Издание выпóщено при поддержêе Комитета по печати и взаимодействию со средствами массовой информации Санêт-Петербóрãа

Стадницêий Г. В.

С 761 Эêолоãия: Учебниê для вузов. – 9-е изд., перераб. и доп. – СПб: Химиздат, 2007. – 288 с.: ил.

ISBN 5–93808–128–9

Последовательно изложены общие основы эêолоãии, в том числе êлючевые термины, понятия и наиболее важные заêоны. Приведены сведения о химии оêружающей среды, êруãоворотах веществ, вêлючая антропоãенный (ресурсный циêл). Поêазана связь между природопользованием и изменением эêолоãичесêой ситуации на планете, даются основы управления êачеством оêружающей среды, вêлючая принципы реãламентации содержания заãрязняющих веществ в атмо-

сфере, воде и почве.

Для студентов химиêо-технолоãичесêих и техничесêих специальностей вузов.

2

Охранять природу – значит правильно ею пользоваться

ПРЕДИСЛОВИЕ

Обострение природно-ресурсной ситуации, осознанное обществом приблизительно с середины XX веêа, потребовало существенной êорреêтировêи принципов и методов природопользования, ориентации на обеспечение êачества оêружающей среды. Это, в свою очередь, привело ê необходимости профессиональной подãотовêи соответствующих специалистов.

Впервые таêих специалистов – инженеров стали ãотовить почти 40 лет назад в неêоторых техничесêих вузах, в частности в Ленинãрадсêом технолоãичесêом институте целлюлознобумажной промышленности и Мосêовсêом химиêо-тех- нолоãичесêом институте им. Д. И. Менделеева. К настоящему времени во мноãих вузах существуют природоохранные специальности и соответствующие êафедры, фаêультеты, причем проãраммы обучения отвечают разработанным ãосударственным стандартам, в том числе таêих направлений, êаê защита оêружающей среды, охрана оêружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Стандарты специальностей предусматривают изучение не тольêо эêолоãии, но и целоãо êомплеêса науê о Земле (ландшафтоведения, почвоведения, ãидролоãии, ãеолоãии и др.), êоторые в принципе дополняют эêолоãию и требуют от специалиста ãлубоêих и обстоятельных представлений об устройстве и заêонах фунêционирования природы нашей планеты.

Кроме тоãо, специалистам в области охраны оêружающей среды стандарты предлаãают знания в области тоêсиêолоãии, посêольêу в êонечном счете химизация хозяйства и образование множества побочных химичесêих соединений в технолоãичесêих процессах связаны с уãрозой отравления населения.

Посêольêу адаптированных учебниêов и пособий по названным выше науêам для студентов техничесêих специальностей не существует, в êниãе затронуты неêоторые наиболее близêие ê эêолоãии дисциплины (ландшафтоведение, почвоведение, тоêсиêолоãия и др.), хотя естественно, что создание специальных пособий – дело будущеãо.

Создание êурса эêолоãии для студентов техничесêих вузов, не получающих базовой общебиолоãичесêой подãотов-

3

êи, – сложная в методичесêом отношении задача. С самоãо начала введения в учебные планы эêолоãии в êачестве отдельной дисциплины возниê вопрос: а зачем нужна эта суãубо биолоãичесêая науêа инженерам промышленных производств? Ответа на этот вопрос в то время праêтичесêи не было, êаê, впрочем, и до настоящеãо времени.

Эêолоãию стали рассматривать в êачестве неêой общеобразовательной, мировоззренчесêой дисциплины. Поэтому в недавнем прошлом êурс эêолоãии во мноãих вузах был подменен таêими дисциплинами, êаê "инженерная" или "промышленная" эêолоãия. Вместо фундаментальных знаний о природе таêие дисциплины давали информацию о ресурсосбереãающих технолоãиях, системах очистêи промстоêов и пылеãазовых выбросов, о водоснабжении и êанализации, т. е. фаêтичесêи сводились ê инженерной защите оêружающей среды. Но эêолоãия и защита оêружающей среды – принципиально разные, хотя и взаимосвязанные отрасли науêи и области деятельности.

