит добыча сырья, преимущест- венно минерального. Известно, что около 98% добываемого на этом этапе сырья идет в отходы в виде пустой породы, руды низкой концентрации, грунта, нестандартной древесины и пр. Только 2% сырья достигает следующего уровня, который можно назвать уровнем переработки сырья. В результате полу- чают промежуточную продукцию, например, железо, сталь, прокат различного Рис. 23. Соотношения типов промышленности, использова- ния природных ресурсов и загрязнения окружающей среды сортамента, цветные металлы, разнообразные химические ве- щества, различные пиломатериалы и пр. Промежуточная продукция используется на следующей ста- дии, условно называемой машиностроением и легкой промыш- ленностью, производящей разнообразные орудия труда и предметы потребления. На этой стадии доля полезного продук- та от исходного количества сырья еще более сокращается. Наконец, на высшей стадии промышленного производства мы имеем дело с современной индустрией высокой сложности и точности, производящей аппараты электроники и прецизион- ного машиностроения, композитные материалы, продукты био- технологии и прочие товары так называемой “высокой техно- логии” (high-tech). На этой стадии объем используемых мате- риалов минимален, главные вложения оказываются в виде лич- ного опыта персонала, передовой технологии и дорогостоящих комплектующих. Одна из тенденций современной индустрии в том, что значи- тельная часть промышленности высокой сложности и точности перестала продавать свою продукцию. Вместо этого, продук- ция сдается в аренду потребителю, а компания-изготовитель обеспечивает ее сервис. Так происходит переход к стадии ус- луг, и роль услуг имеет тенденцию к росту. Стадия “высокой технологии” есть результат современной научно-технической революции. Зачастую, при чтении литера- туры, создается ошибочное впечатление, что человечество или, по крайней мере, развитые страны целиком и полностью пере- шли на эту стадию. На самом деле, все четыре стадии необхо- димы одновременно и нуждаются в развитии и совершенство- вании, а без низшей стадии невозможно достичь более высо- кой. По-прежнему необходим металл, энергия, продукция хи- мической промышленности и пр., без них не достичь высот “высокой технологии”. В соответствии со стадиями промышленного производства возникают определенные тенденции изменения геоэкологиче- ских проблем: a) Объем извлекаемых ресурсов и перерабаты- ваемого сырья снижается; б) Объем загрязняющих отходов, сбрасываемых в окружающую среду, сокращается; в) Однако токсичность сбросов резко увеличивается, так что результи- рующее загрязнение может и не уменьшиться. Геоэкологические воздействия промышленности охватывают всю технологическую цепочку, от добычи сырья и первичной обработки через собственно процессы производства, до ис- пользования конечного продукта и размещения отходов. Про- мышленность – весьма важный потребитель природных ресурсов (металлических и неметаллических руд, продуктов сов (металлических и неметаллических руд, продуктов сель- ского хозяйства, энергии различных видов). В результате инду- стриальных процессов возникает необходимость в запланиро- ванных или неожиданных сбросах вредных газов, твердых от- ходов и разнообразных жидких стоков. Это может случиться в процессе производства или позднее при использовании про- дукта. Некоторые из отходов и продуктов промышленности весьма токсичны и могут нанести значительный ущерб. Гео- экологические последствия для конкретных областей промыш- ленности показаны ниже. Врезка 9 Геоэкологические воздействия различных отраслей промыш- ленности Вид пром- сти Сы- рье ВоздухВода, кол-во Вода, кач-во Твер- дые отходы и почва Риск Прочие про- блемы Тек- стильн Шерст ь, син- тетика Хим. в-ва Пыль, запахи, SO 2 , HC Исполь- зование воды БПК, взве- си, соли, токс. ме- таллы, сульфаты Пром. илы Шум машин, вдыха- ние пы- ли Коже- вен. Шку- ры, хим. в- ва Запах Исполь- зование воды БПК, взве- си, суль- фаты, хром Отстой с со- держ. хрома Черная метал- лург Же- лезная руда, лом, извест- няк SO 2 , NO x пыль, HC, CO, H 2 S, кислотн. Исполь- зо-вание во-ды, про- мывка скруб- беров БПК, взве- си, нефть, металлы, кислоты, фенол, сульфиды, сульфаты, Шлак, отходы, пром. илы Риск взрывов и пожа- ров Аварии, контакт с ток- сичн. в-вами, пыль, шум туманы аммиак, цианиды Нефте- пе- рера- ботка Неор- ган. хим. в- ва SO 2 , NO x HC, CО, запахи, пыль Вода для ох- лажд. и про- мышл. процес- са БПК, ХПК, нефть, фе- нол, хром, др. Пром. илы, использ. ката- лиз., смолы Риск взрывов и пожа- ров Риск аварий, шум Хими- ческая Неор- ган. и орга- нич. в- ва Орга- нич. хим. в- ва, запахи, фреоны