Лекция № 10: ПРИРОДНАЯ СРЕДА КАК ОСНОВА ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ. УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДНЫМИ РЕСУРСАМИ

Цель: Изучить основные направления и задачи охраны природы и рационального природопользования.

План:

1.     Характеристика природных ресурсов Земли: литосферы, гидросферы и атмосферы.

2.     Основные законы природопользования.

3.     Основные принципы охраны среды жизни

4.     Закономерности системы «человек-природа»

5.     Рациональное природопользование, малоотходные и безотходные технологии.

6.     Использование альтернативных экологически чистых источников энергии как компоненты устойчивого развития экосистем и общества.

1.     Характеристика природных ресурсов Земли: литосферы, гидросферы и атмосферы. Классификация природных ресурсов

Многочисленные аспекты кризиса окружающей среды включают в себя в качестве одного из ключевых проблему ограниченности некоторых ресурсов, под которыми пони­маются компоненты окружающей человечество среды, ис­пользуемые для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества (ресурсы животного мира, зе­мельные, лесные, водные, рекреационные, эстетические и др.).

Естественные (природные) ресурсы подразделяют на две группы — неисчерпаемые и исчерпаемые; последние, в свою очередь, делят на невозобновимые и возобновимые.

Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы — коли­чественно неиссякаемая часть природных ресурсов (сол­нечная, гравитационная, геотермальная, ветровая энер­гия, а также энергия океанических волн, текущей воды). Иногда сюда относят атмосферу и гидросферу, хотя при значительном загрязнении их антропогенными токси­кантами они могут переходить в категорию исчерпаемых (возобновляемых).

Исчерпаемые ресурсы - ресурсы, количество кото­рых неуклонно уменьшается по мере их добычи, или изъятия из природной среды.

Возобновимые ресурсы - чистый воздух, вода, плодородная почва, раститель­ность, животный мир.

Невозобновимые ресурсы - ис­копаемое топливо, металлическое минеральное сырье (железо, медь и др.), неметаллическое минеральное сы­рье (глина, песок, фосфаты и др.).

Рекреационные ресурсы - ресурсы, обеспечиваю­щие отдых и восстановление здоровья и трудоспособ­ности человека.

Эстетические ресурсы - сочетание природных фак­торов, положительно воздействующих на духовные бо­гатства людей.

Энергетические ресурсы. Важнейшим фактором, ограничивающим развитие промышленной деятельности человека, является энер­гетический лимит. Рост мирового потребления энергии во времени име­ет экспоненциальный характер (также как и рост чис­ленности населения Земли). Промежуток времени между освоением первых 10% и разработкой последних 10% запаса невозобновимого ресурса называют полезным периодом использования сырьевого источника. Про­веденные расчеты показали, что, например, для газа полезный период продлится 20 - 25 лет, для нефти - 30 - 40 лет, для угля - до 100 лет. Таким образом, в основу своей энергетической стратегии человечество по­ложило явно не тот вариант, который мог бы обеспе­чить достаточно продолжительное стабильное развитие человечества. В настоящее время альтернативным и, возможно, единственным выходом из сложившейся ситуации пред­ставляется разработка неисчерпаемых (и к тому же эко­логически чистых) источников энергии, потенциал которых весьма значителен. Энергетические потоки у зем­ной поверхности характеризуются следующими значе­ниями, ТВт: солнечная энергия - 180 000, диссипация ветровой энергии - 2000, диссипация энергии океани­ческих волн - 1000, гравитационная энергия всех осад­ков - 100, геотермальная энергия - 30, энергия рек - 3, энергия приливов океана - 1.

Минеральные ресурсы. Все возрастающее потребление минерально-сырье­вых ресурсов не оставляет места для оптимистических оценок. В период с 1900 по 1970 г. добыча полезных ископаемых увеличилась в 12,5 раза, а в 2000 г. добыча сырья по срав­нению с 1970 г. увеличилась трехкратно. Сегодня мировых запасов полиметал­лических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, олово, цинк, остается на 30 - 60 лет и менее. Запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья должно хватить на 100 - 300 лет. Запасы нефти, угля и алюминия иссяк­нут предположительно к 2100 г., а в 2300 г. человече­ство станет полным банкротом в области добычи прак­тически всех полезных ископаемых.

