Текст книги "Основы геоэкологии"

С точки зрения геоэкологии, под потреблением понимается использование обществом ресурсов экосферы, то есть как физических ресурсов, таких как минеральное сырье, продукты жизнедеятельности биосферы, вода, воздух и пр., так и «услуг» ее систем жизнеобеспечения, таких как поглощение и переработка отходов, или обеспечение основных механизмов биосферы, таких как глобальные биогеохимические циклы. Потребление направлено на удовлетворение материальных и, косвенно, некоторых духовных потребностей. Другое употребляемое понятие для обозначения степени использования ресурсов и систем экосферы – это богатство, или достаток, или уровень жизни.

Потребности людей растут быстрее, чем численность населения. Не будет ошибкой сказать, что если рост населения изменяется в арифметической прогрессии, то соответствующий рост потребления – в геометрической, и потому потребление является очень важным геоэкологическим фактором.

Одним из важнейших показателей экологической нагрузки является произведение численности населения мира на величину потребления природных ресурсов и систем жизнеобеспечения на душу населения. Следовательно, регулирование антропогенного давления на экосферу может проводиться посредством регулирования численности населения или величины потребления, или обоими путями сразу.

Потребление – весьма инерционный фактор, потому что оно основывается на многовековых традициях и его невозможно изменить в одночасье.

Индикатором всемирного потребления и его изменений может быть объем промышленного производства:

Промышленное производство неуклонно росло, а следовательно, увеличивалось и его воздействие на экосферу. Всего за период 1750–1980 гг. его объем вырос в 85 раз, причем в особенности резким был рост во вторую половину XX века. Самым быстрым был прирост промышленного производства за двадцатилетие 1953–1973 гг., когда оно выросло примерно на столько же, насколько оно увеличилось за 150 лет, с 1800 г. по 1950 г. Именно в это двадцатилетие воздействие человека на экосферу впервые принесло серьезные проблемы глобального характера.

Промышленное производство на душу населения возросло за тот же период в 15 раз, а мировое сельскохозяйственное производство на душу населения увеличилось более чем в три раза, или, по объему, примерно в 20 раз, что также указывает на серьезнейшие антропогенные воздействия на экосферу.

Объем мировой экономики, выраженный в стоимости совокупного продукта за год (в долларах США), удваивался в XX в. каждые 20 лет. В ближайшие десятилетия ожидается дальнейшее увеличение совокупного продукта с соответствующим возрастанием нагрузки на экосферу:

Природные ресурсы экосферы подразделяются на невозобновимые (полезные ископаемые), возобновимые (в основном биологические) и «неисчерпаемые» (энергия Солнца, вода, воздух, тепло недр и др.) (рис. 4). К этой же последней категории могут быть отнесены и такие системы жизнеобеспечения, как глобальные биогеохимические циклы основных элементов, глобальный гидрологический цикл, циркуляция атмосферы и океана, процессы синтеза-деструкции органического вещества и пр. Это весьма условное деление. Границы между категориями ресурсов размыты. Эти границы относительны с точки зрения времени. Например, минеральные ресурсы и почвы продолжают создаваться и эволюционировать и в наше время. Вода, в целом возобновимый ресурс, может быть при определенных обстоятельствах невозобновимым ресурсом.

Рис. 4. Основные виды природных ресурсов

Современная промышленность и энергетика основывается в основном на использовании невозобновимых ресурсов, а именно полезных ископаемых, подразделяемых на три основные группы: горючие ископаемые (нефть, газ, уголь и др.), металлы (железо, алюминий, медь и пр.) и неметаллическое минеральное сырье (соединения серы, фосфора, поваренная и другие соли и пр.). Первая группа относится также к категории уничтожаемых ресурсов, а две другие группы – к категории рассеиваемых ресурсов.