Фаêтичесêи заêоны эêолоãии – это научная база ресурсопользования в любой сфере, в любой отрасли деятельности. Любые орãанизационные, инженерно-техничесêие решения, принимаемые на любых уровнях, вêлючая орãаны власти, предусматривающие в êонечном счете обеспечение эê олоã ичесê ой безопасности настоящеãо и будущих поêолений человечества, моãут быть эффеêтивными тольêо на основе знания эêолоãии. Таêим образом, эêолоãия – это часть профессиональной подãотовêи специалистов любых отраслей, êоторые отнюдь не становятся эêолоãами-профессионалами, но должны принимать эêолоãичесêи безопасные решения на своих рабочих местах.

С друãой стороны, вопросы эêолоãии должны излаãаться инженерам и технолоãам на понятном им языêе. Фундаментальные заêоны, термины, понятия эêолоãии êаê биолоãичесêой науêи целесообразно давать с учетом êонêретной профессии обучаемых.

Взаимодействие природы и общества – совоêупность тесно связанных между собой химичесêих, энерãетичесêих, информационных и друãих процессов. В данной êниãе это взаимодействие рассматривается преимущественно с позиций химии. Поэтому один из разделов êниãи в соответствии с базовой проãраммой êурса теоретичесêих основ охраны природы назван "Химия оêружающей среды". Весь теêст остальных разделов таêже рассматривается сêвозь призму химичесêих науê.

4

Содержание êниãи отвечает требованиям Государственноãо образовательноãо стандарта высшеãо профессиональноãо образования для направления 553500 "Защита оêружающей среды"

иориентировано преимущественно на специальности 352700 "Охрана оêружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" и 330200 "Инженерная защита оêружающей среды", независимо от êонêретных отраслей промышленности. Поэтому в êниãе представлен в основном необходимый и достаточный для любоãо инженера фундаментальный материал из области общей эêолоãии и управления êачеством оêружающей среды.

Вразделах êниãи, посвященных общей эêолоãии, рассматриваются неêоторые химичесêие аспеêты воздействия эêолоãичесêих фаêторов на орãанизм. В êниãу вêлючен раздел, связанный с управлением êачеством оêружающей среды в части, êасающейся реãламентации поступления вредных химичесêих соединений в почву, воду и атмосферу и их содержания там, в том числе с учетом их переноса, рассеивания

ипреобразования.

Принципиальная позиция автора состоит в том, что инженерная и санитарная охрана оêружающей среды основаны на фундаментальном заêоне эêолоãии – заêоне лимитирующеãо фаêтора, значимость êотороãо сопоставима со значимостью таêих фундаментальных заêонов физиêи, êаê заêон сохранения массы и второе начало термодинамиêи.

В целом содержание êниãи ориентировано на базовую проãрамму êурса теоретичесêих основ охраны оêружающей среды для химиêо-технолоãичесêих специальностей высших учебных заведений. Книãа может быть использована для подãотовêи баêалавров, инженеров и маãистров по охране оêружающей среды.

Автор блаãодарен профессору В. А. Исидорову (Санêт-Пе- тербурãсêий ãосударственный университет) за любезный просмотр и редаêтирование раздела "Химичесêие превращения веществ в атмосфере" (ãл. 3).

Автор будет признателен за все замечания и предложения в адрес данной êниãи.

5

Введение. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС

ИЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

История человечесêоãо общества – это история природопользования, т. е. утилизации природных тел и явлений (природных ресурсов) на уровне êаê отдельноãо индивидуума, таê и более или менее êрупных общественных ãрупп. В отличие от любых друãих живых орãанизмов, таêже пользующихся природными ресурсами, человеêу присуще волевое, разумное начало, связанное с целенаправленным преобразованием оêружающей еãо среды.

Все процессы, происходящие на нашей планете, êаê природные, таê и антропоãенные, по сути своей представляют движение химичесêих элементов, преобразование их соединений. Химичесêое единство живоãо (орãанизм) и неживоãо (среда) четêо поêазано êрупнейшим ãеохимиêом современности В. И. Вернадсêим. Возниêновение жизни из неживоãо (êосноãо) вещества было химичесêим процессом, êоторый осуществлялся в строãо определенной последовательности и заêономерности.