Выход из положения может быть только один - бо­лее рациональное использование минеральных ресур­сов. Эту задачу можно решить следующими эффектив­ными методами:

· создание новых высокоэффективных способов гео­логической разведки полезных ископаемых;

· разработка ресурсосберегающих методов добычи;

·  сокращение потерь сырья на всех этапах освое­ния и использования запасов недр, особенно на стадиях обогащения и переработки;

· комплексное использование минерального сырья;

· создание безотходных производств, работающих по замкнутому циклу, что является экологически целе­сообразным;

· создание новых веществ, органический синтез ми­нерального сырья.

Водные ресурсы. Пресная вода яв­ляется достаточно большой редкостью - всего лишь 3% от количества воды в гидросфере. Говоря о воде, доступной человеку для использования, необходимо учи­тывать следующее:

1) суммарный объем вод суши составляет примерно 900 тыс. км³ - 0,07% общего объема воды в гидросфере;

2) 75% пресной воды находится в виде льда;

3)  недопустимо забирать из наземных и подземных источников воды больше, чем ее поступает на сушу еже­годно в виде осадков. Может возникнуть опасность исто­щения региональных запасов воды, -   в   результате фактический  объем  воды, который можно использо­вать, не опасаясь вредных последствий, соответствует количеству атмосферных осадков, формирующих по­верхностный  и  подземный  стоки,   т.е.   всего  лишь около 25 тыс. км³ в год.

Проблема пресной воды заключается также и в том, что ее распределение на планете весьма неравномерно.

Во всех промышленно развитых государствах в це­лях экономии расхода пресной воды ее постоянно очи­щают, пропускают через опреснители и другие устрой­ства водоподготовки (в известной английской шутке говорится, что та вода, которую потребляет англичанин, прошла, как минимум, через семь человек).

Запасы продуктов питания.  Проблема питания - одна из острейших в современ­ном мире, хотя кризисные явления в этой области име­ют достаточно продолжительную историю. Сегодня в развивающихся странах 20% жителей недоедают, 60% страдают из-за недостатка белка в пище.

В сельскохозяйственных целях в мире используются 6 млрд. га земель, площадь сельскохозяйственных уго­дий составляет примерно 4,7 млрд. га, из которых на пашни приходится 1,4 млрд. га. Таким образом, на 1 человека приходится 0,39 га сельхозугодий (по экс­пертным данным, население мира в 1993 г. составило 5,6 млрд. человек).

2. Основные законы природопользования

Природопользование - это теория и практика ис­пользования человеком природной среды и природных ресурсов; сфера общественно-производственной деятельности, направленной на удов­летворение потребностей человека в качестве и разно­образии окружающей среды, на улучшение использования естественных ресурсов биосферы.

Выделяют два типа природопользования:

Рациональное - это система дея­тельности, направленная на наиболее экономную эксплуа­тацию природных ресурсов, их эффективное воспроизвод­ство с учетом перспективных интересов человечества.

Нерацио­нальное - ведет к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил биосферы, снижению оздоровительных и эстетических качеств среды, т.е. это система деятельности, не обес­печивающая сохранения природно-ресурсного потенци­ала планеты.

1. Закон ограниченности (исчерпаемости) природ­ных ресурсов: все природные ресурсы (и естественные условия) Земли конечны. Эта конечность возникает либо в силу прямой исчерпаемости, либо в результате возму­щения среды обитания, делающейся непригодной для сложившегося хозяйства и жизни человека.

Общепринятое деление природных ресурсов на исчерпаемые и неисчерпаемые является в известном смысле формальным, т.к. основано на сравнении ем­кости природных ресурсов с потреблением их челове­чеством и не учитывает действия правил 1 и 10 процентов, согласно которым порог выхода большин­ства экосистем из стационарного состояния не превы­шает 1 % от потока энергии («нормы» потребления), а порог саморазрушения составляет около 10% от этой «нормы». Более того, как показывают наблюдения, для глобальной энергетической системы выход из стаци­онарного состояния происходит в рамках 0,1 - 0,2% от возмущений общепланетарных процессов, т.е. зна­чительно раньше, чем наступают момент сбоя в дей­ствии принципа Ле Шателье - Брауна и заметные природные аномалии. Таким образом, при отнесении, например, солнечной энергии к неисчерпаемым ресур­сам следует помнить, что энергетику тропосферы нельзя возмущать более, чем на тысячные доли энер­гопотока поглощения атмосферой и земной поверх­ностью.