Индустриализация резко увеличила добычу и использование полезных ископаемых. Производство стали в мире с начала этого века увеличилось более чем в 70 раз, нефти в 130 раз, алюминия более чем в 1700 раз. Этот интенсивный рост связан главным образом с увеличением доходов на душу населения и повышением уровня потребления в богатых странах и только во вторую очередь с ростом численности населения и потреблением в менее развитых странах, потому что в последних более двух третей семейных доходов идет на питание.

Рост добычи полезных ископаемых в мире приводит к возникновению геоэкологических проблем, связанных: а) с возможным глобальным кризисом вследствие нехватки тех или иных минеральных ресурсов и б) с включением новых, антропогенных потоков в глобальные циклы вещества и энергии, что значительно изменяет системы жизнеобеспечения экосферы.

Суммарная добыча большинства полезных ископаемых за текущие десятилетия намного превысила разведанные запасы к началу этого периода. Тем не менее, запасы почти всех полезных ископаемых за это время выросли благодаря геологической разведке, которая обеспечивает перевод полезных ископаемых из категории ресурсов (то есть материалов, имеющихся в земной коре) в категорию резервов, по западной терминологии, или запасов, по российской терминологии. Резервы (запасы) – это часть минеральных ресурсов, технологически доступных и экономически целесообразных для добычи. Например, производство железа в мире за 1950–1980 гг. составило 11 млрд т, но запасы железа в руде выросли за это время с 19 млрд т до 93 млрд т.

Похоже, что скорость прироста разведанных запасов полезных ископаемых растет быстрее, чем их добыча. За последние 20–30 лет как запасы, так и отношение запасов к ресурсам в мире увеличились. Лишь очень немногие ископаемые обнаруживают уменьшение запасов, то есть превышение скорости их добычи над скоростью прироста запасов. Цены на мировом рынке на минеральное сырье в основном снижаются, что также указывает на изобилие этих товаров, хотя это и не единственный фактор, определяющий цену сырьевых ресурсов.

При современном уровне добычи разведанных запасов цинка, свинца, ртути хватит на 20 лет, нефти будет достаточно на 40 лет, железа, угля, алюминия – более чем на 100 лет, причем эти цифры имеют тенденцию к возрастанию. Последнее обстоятельство позволяет надеяться, что в целом минеральные ресурсы не станут в ближайшие десятилетия основной причиной глобального геоэкологического кризиса.

Важнейшим вопросом потребления является эффективность использования ресурсов. Мы будем обсуждать этот вопрос в следующем разделе, посвященном технологии. Здесь отметим лишь, что потребление различных полезных ископаемых как на душу населения, так и на единицу производимого продукта в последние десятилетия в мире сокращается.

Еще сравнительно недавно, 10–20 лет тому назад, популярной темой в литературе был ожидаемый кризис, вызванный грозящей нехваткой тех или иных минеральных ресурсов. Опасность этого кризиса, по-видимому, отодвинулась, но вопрос не снят полностью с повестки дня, потому что прогнозирование спроса на полезные ископаемые содержит много неопределенностей, и запасы тех видов минерального сырья, которые измеряются десятками лет, не дают оснований для спокойствия.

В особенности этот вопрос важен для энергетики. Посредством сжигания горючих ископаемых в мире производится около 80 % энергии, и нехватка их без соответствующего изменения источников энергии означала бы не кризис, а катастрофу. Тем не менее, к середине 90-х гг. становится ясно, что главным в изменении типа энергетики, то есть в переходе к возобновимым источникам энергии, будет все же не недостаток горючих ископаемых, а угроза системе жизнеобеспечения Земли вследствие неконтролируемого парникового эффекта. Асидификация территорий (см. гл. V.4), также возникающая преимущественно вследствие тепловой энергетики, еще один серьезный фактор в необходимости перехода к возобновимым источникам энергии.

Если иметь в виду столь серьезные глобальные геоэкологические последствия, то возникает не проблема дефицита горючих ископаемых, а вопрос, будут ли все доступные ресурсы горючих ископаемых когда-нибудь сожжены, или экологические ограничения заставят остановить тепловую энергетику, прежде чем будут израсходованы все запасы горючих ископаемых.