Живой орãанизм (и в частности, человеê) в своей деятельности использует и преобразует природные химичесêие соединения. Извлечение орãанизмом энерãии, аêêумулированной друãими живыми орãанизмами, в процессе использования этих орãанизмов в êачестве пищи или топлива – суть физиêохимичесêие процессы, связанные с радиêальной трансформацией вещества. Орãанизм, êаê сложно орãанизованная совоêупность химичесêих соединений и происходящих в нем биохимичесêих процессов, может осуществлять обмен веществом с оêружающей еãо средой (тоже совоêупностью химичесêих соединений) тольêо при определенных условиях – при соответствии ассимилируемых им веществ тем биохимичесêим процессам и струêтурам, êоторые в ходе эволюции и êорреêтировêи (отбора) сформировались и приобрели способность передаваться от предêов ê потомêам.

Воздействие человеêа на оêружающую еãо природную среду сопровождалось, êаê известно, созданием и совершенствованием орудий труда и процессов производства. Это позволило человеêу в относительно êоротêие сроêи освоить праêтичесêи всю территорию планеты, проãрессивно вовлеêать в использование новые, ранее недоступные ресурсы, одновременно создавая новые орудия труда и радиêально преобразуя природу. Научнотехничесêий проãресс превратил примитивное устройство для получения оãня трением в современные химичесêие êотлы и

6

атомные элеêтростанции и в êонечном счете привел ê научнотехничесêой революции (НТР) – êачественному изменению производительных сил на основе превращения науêи в ведущий фаêтор развития общества и в непосредственную производительную силу. Таêим образом, НТР – это êоренной переворот

впроизводительных силах общества при опережающей роли науêи, но одновременно и êоренной переворот в химии оêружающей природной среды. Охота и собирательство существенно не влияли на ход природных физиêо-химичесêих процессов на Земле, а современное вовлечение в использование масс вещества, добываемоãо из недр, неизбежно сопровождается в ãлобальных масштабах трансформацией одних химичесêих соединений

вдруãие, êонверсией природной среды. В силó заêона сохране-

ния массы новые соединения остаются в пределах планеты, но мноãие из них не соответствóют эволюционно выработанным биохимичесêим процессам, что дает основания считать это "заãрязнением" среды.

Воздействие человеêа на природу Земли сводится ê четырем ãлавным формам:

изменение струêтуры земной поверхности (распашêа земель, ãорнодобыча, вырубêа лесов, осушение болот, создание исêусственных водоемов и водотоêов и т. п.);

изменение химии природной среды, êруãоворота и баланса веществ (изъятие и переработêа полезных исêопаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полиãонах, в атмосферном воздухе, водных объеêтах);

изменение энерãетичесêоãо (в частности, тепловоãо) баланса в пределах êаê отдельных реãионов земноãо шара, таê и на планетарном уровне;

изменения в составе биоты (совоêупности живых орãанизмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания друãих видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродуêция, аêêлиматизация).

Природные ресурсы – это совоêупность естественных тел и явлений, êоторые общество использует в своих целях в настоящее время или сможет использовать в будущем.

Существует мноãо êлассифиêаций природных ресурсов, основанных на различных целевых подходах ê их эêсплуатации. Ресурсы êлассифицируют с точêи зрения их доступности (реальные и потенциальные), происхождения (природные, антропоãенные), химичесêой природы (орãаничесêие, минеральные), по принадлежности ê тем или иным êомпонентам природы (земельные, водные, исêопаемые, растительные, в том числе лесные), по назначению (производственные, научные, эстетичесêие, реêреационные), по сфере использования (энерãетиче-

7

сêие, сырьевые, пищевые). Ресурсы делят таêже на первичные (непосредственно добываемые в природе) и вторичные материальные (поддающиеся утилизации побочные продуêты различных отраслей). Назовем таêже эêолоãичесêие ресурсы – êачество оêружающей среды, соответствующее требованиям человечесêоãо орãанизма.

В связи с нарастающими темпами использования природных ресурсов возниêла проблема их исчерпаемости. Поэтому для инженеров и эêономистов предприятий важное значение имеет êлассифиêация, позволяющая оценить природные ресурсы с точêи зрения их исчерпаемости и возобновимости.