Органич. хим. в-ва, тяжелые металлы, взвеси, цианид, ХПК Пром. илы от очист. воздуха и воды, хим. от- ходы Риск взры- вов, по- жаров и хим. выбро- сов Воз- можн. контакт с ток- сичн. и опас- ными в- вами Цветная метал- лург Боксит Фтор, СО, SO 2 , пыль Вода дляпро- мывки скруб- беров После про- мывки скруб- беров, с фтором, взвесями, НС Пром. илы, обли- цовка печей (уг- лерод и фтор) Мик- ро- элек- тро- ника Хим. в- ва (напр. рас- твори- тели), кислоты Токсичн. газы Отравление почв и гр. вод токс. в- вами. Слу- чайн. сбро- сы токс. в-в Илы Риск кон- такта с ток- сичн. в-вами Био- тех- ноло- Использ. очистные воды, изме- нен. биолог. Очистка отравл. почвы Опасность попадания микроорга- низмов в гия виды окр. среду Для борьбы с неблагоприятными геоэкологическими послед- ствиями промышленного производства существует два прин- ципиальных подхода: а) Управление загрязнениями на конечной стадии производ- ства; б) Системная перестройка производственного цикла. По сути дела, при стратегическом подходе типа а) управле- ние загрязнениями осуществляется после завершения техноло- гического цикла, в виде как бы дополнения к нему. Этот под- ход носит условное название “на конце трубы”. Переработка загрязнений “на конце трубы”, как правило, не сокращает объ- ем или массу загрязнителей. Она попросту перемещает отходы, после их обработки, из одной среды в другую, более удобную при данном технологическом цикле, например, из воздуха в землю. Во многих случаях обработка отходов перемещает эмиссии, выпускаемые в воздух, в водную среду. Такого рода операции нежелательны в долгосрочном плане, хотя и могут казаться приемлемыми как временная мера. Обработка отходов за пределами основного технологического цикла, то есть “на конце трубы” чрезвычайно широко распространена, хотя по су- ти не решает экологических проблем. Такая технология носит название “малоотходная” или, более того, “безотходная”, что, как мы видим, неверно. При стратегическом подходе типа б) в качестве долгосроч- ной, и скорее всего, недостижимой на 100% цели ставится за- дача добиться такого производства, которое было бы полно- стью замкнутым, подобно космическому кораблю в продолжи- тельном, автономном полете. С этих позиций, существует три класса технологических подходов, требующих системной пере- стройки промышленного производства для действительного снижения объема, массы и токсичности отходов, сбросов и эмиссий: 1) Экономия сырья, материалов и энергии. К этой категории относятся изменения производственного цикла, в том числе такие мероприятия, как внедрение более экологически и экономически эффективных производственных процессов, использование новых материалов, а также такие ме- роприятия как повышение теплоизоляции производственных помещений, установка более эффективного освещения, приме- нение более легких грузовиков, и пр. 2) Увеличение степени использования промышленного про- дукта. К этим мерам относится организация вторичного рынка та- ких использованных товаров как автомобили, одежда и обувь, электроника, мебель, книги и многие другие, сбор и переработ- ка утиля (лом цветных и черных металлов, стекло, бумага, ис- пользованная упаковка и пр.), при соответствующем сокраще- нии производства новых товаров. 3) Извлечение полезных продуктов из промышленных отхо- дов. Первой этим стала знаменита американская корпорация 3-М, получающая значительный доход от извлечения побочных продуктов. Ее лозунг “Pollution Prevention Pays” (РРР), который можно перевести как “Предотвращение загрязнения платит за себя” широко известен в деловом мире. Имеются и более сложные, системные примеры экономиче- ски целесообразной борьбы с промышленным загрязнением. В г. Калундборг (Дания) имеются три основных, первичных промышленных предприятия, – нефтеперегонный завод, тепловая электростанция (ТЭЦ), работающая на угле, и фармацевтическая фабрика. Объединив эти предприятия в систему, стало возможным значительно сократить их отходы, не увеличив в то же время стоимость продукта. ТЭЦ снабжает попутным теплом фармацевтическую фабрику, а также рыбоводческое хозяйство и теплицы. Зола с электростанции продается цементному производству, а сульфат кальция, улавливаемый установкой по десульфуризации отходов, поступает к изготовителю обоев. Нефтеперегонный завод снабжает ТЭЦ отходящими углеводородами как дополнительным топливом, а сера как продукт десуль- фуризации нефтепродуктов поставляется химической компа- нии, производящей серную кислоту. Наконец, органические отходы фармацевтического предприятия потребляются рыбо- водческим хозяйством и используются как удобрение в тепли- цах. Несмотря на то, что такие комплексы экологически