Еще более сложны проблемы использования возобновимых ресурсов. В целом в мире их количество и качество сократилось под воздействием деятельности человека. Поскольку важнейший источник возобновимых ресурсов – это фотосинтез, создающий первичное органическое вещество, мы будем обсуждать геоэкологические проблемы, связанные с использованием этих ресурсов, главным образом, в главе, посвященной биосфере (гл. IX). С общесистемной, экосферной точки зрения, потребление человеком биологической продукции превысило пределы, обусловливающие устойчивость экосферы, в частности, вызвало нарушение глобальных и локальных биогеохимических циклов и снижение биологического разнообразия на генетическом, видовом и экосистемном уровнях.

«Неисчерпаемые» природные ресурсы, потребляемые обществом, это в значительной степени ресурсы атмосферы и гидросферы. Потребление этих ресурсов человеком приводит к изменению химического состава атмосферы с соответствующими серьезными последствиями, к ухудшению качества природных вод и трансформации как локальных, так и глобального круговоротов воды. Мы будем обсуждать эти вопросы в последующих главах.

Обсуждая принципиальные вопросы потребления природных ресурсов и экосферных «услуг», нельзя не сказать о различии в уровнях потребления как внутри стран, так и между странами.

Разница в уровнях потребления различных стран очень велика. Например, в развивающихся странах потребление нефти, газа, угля и стали на душу населения на порядок меньше, чем в развитых странах.

Величина валового национального продукта (ВНП) дает определенное представление о разнице в уровнях потребления различных стран. ВНП – это стоимость всей конечной продукции и услуг (за год), произведенных на территории данной страны. В 1993 г. ВНП всех стран мира составил 29 триллионов 135 миллиардов долларов (Мироненко, 1995). Из них на долю США приходится 21 %, Китая – 10 %, Японии – 9 %, Германии – 5 %, Индии – 4 %, Франции – 3 %. ВНП России был 725 млрд долларов, или 2,5 % от общемирового. ВНП развитых и развивающихся стран различаются на порядок величины: в 1991 г. разница на душу населения США и Индии, например, была приблизительно в 20 раз.

Использование ресурсов жителями развитых стран превышает разумные потребности. Подсчитано, что обобщенный уровень потребления среднего жителя Швейцарии приблизительно в 40 раз больше уровня потребления жителя Сомали. Достаточно посмотреть также на огромные, забитые товарами магазины западных стран, чтобы понять, что преобладающая часть этих товаров не может быть раскуплена, и, таким образом, ресурсы, использованные для их производства расходуются впустую. В США только затраты на содержание очень приятных на вид лужаек у каждого дома равны примерно 7,5 млрд долларов в год. В то же время все виды иностранной помощи США составляют около 10 млрд долларов в год. Для сравнения укажем также, что расходы на лужайки на одного жителя США порядка 50 долларов, тогда как весь ВНП на душу населения самой бедной страны мира, Эфиопии, составляет приблизительно 100 долларов в год.

По всей видимости, эту разницу одолеть не удастся. Развитые страны, входящие в Организацию Экономического Сотрудничества и Развития (ОЭСР) пришли к выводу, что страны с низким средним доходом (развивающиеся страны) не смогут сравняться с уровнем стран ОЭСР ни за 40, ни даже за 100 лет. Эта цель недостижима, и, наоборот, различия в имущественном состоянии стран увеличиваются. Было бы очень желательно, чтобы развивающиеся страны хотя бы приблизились к имущественному уровню развитых стран. Возможный путь к этому – в снижении разницы в доходах. Средний годовой доход в странах ОЭСР превышает 21000 долл./чел. Существуют исследования, показывающие, что страны с низким доходом могут достичь уровня дохода в 1500–2000 долларов на человека в год. При таком уровне дохода можно обеспечить около 80 % тех показателей, которые имеют жители стран с доходом 20000 долларов (продолжительность жизни, уровень питания, образования, особенности отдыха и пр.).