На первом уровне êлассифиêации (рис. 1) все ресурсы можно разделить на неисчерпаемые и исчерпаемые. К неисчерпаемым ресурсам относятся преимущественно процессы

иявления, внешние по отношению ê нашей планете или присущие ей êаê êосмичесêому телу. Прежде всеãо – это ресурсы êосмичесêоãо происхождения, в частности энерãия солнечноãо излучения, энерãия движущеãося воздуха, падающей воды, морсêих волн, течений, а таêже энерãия приливов и отливов. Производными от êосмичесêих ресурсов являются ресурсы êлиматичесêие, ê числу êоторых (êроме названных выше солнечноãо излучения и ветра) относятся и атмосферные осадêи. Разумеется, эти ресурсы являются неисчерпаемыми лишь поêа

ипосêольêу существует Солнечная система.

Рис. 1. Классифиêация природных ресóрсов по их исчерпаемости и возобновимости

8

К исчерпаемым ресурсам относятся все природные тела (живые и êосные), находящиеся в пределах земноãо шара êаê физичесêи êонечноãо, имеющеãо êонêретную массу и объем природноãо тела. В состав исчерпаемых ресурсов входят животный и растительный мир, минеральные и орãаничесêие соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные исêопаемые). Все исчерпаемые ресурсы моãут быть далее êлассифицированы по их способности ê самовосстановлению. Например, ресурсы животноãо и растительноãо мира, безусловно, являются возобновимыми , посêольêу способны самовоспроизводиться за счет обменных процессов. На Земле обитает по разным оценêам от 1,5 до 5 млн. видов живых орãанизмов, из êоторых не менее 80 % приходятся на животных, а из последних ориентировочно 70–75 % составляют беспозвоночные, в основном насеêомые. Но соотношение' биомасс животных и растений обратное: биомасса животных не превышает 1 % от биомассы растений.

Взаимоотношения человеêа и живых орãанизмов сложны и разнообразны. В общем случае воздействие человеêа на живую природу можно свести ê трем основным направлениям. Во-первых, растения и животные служат для человеêа источниêом пищи, одежды (вêлючая меха и волоêна), техничесêоãо сырья, топлива, предметов росêоши, и человеê постоянно добывает их, уменьшая их численность и биомассу. В ряде случаев растения, животные, а таêже миêроорãанизмы оêазываются нежелательными, являясь сорняêами в сельсêом хозяйстве, переносчиêами или возбудителями заболеваний или вредителями. Достаточно вспомнить эпидемии чумы, сибирсêой язвы, холеры или массовые размножения неêоторых насеêомых (саранчи, êолорадсêоãо жуêа, сибирсêоãо шелêопряда и др.), после êоторых имели место потери урожая сельсêохозяйственных êультур и древесины.

Во-вторых, массовая ãибель животных вызывается широêим прониêновением химии в процессы природопользования, в частности химизацией сельсêоãо и лесноãо хозяйства. Для удобрения земель, уничтожения вредителей, переносчиêов и возбудителей заболеваний используются ныне десятêи тысяч специально синтезированных орãаничесêих и неорãаничесêих соединений химичесêих элементов на основе серы, хлора, фосфора, мышьяêа, ртути. Суть химичесêой защиты растений заêлючается в целенаправленном изменении химии оêружающей среды для нежелательных орãанизмов (заãрязнении среды для

Очень часто в êлассифиêациях используется слово "возобновляемые", совершенно неприемлемое, посêольêу в данном случае оно подразумевает вопрос "êем?"

9

них), но при этом неизбежны побочные эффеêты – отрицательное воздействие на весь êомплеêс живых орãанизмов, вêлючая совершенно безвредных, а таêже на человеêа.

Эêсплуатация одних видов животных и растений и целенаправленное уничтожение друãих (считающихся вредными) снижает их численность вплоть до полноãо уничтожения на больших площадях.

В-третьих, следует иметь в виду, что все живые орãанизмы существуют в виде специфичесêих ãруппировоê (популяций, о êоторых речь далее) в определенных местах обитания – природных системах, ãде физичесêая и химичесêая среда соответствует их биохимичесêим требованиям. Воздействие общества на природные системы в форме вырубêи лесов, ãидротехничесêоãо, ãородсêоãо и промышленноãо строительства, распашêи целинных степей, отêрытой добычи полезных исêопаемых приводит ê исчезновению мест обитания животных и растений.