2. Ограниченность природных ресурсов, включая в это понятие и естественные условия развития челове­чества в историческом процессе, воздействует на про­изводительные силы общества, а через них - на со­циальные отношения. Взаимосвязанность этих про­цессов отражена в законе соответствия между раз­витием производительных сил и природно-ресурс­ным потенциалом общественного прогресса.

Производственные отношения «производственные силы « природно-ресурсный потенциал

Кризисные ситуации возникают при дисбалансе не только в правой, но и в левой половине этой динами­ческой системы. В конечном счете эта динамика слу­жит внешней причиной общественного развития, ко­торое неоднократно подвергалось испытаниям эколо­гическими кризисами.

3. Правило интегрального ресурса, конкурирующие в сфере использования конкретных природных систем отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг дру­гу тем сильнее, чем значительнее они изменяют совме­стно эксплуатируемый экологический компонент или всю экосистему в целом.

4. Закон падения природно-ресурсного потенциала в рамках одной общественно-экономической формации, способа производства и одного типа технологий при­родные ресурсы делаются все менее доступными и тре­буют увеличения затрат труда и энергии на их извлече­ние, транспортировку, а также воспроизводство.

5.  В рамках закона падения природно-ресурсного потенциала действует закон снижения энергетической эффективности природопользования, с ходом исто­рического времени при получении из природных сис­тем полезной продукции на ее единицу затрачивается все больше энергии, а энергетические расходы на жизнь одного человека все время возрастают. Совершенно очевидно, что рост энергетических зат­рат не может продолжаться бесконечно, следовательно, можно рассчитать вероятный момент неизбежного пе­рехода на новые технологии промышленного и сельс­кохозяйственного производства, избежав тем самым теплового (термодинамического) кризиса и ослабив ход современного экологического кризиса.

6.  Из рассмотренного ранее закона оптимальности, утверждающего, что с наибольшей эффективностью система функционирует лишь в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах, вытека­ет правило меры преобразования природных систем. Преобразование природных систем возможно лишь в рамках, ограниченных частными закономерностями и свойствами природных образований.

7.  Закон оптимальности приводит также к правилу (неизбежных) цепных реакций «жесткого» управле­ния природой: «жесткое», как правило, техническое уп­равление природными процессами чревато цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемы­ми в длительном интервале времени.

Действительно, техногенные изменения вызывают дей­ствие закона внутреннего динамического равновесия и зна­чительное увеличение энергозатрат согласно закону сниже­ния энергетической эффективности природопользования.

«Жесткое» техногенное управление природой вызы­вает действие принципа естественности, или правила старого автомобиля, с течением времени эколого-социально-экономическая эффективность технического устрой­ства, обеспечивающего «жесткое» управление природны­ми системами и процессами, снижается, а экономические расходы на его поддержание возрастают.

8. Правило территориального экологического рав­новесия: максимальный эколого-социально-экономический эффект может быть получен при оптимальном со­четании площадей, преобразованных человеком, и ес­тественных экосистем.

Закономерности системы «человек-природа»

Рациональное природопользование, малоотходные и безотходные технологии.

Использование альтернативных экологически чистых источников энергии как компоненты устойчивого развития экосистем и общества.

3. Основные принципы охраны среды жизни

Под охраной среды жизни понимают совокупность мероприятий, направленных на сохранение природы Земли в состоянии, соответствующем эволюционным потребностям современной биосферы и ее живого ве­щества, включая человека. Вне эволюционно соответ­ствующих параметров естественного окружения суще­ствование живого невозможно.

Объективная взаимосвязь природы и человека находит свое отражение в ряде принципов охраны среды жизни, из которых необходимо особо отметить следующие.

1. Закон шагреневой кожи: глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается, что требует от чело­вечества научно-технического совершенствования, на­правленного на более широкое и глубокое использова­ние этого потенциала.

2. Закон неустранимости отходов и/или побочных воздействий хозяйствования. В любом хозяйственном цикле образующиеся отходы и возникающие побочные эффекты неустранимы, они могут быть лишь переведе­ны из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве.