Развитые страны не только потребляют больше природных ресурсов, но они также в большей степени используют системы жизнеобеспечения Земли, сбрасывая в воду и воздух на душу населения значительно больше загрязнителей, чем развивающиеся страны.

Неравномерность уровней потребления является отражением как внутринационального, так и международного неравенства и зачастую служит причиной общественной и политической напряженности и конфликтов, то есть фактором глобальной экологической безопасности.

Уже было сказано, что вся сумма воздействий человека на экосферу делится на три основные группы факторов: население, потребление и технология. В предшествующих двух разделах обсуждались две первых группы факторов, тесно взаимосвязанных. В этой книге под выражением «технический прогресс» понимаются процессы совершенствования всего комплекса процессов переработки ресурсов и использования систем жизнеобеспечения Земли в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве, строительстве и на транспорте. Техника, в этом понимании, оказывает серьезное воздейсвие на экосферу и отдельные ее компоненты и процессы.

Человечество перерабатывает примерно 100 гигатонн сырья в год, при этом перемещая в процессе его добычи 1000 гигатонн горной породы. При добыче и переработке сырья используется до 1000 гигатонн воды и энергия мощностью порядка 10 тераватт. Все эти процессы не характерны для природы, они антропогенны: сырье извлекается из невозобновимых ресурсов, не используемых природой; энергия производится благодаря сжиганию горючих ископаемых, не вовлеченных в современные естественные круговороты вещества; вода расходуется на индустриальные процессы, не имеющие аналогов в природе; процессы переработки сырья вызывают загрязнение окружающей среды; продукты технологии, произведенные человеком, выбрасываются на свалки через относительно короткое время после их производства, внося свой вклад в загрязнение экосферы. Человек использует всего лишь 2 % от массы извлекаемого им сырья (и то на относительно короткое время), а остальное идет в отвалы. По сути дела, человечество производит главным образом отходы, и во все увеличивающейся степени, в соответствии с обсуждавшимся ранее ростом производства.

Именно технический прогресс является тем механизмом, который вызывает процессы деградации экосферы. Если объем совокупного мирового продукта вырос в этом столетии в более чем 20 раз, то и масса и объем загрязнений возросли не в меньшей степени. Технический прогресс ХХ века основан на сжигании горючих ископаемых (угля, нефти, газа), что приводит к катастрофическому загрязнению атмосферы Земли с многочисленными и серьезными последствиями, включая глобальное изменение климата.

Но именно технический прогресс привел к синтезу сотен тысяч ранее не существовавших в природе химических веществ, десятки тысяч которых широко используются в различных областях экономики без надлежащего испытания их токсикологических свойств. Многие из этих веществ высоко токсичны как для человека, так и для природных экосистем.

Но именно технический прогресс вызвал к жизни ядерное оружие и использование атомной энергии, без сколько-нибудь достаточного умения контролировать радиоактивные материалы, избегать атомных катастроф и управлять радиоактивным режимом территорий.

Очевидно, что человечеству необходимо в ближайшие десятилетия обеспечить плавный, но быстрый процесс перехода к новым, менее вредным и более управляемым технологиям, обеспечивающим если не хорошее, то хотя бы сносное существование всех людей на Земле.

Вместе с тем технический прогресс часто рассматривается как надежда, благодаря которой можно решить основные геоэкологические проблемы. В самом деле, многие ожидают от техники чуда.

Действительно, техника играла и будет продолжать играть ведущую роль в увеличивающемся обеспечении товарами и услугами все большего количества людей. И в самом деле, техника может решить (или помочь решить) многие экологические проблемы.

При этом проблемы экономии сырья, воды, энергии, материалов на единицу выпускаемой продукции чрезвычайно важны. В этом отношении достигнуты значительные успехи в странах Западной Европы, Японии и стран Юго-Восточной Азии. Меньше достижения в этой области у США, и еще меньшие – у России. Весьма значительны перспективы в области дальнейшей экономии сырья и энергии, вплоть до десятикратной по сравнению с нынешней.