Эêсплуатация ресурсов живой природы (в первую очередь, растительноãо и животноãо мира) ведет ê тому, что темпы восстановления их численности отстают от темпов эêсплуатации (т. е. изъятия биомассы). Тем самым исчерпаемые ресурсы, несмотря на способность ê восстановлению, превращаются в исчерпанные. За последние 370 лет, по неêоторым данным, с лица Земли исчезло 130 видов птиц и млеêопитающих, а сотни видов вписаны в Красную êниãу – сêорбный перечень видов, находящихся под уãрозой исчезновения. При этом численность неêоторых видов составляет ныне лишь сотни пар или даже десятêи особей. Мноãие сохранились тольêо в зоопарêах.

Утрата любоãо, даже самоãо бесполезноãо, на первый взãляд, вида означает необратимое обеднение ãенетичесêоãо фонда планеты.

К исчерпаемым невозобновимым ресурсам относятся ресурсы недр планеты, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (ãранит, мрамор и т. п.), а таêже энерãоносители (нефть, ãаз, êаменный уãоль). Ведь их можно использовать тольêо одноêратно, и способностью ê самовосстановлению они не обладают. Они образовывались в течение сотен миллионов лет в прошлые ãеолоãичесêие эпохи, вêлючая те времена, êоãда на Земле происходили сложные элеêтрохимичесêие, вулêаничесêие, теêтоничесêие процессы. Каменный уãоль, например, – это продуêт фотосинтеза растений прошлых ãеолоãичесêих эпох (мезозоя). Сеãодня праêтичесêи нет условий для аналоãичных процессов, но даже если допустить, что процессы минералообразования происходят

10

и в настоящее время, то их темпы несоизмеримо малы в сравнении с темпами изъятия и преобразования обществом.

Темпы эêсплуатации ресурсов недр постоянно возрастают. Есть данные, что за столетие (1880–1980 ãã.) ãодовое потребление уãля, железа, марãанца, ниêеля увеличилось в 50–60 раз, вольфрама, алюминия, молибдена, êалия – в 200–1000 раз. Предполаãалось, что при сохранении темпов потребления запасов алюминия хватит на 570 лет, железа – на 150 лет, цинêа – на 232 ãода, свинца – на 19 лет*. В 1990 ã. мировой объем потребления металлов в целом оценивался примерно в 2,5 млрд. т, но ê оценêам сроêов их исчерпания стали подходить более осторожно, имея в виду отêрытие новых месторождений, использование таê называемых "бедных" руд. Правда, разработêа вновь отêрытых месторождений связана с определенными эêономичесêими проблемами, а использование руд с низêим содержанием полезных êомпонентов ведет ê резêому возрастанию объема отходов. За период 1970–1989 ãã. в мире сожжено 72 млрд. м3 нефти, а ее добыча в 1989 ã. составила 3,4 млрд. м3. Потребление êаменноãо уãля за этот же период составило 90 млрд. т, а природноãо ãаза – 1100 трлн. м3. Сроê исчерпания известных запасов êаменноãо уãля в 1970 ã. оценивался в 2300 лет, а в 1989 – уже оêоло 400 лет (в среднем). Но для ãаза эти поêазатели составляли соответственно 38 и 60 лет**. Однаêо, даже если блаãодаря научно-техничесêому проãрессу будут внесены существенные êорреêтивы в уêазанные сроêи, суть дела не меняется: фаêт исчерпания ряда месторождений, причем наиболее доступных, уже налицо.

Особую êатеãорию с точêи зрения исчерпаемости и возобновимости представляют собой земельные и лесные ресурсы. Почва – основа всех материальных блаã, боãатство, от êотороãо зависит блаãосостояние человеêа. Главным свойством почвы является ее плодородие, т. е. способность производить урожай растений. Почва представляет собой естественно-историчесêое биоêосное тело, возниêшее в результате физичесêоãо, химичесêоãо и биолоãичесêоãо выветривания ãорных пород в обстановêе различноãо êлимата, рельефа и в условиях земной ãравитации. Почвообразовательный процесс длителен и сложен. Он продолжается непрерывно, но известно, что слой черноземноãо ãоризонта толщиной 1 см образуется примерно за столетие. Утрачен же

* См., например, Олдаê П. Г. Современное производство и оêружающая среда. М.: Науêа, 1979. С. 37.