3.  Правило «экологичное - экономично»: экологичное всегда экономно, а потому в конечном счете экономично. Это один из основополагающих принципов охраны природы и среды жизни, т.к. сохранение ресурсов в ко­нечном итоге выгодно в социальном и экономическом отношениях и к тому же оставляет время для кардиналь­ного решения демографических проблем.

4.  Основываясь на фундаментальных законах природы, П. Р. Эрлих сформулировал пять принципов или «железных законов» охраны природы, которые Н.Ф.Реймерс дополнил шестым. Эти принципы должны лежать в основе повсед­невной деятельности каждого человека.

1. В охране природы возможны только успешная обо­рона или отступление. Наступление невозможно: вид или экосистема, однажды уничтоженные, не могут быть восстановлены.

2. Продолжающийся рост народонаселения и охра­на природы принципиально противоречат друг другу.

3. Экономическая система, охваченная манией рос­та, и охрана природы также принципиально противо­стоят друг другу.

4. Не только для всех других организмов, но и для человечества смертельно опасно представление о том, что при выработке решений об использовании Земли надо принимать во внимание одни лишь ближайшие цели и немедленное благо Homo sapiens.

5. Аргументы об эстетической ценности различ­ных форм жизни, о том интересе, который они представляют сами по себе, или призывы к сочувствию по отношению к нашим, быть может, единственным живым спутникам в космосе попадают в уши глухих. Охрана природы должна считаться вопросом благо­состояния и в более далекой перспективе - выжива­ния человека.

6. Не повторяющееся и неповторимое заслуживает особой охраны (принцип уникальности).

4. Закономерности системы «человек-природа»

Система взаимосвязей «человек - природа» в прило­жении к человеку характеризуется типом «потребитель - корм» или, рассматривая человечество в целом, «по­требитель - ресурсы». Разрушая природу, человек выс­тупает в качестве «разумно-неразумного паразита»: дек­ларируемое желание сохранить среду обитания - ра­зумно, вместе с тем, одновременное разрушение отдель­ных экосистем, увеличивающаяся скорость роста человеческой популяции свидетельствуют о неразумном, чи­сто потребительском отношении к этой среде.

1. На предысторической стадии развития люди жили в условиях энергетической недостаточности и, занима­ясь собирательством, были вынуждены охранять огром­ную кормовую территорию, в пределах которой кочева­ли. Переход от собирательства к пастбищно-кочевому скотоводству и подсечно-огневому земледелию харак­теризуется снижением потребности в земле (в пересче­те на прокормление одного человека) и удвоением энер­гозатрат. Сукцессионно зрелые экосистемы, служившие основой для собирательства, постепенно исчезают и сменяются производными ценозами, которые продук­тивнее климаксовых.

Следующий этап исторического развития человече­ства, характеризуемый переходом к пастбищным олигокультурам и земледельческим монокультурам, привел к резкому снижению потребности в земле для прокорм­ления одного человека, очередному удвоению энерго­затрат и дальнейшему сукцессионному омоложению экосистем. Агросистемы постепенно теряют свойства ста­бильности и устойчивости, то же происходит с домашними животными и культурными растениями. Природная среда заменяется квазиприродными образованиями.

Современная эпоха явила собой переход на эксплуата­цию предельно омоложенных экосистем и закономерно от естественного к искусственному плодородию почв. Экосистемные методы допинга с помощью сукцессионного омо­ложения исчерпали себя. В результате энергозатраты уве­личились в среднем в 20 раз. Дальнейшее увеличение вло­жения антропогенной энергии в земледелие с надеждой на возрастание биологической продуктивности ведет лишь к разрушению природных структур, поэтому переход к закрытым системам земледелия, индустриализации сельского хозяйства становится неизбежным.

Таким образом, если в течение длительного времени человечество пользовалось результатами действия пра­вила исторического роста продукции за счет сукцес­сионного омоложения экосистем, то теперь этот путь интенсификации исчерпан. Отсюда следует возможность и необходимость сокращения размеров эксплуатируемых территорий — по мнению некоторых экологов в 10 раз, т.е. доведение полностью искаженной биоты не более чем 1% от площади суши.