и, веро- ятно, экономически целесообразны, пример Калундборга, на- считывающего уже примерно 30 лет опыта, не получил широ- кого распространения. По-видимому, локальная координация усилий различных производств в деле улучшения состояния окружающей среды слишком сложна. Казалось бы, система централизованного планирования должна способствовать раз- витию подобной кооперации. Однако опыт СССР и других по- добных стран не был более успешен, чем опыт стран с рыноч- ной экономикой. В чем, по-видимому, центрально-плановая экономика показала преимущество, это в совместном произ- водстве электричества и тепла для крупных городских районов и даже целых городов. Исследования Департамента энергетики показали возмож- ность сокращения промышленных отходов в США на 1,3 млрд. т за период между 1996 и 2010 гг. Потенциальная выгода от этого может увеличить валовой продукт страны за тот же пери- од на 1936 млрд. долларов (в ценах 1992 г.). Одновременно возрастет занятость на 16 млн. чел. в год в течение 15 лет. Та- ким образом, национальная политика сокращения промышлен- ных отходов может принести как экологическую, так и эконо- мическую выгоду. Х.5. Геоэкологические аспекты транспорта Услуги транспорта играют важную роль в экономике и по- вседневной жизни людей. Транспорт – один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, по- глощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на окружающую среду. Использование практически всех видов транспорта на всех континентах воз- растает и по объему перевозимых грузов, и по количеству тон- но-километров, и по числу перевозимых пассажиров. Некото- рые виды транспорта уходят в прошлое (например, морские пассажирские линии дальнего плавания или гужевой транспорт в развитых странах). Однако во многих странах все еще ис- пользуется тягловая сила животных, передвижение на велоси- педах или пешком. Вместе с тем, увеличивается использование дальней авиации и трубопроводов при относительно стабиль- ном использовании железнодорожного транспорта. Но особенно большую роль играет постоянное и неуклонное увеличение использования автомобилей для перевозки грузов и как средство личного транспорта. Этому сопутствует рост ав- томобильных, в том числе скоростных дорог. Около половины добываемой в мире нефти используется для автомобильного транспорта, рост которого значительно опережает рост населе- ния. Увеличение числа автомобилей неразрывно связано с об- суждавшимися выше процессами урбанизации. Многочасовые заторы стали обычной картиной на улицах многих городов ми- ра. Не лучше ситуация и в России. Количество автомобилей в Москве в несколько раз превышает допустимое для имеющейся сети городских дорог. Транспорт – очень важный неблагоприятный фактор состояния окружающей среды: Во-первых, почти все виды транспорта загрязняют окру- жающую среду, в особенности воздух, а также и воду, и вызы- вают значительный шум и вибрацию. Во-вторых, поглощаетcя много земельных ресурсов для транспортной инфраструктуры – автомобильных и железных дорог, морских и речных портов, трубопроводов, аэропортов и пр. и связанных с ними складов, вокзалов, причалов и т.д. Транспортная инфраструктура создает значительные по пло- щади техногенные ландшафты. В-третьих, значительное количество природных ресурсов расходуется на производство автомобилей и сооружение эле- ментов транспортной инфраструктуры. В-четвертых, все виды транспорта представляют серьезную опасность для жизни, здоровья и имущества людей. Загрязнение воздуха – наиболее серьезная геоэкологическая проблема, ассоциированная с транспортом. В странах Органи- зации экономического и социального развития (OECD) эмиссия в воздух от автомобилей увеличилась за период 1975–1990 гг. на 20–75%. В развивающихся странах этот показатель выше. В Москве эмиссия выхлопных газов автомобилей составляет не менее 70% всего загрязнения воздуха. От 40 до 70% оксидов азота, от 70 до 90% окиси углерода (СО) и не менее 50% свин- ца в атмосфере вызваны выхлопом автомобилей. Последствия загрязнения воздуха становятся важнейшей глобальной геоэко- логической проблемой. Загрязнители воздуха, непосредственно продуцируемые ав- томобилями, такие как окись углерода, оксиды азота, углево- дороды или свинец, главным образом накапливаются по сосед- ству с источниками загрязнения, т.