** Медоуз Д. Х. и др. За пределами роста. М.: Изд. ãруппа "Проãресс", "Панãея", 1994. С. 84–104.

Пр и м е ч а н и е . Оценêи использования нефти в этой êниãе приведены

вбаррелях; 1 нефтяной баррель соответствует 159 л.

11

он может быть за ãораздо более êоротêий сроê – от несêольêих лет до несêольêих часов. Неправильная обработêа почвы, эêстенсивное сельсêое хозяйство (повышение продуêции сельсêоãо хозяйства не за счет повышения урожайности, а за счет вовлечения новых земель), вырубêа лесов ведут ê интенсивным процессам водной и ветровой эрозии (от лат. эродере – разъедать). Кроме тоãо, земельные уãодья, вêлючая самые ценные – пашню, моãут исчезать в результате друãих видов природопользования. Таêим образом, будучи в принципе возобновимым ресурсом, почва может восстанавливаться (или по êрайней мере не разрушаться) тольêо при условии жестêо реãламентированноãо бережноãо использования. Это обстоятельство дает основания оценивать ее êаê относительно возобновимый ресурс. Отметим, что из общеãо земельноãо фонда планеты, равноãо 149 млн. êм2, лишь 13 % составляет земледельчесêая площадь и 27 % приходится на травянисто-êустарни-êовые пастбища и луãа. Средняя обеспеченность пахотными землями составляет в России чуть более 0,8 ãа/чел. и имеет тенденцию ê снижению.

К относительно возобновимым ресурсам необходимо отнести и лесные ресурсы, в частности древесину.

Древесина – совоêупность полимеров растительноãо происхождения, êаê ресурс, способный ê самовосстановлению в процессе роста древесных растений, является возобновимым, но исчерпаемым. Суммарные запасы древесины, например, на территории России (самой боãатой лесами страны мира) по последним данным оцениваются в 74 109 м3 *. Средний ãодичный прирост древесины оценивается в 970 106 м3, а ежеãодный объем вырубаемой древесины – менее, чем в 400 106 м3. Следовательно, ежеãодно используется не более половины тоãо, что прирастает, наêапливается. Казалось бы, ниêаêих проблем с древесным сырьем быть не должно. Но приведенные данные относятся ê суммарному запасу и приросту, в êоторый входит то, что наêапливается êаê в хвойных, таê и в лиственных, êаê в спелых, таê и в неспелых (вêлючая молодняêи), êаê в доступных, таê и в недоступных для заãотовêи лесах. Но для лесоперерабатывающих отраслей до сих пор предпочтительна древесина хвойных пород (ель, сосна, êедр), причем не любая, а лишь таêая, êоторая отвечает определенным техничесêим требованиям, т. е. таê называемая деловая, товарная. Но приращение именно таêой древесины отстает от темпов ее изъятия. Возобновление леса после рубêи в большинстве случаев происходит через смену хвой-

* Страхов В. В. и др. Лесной фонд России. Справочниê. М.: ВНИИЦЛес-

ресурс, 1999. 649 с.

12

ных пород лиственными в течение мноãих десятилетий. Таêим образом, даже при сохранении и наêоплении обще-

ãо запаса древесины в лесах, деловая, требующаяся производству древесина оêазывается исчерпаемым и лишь относительно возобновимым ресурсом. Посêольêу, однаêо, научнотехничесêий проãресс направлен на освоение и использование любой древесины в промышленности, острота проблемы может быть снижена. При всем сêазанном следует иметь в виду двойственную природно-ресурсную сущность лесов, являющихся одновременно источниêами (производителями) сырья и средообразующим фаêтором ãлобальноãо значения. Поэтому эêсплуатация лесов для получения древесины должна в обязательном порядêе (т. е. на основании заêонодательства) учитывать êосмичесêую, почво- и водозащитную, êлиматообразующую, реêреационную и друãие эê олоã ичесê ие фунêции лесных систем.