2. Историческое изменение связей между природой и человеком приводило одновременно к переменам в приро­де и в формах хозяйства, при этом формы хозяйства меня­лись вследствие тех затруднений, которые вызывались пе­ременами в природе, а перемены в хозяйстве, в свою оче­редь, вызывали цепные реакции перемен в природе. Эта взаимозависимость получила название закона бумеранга, или закона обратной связи взаимодействия человек — биосфера П. Дансеро, или четвертого закона Б. Коммонера: «ничто не дается даром». Закон Дансеро касается главным образом локальных процессов, законы буме­ранга и Коммонера - глобальных явлений. Согласно Б. Коммонеру, «... глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не мо­жет быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возвращено. Платежа по этому векселю нельзя избежать, он может быть только отсрочен».

3. Неизбежность платежей подчеркивается также за­коном незаменимости биосферы, который формулиро­вали многие авторы, в т.ч. и В.И. Вернадский. Одна из формулировок достаточно лаконична: «Биосфера... пред­ставляет собой единственную систему, обеспечивающую устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях». В данном случае выражение «единствен­ную систему» подразумевает под собой единственно возможную жизнеспособную биосистему.

4.  Закон П. Дансеро о необратимости взаимодей­ствия человек - биосфера: возобновимые природные ресурсы делаются невозобновимыми в случае глубоко­го изменения среды, значительной переэксплуатации, доходящей до поголовного уничтожения или крайнего истощения, а потому превышения возможностей их вос­становления.

5. Закон убывающей отдачи А. Тюрго - Т.Мальтуса в современной трактовке гласит: повышение удельного вложения энергии в агросистему не дает адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности.

6. Правило демографического насыщения: в глобаль­ном или региональном масштабе количество народона­селения всегда соответствует максимальной возможно­сти поддержания его жизнедеятельности природными биосистемами.

7. Правило ускорения исторического развития: чем стремительнее под воздействием антропогенных при­чин изменяется среда обитания человека и условия ве­дения им хозяйства, тем скорее по принципу обратной связи происходит перемена в социально-экологических свойствах человека, экономическом и техническом раз­витии общества (перемена может быть как положитель­ной, так и отрицательной).

8.  Правило социально-экологического равновесия: общество развивается до тех пор и постольку, посколь­ку сохраняет равновесие между своим давлением на среду и восстановлением этой среды (природно-естественным и искусственным). Сегодня стало очевидным, что эпоха «независимо­го» от природы, экстенсивно-экспансивного развития человечества окончилась.

9. Принцип культурного управления развитием общества В.Г. Горшкова: религиозно-моральные ка­ноны, обычаи, юридические законы, экономика, куль­тура всегда соответствуют историческому времени и направлены в конечном итоге на поддержание равно­весия между развивающимся обществом и средой его развития.

Ясно, что в современных условиях социально-эко­номическое развитие человечества может быть успеш­ным только в рамках экологических ограничений, кото­рые потребуют существенной переоценки религиозных, нравственных, юридических, культурных ценностей.

Способы охраны природы

Особо охраняемые природные территории (ООПТ) - участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культур­ное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты ре­шениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйствен­ною использования и для которых установлен режим особой охраны. Особо охраняемые природные территории относятся к объектам общенационально­го достояния.

Различают следующие основные категории указанных территорий:

а) государственные природные заповедники, в том числе биосферные;

б) национальные парки;

в) природные парки;

г) государственные природные заказники;

д) памятники природы;

е) дендрологические парки и ботанические сады.

Особо охраняемые природные территории Казахстана

К настоящему моменту в Казахстане имеется 120 ООПТ республиканского значения различного типа, в том числе и так называемые "городские", представленные 5 ботаническими садами и 3 зоопарками. Реальная охрана дикой природы ведется на территориях, имеющих статус юридических лиц: в 10 заповедниках, 8 государственных национальных парках и 2 природных резерватах. Законодательство Казахстана в области ООПТ представлено большим числом документов, однако основным является Закон "Об особо охраняемых природных территориях". Наиболее характерной формой ООПТ для РК являются государственные природные заповедники (ГПЗ). Стержневая идея их создания - сохранение в первозданном виде экосистем и видов, их населяющих.

Первый заповедник в Казахстане ("Аксу-Джабаглы") был создан в 1926 г. В настоящее время их 10: Аксу-Джабаглинский, Алакольский, Алма-атинский, Барсакельмесский, Западно-Алтайский, Кургальджинский, Маркакольский, Наурзумский и Устюртский, Каратауский (2004 г.). В ближайшее время планируется создать Ерейментауский запаведник на базе одноименного государственного национального парка.