е. вдоль шоссейных дорог, улиц, в тоннелях, на перекрестках и пр. Таким образом созда- ются локальные геоэкологические воздействия транспорта. Часть загрязнителей транспортируется на большие расстоя- ния от места эмиссии, трансформируется в процессе переноса и вызывает региональные геоэкологические воздействия. Наибо- лее распространенным процессом этой категории является аси- дификация, обсуждаемая более детально в главе об атмосфере. Двуокись углерода и другие газы, обладающие парниковым эффектом, распространяются на всю атмосферу, вызывая гло- бальные геоэкологические воздействия. Вследствие значительных воздействий транспорта на ло- кальном, региональном и глобальном уровнях необходимо стремиться к осуществлению следующих направлений коорди- нированной общемировой стратегии как компоненты устойчи- вого развития: – Потребление горючих ископаемых для транспорта должно сокращаться. – Должны быть установлены основанные на передовой тех- нологии общемировые стандарты выбросов в атмосферу для всех видов транспорта. – Каждой стране следует разработать и осуществлять про- грамму контроля эмиссии всех источников и видов транспорта. – Совершенствовать и развивать надежную и общедоступ- ную систему общественного транспорта. – При планировании развития транспортных систем исполь- зовать системный подход, направленный на комплексное ре- шение экологических проблем. Устранять причины, а не след- ствия геоэкологических проблем на транспорте. Общая цель в системном управлении транспортом заключа- ется в нахождении оптимального соотношения между обеспе- чением потребностей общества и снижением загрязнения ок- ружающей среды. Стратегии управления будут зависеть от ло- кальных ситуаций и потому будут различными для конкретных стран, регионов и городов. X.6. Геоэкологические аспекты сельского хозяйства Сельское хозяйство – наиболее широко распространенный антропогенный фактор преобразования экосферы, или, иными словами, глобальных изменений. Это важнейшая система жиз- необеспечения общества: сельское хозяйство обеспечивает 98–99% массы продуктов питания людей на Земле, в том числе 87% белкового питания. Поэтому чем выше численность насе- ления и больше его потребности, тем больше роль сельского хозяйства и тем значительнее его воздействие на экосферу. Сельскохозяйственные системы, как земледельческие, так и животноводческие, занимают в мире около 50 млн. км 2 , или 38% свободной от льда суши. Из них пашня занимает око- ло 30%, и пастбища – 70%. Разнообразие типов сельскохозяйственных систем огромно. Оно зависит как от природных условий, так и особенностей применяемых технологий. Поэтому сельскохозяйственные сис- темы называют также агроэкосистемами. В простейших систе- мах земледелия агротехнические операции сводятся, последо- вательно, к несложной подготовке почвы к посеву, заделыва- нию зерна во влажную почву, борьбе с сорняками и вредителя- ми, сбору того, что выросло, переработке урожая и сохранению части его в качестве семян для следующего сельскохозяйст- венного года. С другой стороны, в сложных системах уровень технологии чрезвычайно высок. Например, в польдерах Нидер- ландов осуществляется управление оптимальным режимом развития растений. Уровень капиллярной каймы грунтовых вод регулируется таким образом, чтобы корни культурных расте- ний постоянно находились в этой зоне, не выше и не ниже, а питательные вещества в почве были бы доступны растению в необходимом, но не чрезмерном количестве. Соответственно, и урожаи, получаемые в различных агроэкосистемах, разнятся в десятки раз. Не менее велико разнообразие животноводческих систем, в зависимости от природных и хозяйственных факторов. Нако- нец, существует большое количество комбинаций типов земле- делия и животноводства. Несмотря на свое разнообразие, сельскохозяйственные сис- темы отличаются одной общей особенностью: все они оказали и продолжают оказывать глубокое воздействие на экосистемы и ландшафты. В процессе развития агроэкосистем преобразу- ется растительность: от естественного покрова – к пашне или пастбищу. В земледельческих системах естественный, флори- стически богатый растительный покров, часто многоярусный, замещается на единственную для данного сезона или года культуру. Система коренным образом трансформируется и уп- рощается. При введении орошения изменяется и тип водного режима: от обычно непромывного к промывному. Как и земледелие, животноводство имеет много разнообраз- ных форм в связи с различиями природных условий и уровней развития общества. В животноводческих агроэкосистемах гео- экологические изменения более постепенны, но не менее глу- боки. Не случайно, одна из проблем геоэкологии заключается в определении того, каким было исходное, доантропогенное со- стояние африканской саванны, поскольку она постепенно трансформировалась под влиянием многотысячелетнего и весьма интенсивного выпаса скота. В засушливых районах ми- ра основная геоэкологическая проблема пастбищного ското- водства – постепенное истощение пастбищ, то