Особое положение имеют два важнейших природных тела, являющихся не тольêо природными ресурсами, но и одновременно основными составляющими среды обитания жизни: атмосфера и ãидросфера. Формально оба эти тела являются неисчерпаемыми, посêольêу в силу чисто физичесêих причин на нашей планете возможно строãо определенное êоличество вещества в одном из трех аãреãатных состояний – твердом, жидêом и ãазообразном. Исчезновение воды в том или ином реãионе (пересыхание реê, образование пустынь на месте морей, исчезновение, в частности, Аральсêоãо моря) не означает, что воды стало меньше: она просто перемещается в друãие места, пополняя Мировой оêеан, запасы влаãи в атмосфере и т. п.

Вместе с тем запасы пресной воды, приãодные ê использованию, составляют оêоло 2,5 % ее общеãо объема, две трети из êоторых лоêализованы в ледниêах и снежном поêрове. Пресная же вода, образующая ãодовой стоê, из-за разбавления в ней промышленных и бытовых сточных вод праêтичесêи не приãодна ê использованию без специальной обработêи: очистêи или водоподãотовêи. Это справедливо и для атмосферноãо воздуха, êоторый в ряде ãородов и промышленных центров сильно заãрязнен, и содержащиеся в нем примеси оêазывают вредное воздействие на людей и друãие живые орãанизмы.

Таêим образом, будучи неисчерпаемыми в ê оличест - венном отношении, атмосферный воздух и вода являются исчерпаемыми ê ачественно, по êрайней мере лоêально.

В веê научно-техничесêой революции человечество начало осваивать почти все доступные ему возобновимые и невозобновимые ресурсы. При этом значительная часть невозобнови-

13

мых ресурсов уже использована. Во мноãих странах неêоторые возобновимые ресурсы (древесина, ãидроэнерãия, пресная вода) используются праêтичесêи полностью.

Нарастающие темпы индустриализации связаны с численным ростом населения. К 1900 ã. численность населения достиãла 1,6 млрд. чел. при ежеãодном приросте 0,5 % и времени удвоения 140 лет. Но в 1970 ã. население мира достиãло 3,6 млрд. чел., а прирост увеличился до 2,1 % в ãод. Считается, что это был "сверхэêспоненциальный" рост, посêольêу темпы роста возрастали, а темпы смертности уменьшались. С 1971 по 1991 ãã. смертность продолжала падать, но при этом уменьшалась и рождаемость. Численность народонаселения выросла с 3,6 до 5,4 млрд., т. е. ежеãодный прирост упал с 2,1 до 1,7 %, что соответствует времени удвоения, равному 40 ãодам*. 11 июля 1987 ãода родился пятимиллиардный житель планеты**, а в 2000 ã. численность достиãла 6 млрд. чел. Дальнейшие проãнозы роста численности существенно варьируют, но в первой четверти XXI веêа численность населения будет возрастать и может достиãнуть, соãласно разным сценариям (моделям), 8–12 млрд. чел.

Есть расчеты, соãласно êоторым суточный расход энерãии в êаменном веêе составлял примерно 16,8 103 êДж на человеêа, в эпоху животноводства и земледелия – 50,2 103, в индустриальном обществе – 293,3 103, а в настоящее время в развитых странах достиã (964–1047) 103 êДж на человеêа3*.

По сравнению с ростом населения, потребление энерãии и материалов в XX в. происходило опережающими темпами, и эта тенденция сохраняется в нашем веêе.

Таêим образом, вмешательство людей в естественные природные процессы резêо возрастает и может способствовать изменению режима ãрунтовых и подземных вод в целых реãионах, поверхностноãо стоêа воды, струêтуры и состояния (плодородия) почв, интенсифиêации их эрозии, аêтивизации ãеохимичесêих и химичесêих процессов в атмосфере, ãидросфере, литосфере, изменению маêроêлимата и т. д. Современная деятельность, например строительство ãидротехничесêих сооружений, шахт, рудниêов, дороã, сêважин, водоемов, дамб, деформация суши ядерными взрывами, строительство ãиãантсêих ãородов, обводнение и озеленение пустынь и мноãое друãое, уже вызывает подобные процессы.

* Медоуз Д. Х. и др. За пределами роста. М.: Изд. ãруппа "Проãресс", "Панãея", 1994. С. 28, 41–42, 188–192.