Заповедники выполняют свои функции и остаются достаточно надежными убежищами для многих редких и исчезающих видов растений и животных. 

Общая площадь республиканских ООПТ в Казахстане - 13 527,1 тыс. га, ООПТ областного значения занимают 203.9 тыс. га (чуть более 5% от территории страны,  должно быть 6 - 12%).

Для Казахстана наиболее актуально создание системы ООПТ в степной, пустынной и горной зонах, так как эти территории наименее устойчивы к антропогенезу. Но самая острая проблема - охрана Каспия, особенно актуально заповедание Тюленьих островов для сохранения всего комплекса биоты Каспия и в связи с угрозой со стороны корпораций, ведущих добычу углеводородов.

5. Рациональное природопользование, малоотходные

и безотходные технологии

По мере развития современного производства с его масштаб­ностью и темпами роста все большую актуальность приобре­тают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вто­ричные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формули­ровка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо ду­мать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, та­кого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими сло­вами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма слож­ному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство.

Под малоотходным про­изводством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимо­го санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим при­чинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

В соответствии с действующим в РК законодательством предприятия, нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть реконструи­рованы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.

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.

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. Таким образом, 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 РК 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.

6. Использование альтернативных экологически чистых источников энергии как компоненты устойчивого развития экосистем и общества.

Развитие энергетики пока в основном базируется на невозобновляемых источниках энергии – углеродсодержащем или урановом топливе. Экологические недостатки этих источников энергии приво­дят к разработке и все более широкому использованию нетрадиционных (альтернативных) возобновляемых источников энергии. С этой точки зрения перспективной является энергетика, основанная на использовании солнечной энергии, энергии ветра, малых рек, приливов и волн, течений, геотермальной энергии, энергии биомассы и т.п. Пере­чень нетрадиционных возобновляемых источников энергии с развитием науки и технологий непрерывно возрастает. Уже в 1991 г. энер­гия от возобновляемых источников в процентах к общему объему про­изводства энергии составляла в Норвегии - 99%, Австрии - 70, Швейцарии - 62, Португалии - 55, Швеции - 41, Испании - 25.

В настоящее время исследования по использованию солнечной энергии ведутся на всех континентах. В США к 2020 г. предполагают удовлетворить от 10 до 30% своих энергетических потребностей страны за счет солнечных установок, в Японии в 2010 г. - 3%. Национальные программы развития солнечной энергетики приняты в 68 странах.        

Поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности, в 9 тыс. раз больше суммарной энергии, производимой в мире в настоящее время с помощью органических видов топлива и урана. Солнечная энергия обладает рядом преимуществ. Она имеется повсюду, практически неисчерпаема и доступна в одной и той же форме на бесконечно долгий период времени. Чтобы обеспечить свои энергетические потребности в 2100 г., человечеству достаточно использовать меньше 0,1 % падающей на Землю солнечной энергии или сороковую часть солнечной энергии, падающей на пустыни. Однако солнечная энергия обладает низкой плотностью потока (800 - 1000 Вт/м²), ее интенсивность меняется в течение суток, зависит от сезона и т.д. Как падающая, так и рассеянная солнечная радиация относится к прямым видам солнечной энергии Косвенными видами солнечной энергии являются энергия ветра, волн, приливов, тепловые градиенты океана, гидроэнергия и энргия, полученная благодаря фотосинтезу.

Условно можно выделить четыре направления использования солнечной энергии: теплотехническое, фотоэлектрическое, био­логическое и химическое. Теплотехническое направление (солнеч­ное теплоснабжение) основано на нагревании теплоносителей, например воды, обычными или сконцентрированными солнеч­ными лучами в специальных устройствах-коллекторах. Этот способ уже стал находить практическое применение в США, Япо­нии, в южных районах РФ для опреснения и получения горячей воды, обогрева зданий зимой и охлаждения их летом, для сушки различных продуктов и материалов, питания термопреобразователей и т.п. Уже при сегодняшней эффективности солнечныe коллекторы могут оказаться экономически целесообразными вплоть до районов, лежащих на 56-й широте (примерно на широте Москвы). Большое внимание во многих странах уделяется фотоэлектрическому способу использования электрической энергии. К существенному прогрессу здесь привели открытия, сделанные в последние 10 - 20 лет в физике и химии полупроводников. На их основе были созданы фотоэлектрические преобразователи - сол­нечные батареи, которые ныне широко используются на космичес­ких кораблях. КПД батарей составляет 12 -15%, а на лабораторных образцах достигнуты и значительно лучшие результаты (28 - 29 %).