есть прогрессирующее антропогенное опустынивание вплоть до уничтожения растительного и почвенного покрова. В умеренном поясе преобладающее пастбищно-стойловое животноводство также приносит немало геоэкологических проблем, связанных с загрязнением почвы и воды отходами животноводства. Мы уже говорили о проблеме накопления на- воза в Нидерландах в связи с понятием потенциальной емкости территории. Эта проблема характерна для всех районов интен- сивного пастбищно-стойлового животноводства. Естественные системы отличаются высокой степенью замк- нутости баланса органического вещества и других компонен- тов. Разность между приходной и расходной частями баланса вещества в природной системе за год не превышает 1%, а обычно меньше. За счет этой малой доли и происходит направ- ленная эволюция естественных систем. В сельскохозяйствен- ных же системах цикл вещества разомкнут: вещество забирает- ся человеком из системы в виде урожая, а семена, органические и минеральные удобрения, а также и пестициды, в нее вносят- ся. Вынос вещества составляет десятки процентов (обычно 40–80%) от годовой продукции биомассы. При этом чем про- дуктивнее агроэкосистема, тем больше отчуждение продукции, и тем система более неустойчива. Антропогенный привнос ве- ществ в агроэкосистему оказывается на один-два порядка больше их естественного поступления. Таким образом, система коренным образом трансформируется. Изменяются и физические процессы. Водная и ветровая эро- зия почв усиливаются на один-три порядка. Почва уплотняется под воздействием сельскохозяйственных машин и орудий. Структура теплового баланса изменяется вследствие изменения как величины альбедо, так и затрат на эвапотранспирацию. Со- ответственно изменяется и водный баланс, и режим влаги в почве. Биологические особенности, такие как биомасса, ее прирост, трофические соотношения, видовой состав, включая микроор- ганизмов и беспозвоночных и пр., коренным образом меняют- ся. Вследствие эволюции земледелия и животноводства сокра- щается сложность структуры ландшафтов, их устойчивость снижается и может поддерживаться только благодаря действи- ям человека. Геоэкологические проблемы сельского хозяйства относятся к категории универсальных, то есть встречающихся в мире по- всеместно. Они – продукт некоординированных действий миллионов крестьян. Главная задача каждого хозяина – максимизировать урожай, сохраняя в то же время (а по возможности и повышая) естественное плодородие почв. Таким образом, они, каждый на своем поле, ведут постоянную и многовековую работу по достижению устойчивого сельского хозяйства. Результаты их действий, сложенные вместе по кон- тинентам и миру в целом, имеют глобальное значение. Не всё в мире в процессе развития устойчивого сельского хо- зяйства было успешным. Пахотные площади увеличивались, но во многих случаях вследствие ухудшения состояния агроэко- систем снижалась урожайность культур. Значительная часть земель безвозвратно потеряна для сельского хозяйства в ре- зультате водной и ветровой эрозии почв, их засоления и забо- лачивания, и антропогенного опустынивания. Общая площадь безвозвратно потерянных и сильно деградированных земель находится в пределах 15 млн. км 2 (11% свободной от льда тер- ритории мира), то есть сравнима с современной площадью пашни мира. Еще на 6 млн. км 2 (5% территории мира) биологи- ческая продуктивность значительно понижена в результате деятельности человека. Деградация как природных систем, так и агроэкосистем продолжается. Сельское хозяйство оказывает существенное влияние на вод- ный режим и водный баланс как небольших территорий, так и крупных, масштаба континентов или всего мира. Как правило, увеличивается поверхностный сток; соответственно снижается подземный сток и запасы влаги в почве. О решающей роли сельского хозяйства в многократном увеличении эрозии почвы уже говорилось выше. Как уже обсуждалось ранее, деградация почв и снижение биологической продуктивности – одна из важнейших, может быть, наиважнейшая геоэкологическая проблема, потому, в ча- стности, что снижение биопродуктивности сопровождается не- уклонным ростом потребностей населения мира в продуктах питания. Выше уже отмечалось, что растущий спрос на продовольст- вие может быть удовлетворен двумя путями: расширением па- хотных площадей и интенсификацией сельского хозяйства. В обоих случаях неизбежно усиление геоэкологических проблем вследствие ухудшения состояния земель и повышения транс- порта наносов и химических веществ. Таким образом, истинная стоимость продуктов сельского хозяйства (с включением гео- экологичских потерь и затрат в величину стоимости) на пер- спективу будет возрастать. |