** "Известия", 1987, 13 июля.

3* Реймерс Н. Ф. Надежды на выживание человечества. Концептуальная эêолоãия. М.: Изд. центр "Россия молодая", 1992. 365 с.

14

Численность народонаселения, промышленное производство, потребление природных ресурсов, а следовательно, и заãрязнение оêружающей среды возрастают эêспоненциально, причем считается, что эêспоненциальный рост производства – это движущая сила мировой эêономиêи, развитие êоторой таê или иначе направлено ê физичесêим пределам нашей планеты. О реально существующих пределах возможностей Земли и развития общества впервые заãоворили в 1972 ã. Это вызвало резêие возражения мноãих ученых и специалистов мира*. Однаêо физичесêая êонечность массы планеты и составляющих ее хараêтеристиê (площади поверхности, запасов химичесêих элементов в виде природных ресурсов) – объеêтивная реальность. Поэтому объеêтивной реальностью является и необходимость не тольêо рациональноãо использования природных ресурсов, но и самооãраничения роста числа людей-потреби-телей. Разумеется, речь не должна идти о êаêих-либо насильственных действиях в отношении населения, хотя таêие "теории" о необходимости силовоãо воздействия на население ãолодающих и нищих народов с целью еãо снижения уже в первой четверти XXI веêа имеют место**.

В 1990 ãоду Г. Дэйли сформулировал три правила-импе- ратива оптимизации использования природных ресурсов и сохранения êачества оêружающей среды:

–для возобновимых ресурсов темпы потребления не должны превышать темпов их самовосстановления;

–для невозобновимых ресурсов темпы потребления не должны превышать темпов их замены возобновимыми ресурсами, и общество должно вêладывать часть средств, например от эêсплуатации исêопаемых энерãоносителей, в разработêу возобновимых источниêов энерãии;

–для заãрязняющих веществ предельная интенсивность их поступления в природную среду не должна превышать темпов их переработêи и обезвреживания в природных водных и наземных эêосистемах3*.

Созданы êомпьютерные модели ("сценарии") дальнейшеãо (до 2100 ãода) развития общества при разных вариантах стабилизации численности населения, объемов промышленных производств, создания эêолоãичесêи чистых технолоãий, снижения эрозии почв, повышения эффеêтивности использо-

* Meadows D. H. at al. The Limits of Growth. New York: Universe Books, 1972.

** Зубаêов В. Дом Земля. Контуры Эêоãеософсêоãо мировоззрения.

СПб., 2000, 112 с.

3* Daly H. Towards Some Operational Principles of Sustainable Development. Ecological Economics, 1990. 2.

15

вания природных ресурсов и др.* Разумеется, эти сценарии – не доãмы, и построения их авторов не означают, что будет именно таê, а не иначе, хотя сути дела это не меняет, и объеêтивные социально-эêолоãо-эêономичесêие реалии автоматичесêи заставят Ч Е Л О В Е К А Р А З У М Н О Г О использовать разум, чтобы в историчесêом будущем выжить на нашей планете.

Сеãодняшний специалист-ресурсопользователь не может не осознавать следующее. Использование человеêом êаê частью природы друãих ее составляющих и преобразование природной среды в интересах общества неизбежны и заêономерны, таê êаê они осуществляются в силу действия êаê заêонов природы, таê и социальных заêонов развития общества. Тем самым научно-техничесêий проãресс не есть нечто чуждое природе, противоречащее ей. Наоборот – это один из последовательных и заêономерных процессов ее эволюции. Но при этом заêономерны и возниêающие эêолоãичесêие и ресурсные проблемы.

Следовательно, человечесêое общество обязано уметь оценить пределы допустимых физичесêих, химичесêих струêтурных изменений в природе и не переступать эти пределы. Совершенно очевидно, что эта задача решается на основе дальнейшеãо научно-техничесêоãо проãресса, вêлючающеãо êорреêтировêу и преобразование принципов, способов и техниêи природопользования. Поэтому охрана природы, обеспечение соответствия ее химии требованиям жизни в настоящем и будущем представляет собой задачу ответственных эêолоãичесêи ãрамотных профессионалов на их рабочих местах.

* Медоуз Д. Х. и др. За пределами роста. М.: Изд. ãруппа "Проãресс", "Панãея", 1994. С. 304.

16