Продолжают разрабатываться и внедряться новые технологические приемы, существенно сокращающие промышленные отходы. За малоотходными технологиями – большое будущее. Не следует все же ожидать чуда и в этой области: чем меньше объем отходов, тем, во-первых, обычно выше их токсичность и, во-вторых, тем выше экономические затраты на единицу сбрасываемых отходов.

Имеется много примеров значительных достижений в промышленности и сельском хозяйстве вследствие разработки и внедрения новых технологий. Построены автомобили, потребляющие вдвое меньше горючего, чем основная масса современных машин. Достигнуты заметные успехи в использовании солнечной энергии. Разработаны и успешно внедряются новые, более экономичные и менее экологически вредные приемы орошения сельскохозяйственных культур. Значительны успехи в развитии биотехнологии для борьбы с загрязнением в сельском хозяйстве и других областях. Развиваются новые отрасли природоохранной промышленности, решающие специфические проблемы загрязнения. Информационные технологии проникают во все области деятельности, включая вопросы, касающиеся лучшего понимания экосферы и управления ею.

Из трех групп антропогенных факторов (население, потребление и технический прогресс), влияющих на состояние экосферы, последняя наиболее эластична. Через нее можно добиться относительно быстрых результатов в управлении сотоянием экосферы. Вместе с тем чисто инженерные решения проблем геоэкологии могут лишь облегчить экологический кризис, оттянуть катастрофическое развитие его отдельных проявлений, но они не в состоянии разрешить его. Главное направление находится все же не в сфере технологии, а в области сочетания факторов «население-потребление». Удачно сказал об этом один из современных американских исследователей: «Если единственный механизм для управления ростом населения – это голод и нищета, то конечным результатом любого инженерного достижения будет увеличение числа людей, живущих в нищете».

Серьезнейшие геоэкологические проблемы вытекают из глобальной ситуации с внешней задолженностью стран. В 1991 г. общая сумма долгов стран мира составила 1,5 триллиона долларов США. В том числе Бразилия, Мексика и Аргентина имели задолженность, соответственно равную 109, 98 и 56 миллиардов долларов. Это огромные суммы, в особенности, если их сравнить с экономической помощью развивающимся странам, составлявшей в то время 55 млрд долларов в год. Даже с учетом капиталовложений частного сектора, общая сумма потока капитала в развивающиеся страны была около 130 млрд в год, или менее 9 % от задолженности. В Латинской Америке и Африке (без Средиземноморья) долги стран превышают половину их ВНП, и даже уплата процентов по долгам составляет 20–30 % экспорта этих стран. Для многих стран уплата по долгам начала превышать приток средств, так что больше средств уходило в развитые станы, чем поступало в виде экономической помощи в развивающиеся. В конце 1980-х гг. результирующая денежного потока была направлена в развитые страны и была равна примерно 50 млрд долларов в год.

Уплата внешнего долга и процентов по нему для большинства развивающихся стран осуществляется во многом за счет распродажи природных ресурсов и, соответственно, посредством потери их природного капитала как вследствие потери природных ресурсов, так и из-за ухудшения состояния окружающей среды в районах их добычи, транспортировки и переработки. К великому сожалению, основной источник валютных доходов нашей страны, в том числе и для уплаты процентов по внешним долгам, это также продажа минерального и биологического сырья за границу. Таким путем теряется наш природный капитал с сопутствующим ухудшением состояния природной среды.

В последние годы отмечается процесс либерализации мировой торговли, основанный на установлении свободного рынка товаров. Это очень сложный процесс, требующий внимательного изучения его глобальных экологических последствий. Можно сказать, однако, что он неизбежно вызывает ускоренную торговлю природными ресурсами по низким ценам, то есть, в конечном итоге, способствует ухудшению состояния экосферы.