     Одним из наиболее перспективных в будущем представляется процесс разложения воды на водород и кислород под действием солнечной радиации. Дело в том, что запасы воды на Земле практически неограниченны, а водород - это ценный химический продукт, который можно использовать в виде экологически чистого топлива, не дающего вредных отходов. Водород является лучшим топливом из всех известных видов: по теплотворности на единицу массы он в 2,6 раза превосходит природный газ и в 3,3 раза нефть или бензин. Кроме того, по мнению ряда ученых, он может передаваться по трубам на большие расстояния с затратами, близкими к стоимости передачи электрической энергии. Заметим, что вследствие непостоянства потока солнечной энергии, падающей на Землю в течение дня или в разные времена года, приходится использовать аккумуляторы энергии. Таким хорошим аккумулятором может быть сам водород, получаемый при разложении воды.

     Все большее внимание привлекает использование энергии ветра, поскольку в масштабах планеты энергия ветра в 1000 раз превышает гидроэнергию. В Дании в 1997 г. вращались лопасти 4000 электростанций, использующих энергию ветра. Они обеспечивают 3,7% общего объема потребления электроэнергии. Однако к 2050 г. производство электроэнергии на основе энергии ветра, солнца и биогаза должно увеличиться до 50% общего производ­ства. В итоге планируется вдвое уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу. Разработаны ветроустановки мощностью 500 -600 кВт. Стоимость производства ветроэнергии сейчас составляет 20 центов за 1 кВт • ч, ее планируется уменьшить до 4,3 - 4,4 цен­та/кВт-ч, что меньше стоимости производства электроэнергии на АЭС и ТЭС (7 центов за 1 кВт • ч).

Дания является ведущей страной по применению энергии ветра. Национальные программы освоения энергии ветра развернуты так­же и Нидерландах, Канаде, ФРГ, Франции, Швеции, КНР и других странах.

Геотермальная энергетика на базе термальных (горячих подзем­ных) вод развивается достаточно интенсивно в США, на Филип­пинах, в Мексике, Италии, Японии, где построены геотермаль­ные тепловые электростанции. В России большие ресурсы геотер­мальной энергии имеются на Камчатке, Сахалине и Курильских островах, меньшие - на Кавказе. Геотермальная энергия может применяться в сельском (обогрев теплиц) и коммунальном (го­рячее водоснабжение) хозяйствах. К геотермальному водоснаб­жению подключены некоторые населенные пункты Дагестана, Ин­гушетии, Краснодарского и Ставропольского краев, Камчатки.

Океаны содержат огромный потенциал в виде тепловой энергии температурного градиента по глубине толщи воды (радиации, тем­ператур верхнего и нижнего слоев воды), а также энергию океани­ческих течений, морских волн и приливов. В мире наиболее развиты работы по приливным электростанциям (ПЭС). В 1966 г. во Франции построена ПЭС «Ранс», вырабатывающая 500 млн кВт • ч электроэнергии в год, в 1968 г. в России - Кислогубская ПЭС на Кольском полуострове, в 1984 г. - ПЭС в Канаде мощностью 20 MB.

Перспективно производство энергии биомассы, получаемой в результате переработки органических отходов. Разработаны технологии производства биогаза и этанола, которые можно использовать как топливо и компост (органические удобрения) из органических отходов животноводческих комплексов, свинокомплексов, птицефабрик, городских сточных вод, бытовых отходов, отходов деревообрабатывающей промышленности.

          Вопросы для самоконтроля:

1.     Привести классификацию природных ресурсов?

2.     В чем заключается смысл рационального использования природных ресурсов?

3.     Охарактеризуйте основные принципы охраны окружающей среды?

4.     Что включают в себя правила охраны окружающей среды?

5.     Особо-охраняемые природные территории Восточного Казахстана?

6.     Основные перспективы использования альтернативных видов энергии?