Основные формы и методы защиты природной среды и решения экологических проблем

Специфические (т.е. применяемые для решения конкретных экологических проблем) методы и подходы рассмотрены в разделе 3. В данном подразделе вначале проводятся консервативные и активные формы защиты ПС, которые следует рассматривать как ос­новной способ сохранения биологического разнообразия биосферы;

затем будут приведены общие подходы к решению большинства эко­логических проблем современности.

Консервативные формы охраны ПС направлены на сохранение природных объектов особой научной или культурной ценности: ти­пичных или редких ландшафтов, редких геологических образова­ний, исчезающих или редких животных и растений и т.д. К ука­занным формам относятся заповедники и заказники, природные парки, памятники природы и национальные парки. Заповедники и заказники - это участки территории (акватории), на которых запрещена (в заповедниках) всякая хозяйственная деятельность, а в заказниках временно или постоянно для сохранения одного или нескольких видов запрещены отдельные виды деятельности. В природных парках помимо заповедных зон допускается агрохозяйственные зоны. Памятники природы - относительно небольшие участки, имеющие особое научное, культурное или социальное значение (отдельные деревья, рощи, парки, пещеры, водопады и т.д.). Национальные парки - это обширные территории, включающие природные ландшафты с естественной флорой и фауной, в ко­торых массовый отдых людей организован таким образом, что иск­лючается возможность негативного воздействия на природу. Такие парки в США функционируют более 100 лет, привлекая миллионы отдыхающих ежегодно. В РФ планируется создание 17 национальных парков, в том числе и на озере Селигер.

Способствует сохранении биологического разнообразия изда­ваемая в РФ "Красная книга", которая содержит систематизиро­ванные сведения, о 5 категориях видов: 1) исчезающих; 2) нахо­дящихся под угрозой исчезновения: 3) редких видов, встречаю­щихся в таком небольшом количестве, что каждая серьезная опас­ность угрожает существованию вида; 4) мало известных (недоста­точно изученных) и 5) восстановленных видах.

Активной защитой ПС традиционно занимались и занимаются биологи, а в последние 30...40 лет и инженеры. Биологи немало сделали для охраны и спасения исчезающих видов; почвоведы и агрономы, решая проблему обеспечения человечества продуктами питания, добились существенных успехов. Так, они успешно восс­танавливают популяции резко поредевших от перепромысла соболей и бобров. В северо-восточной тундре РФ в последнее десятилетие ими восстановлен ареал обитания овцебыков (животных), идеально приспособленных к жизни в азиатской тундре и исчезнувших отту­да в эпоху оледенении. Многочисленные рыбные заводы и рыбопи­томники обеспечивают воспроизводство популяций промысловых рыб. Более того, люди сумели создать такой ценный гибрид белу-

ги и стерляди, как бестер. Сотни и тысячи лет функционируют вы­соко эффективные агросистемы Юго-Восточной Азии, долины Нила и пр. Еще в прошлом веке В.В. Докучаевым была создана высоко продуктивная Каменная степь (Воронежская область) средствами малой мелиорации, сохранившая свое значение до нашего времени. Большие перспективы в обеспечении продуктами питания открывает клонирование наиболее продуктивных сельскохозяйственных живот­ных. Всерьез обсуждаются возможности восстановления истреблен­ных человеком таких уникальных видов, как Стеллерова корова, единственный кандидат в домашние морские животные.

Рост экономической активности человека и, прежде всего, рост промышленного производства породил массу сложнейших эко­логических проблем и заставил заниматься спасением его среды обитания (см. раздел 3).

Подавляющее большинство разрабатываемых в настоящее время технических решений в экологии связано с защитой от загрязне­ний биосферы и стациально-деструктивных нарушений поверхности планеты. Однако в решении экологических проблем значительно большую роль должна сыграть разработка принципиально новых технологий, способных кардинально изменить положение дел с ис­тощением ресурсов и загрязнениями. Как когда-то создание по­лупроводниковых приборов привело к уменьшению потребляемой энергии и миниатюризации материалоемких устройств, так в наши дни нанотехнология может обеспечить следующий шаг в этом направлении, Вторым перспективным направлением является био­технология с ее высокой эффективностью, естественным природным характером процессов, составляющих ее основу, а потому и высо­кой зкологичностью самого производства. Третьим прорывом в решении ряда проблем может стать использование альтернативных видов энергии и создание безопасной термоядерной энергетики, оптимистические прогнозы освоения которой не реализуются ужене одно десятилетие.

Большой резерв в решении экологических проблем и защите ПС представляет собой повышение эффективности экобиозащитной техники и экологизация существенных технологий и производс­твенного оборудования. Повышение эффективности зкобиозащитной техники может быть обеспечено применением новых методов очист­ки и обезвреживания выбросов и сбросов, таких как применение ионных пучков, обработка низкотемпературной плазмой и т.д. Бо­лее широкое применение должны получить биохимические методы и средства. Экологизация существующих технологий и оборудования предполагает такие их изменения, которые бы привели к резкому

уменьшению выбросов вредных веществ (использование более экономичного сырья, как например, отказ от сжигания нефти с боль­шим содержанием серы на предприятиях тепло- и электроэнергети­ки; улучшение режимов горения и широкое применение катализато­ров для уменьшения образования вредных веществ и получения ме­нее токсичных продуктов горения (например, не СО, а ).

Особенно большие надежды возлагаются на создание систем оборотного водоснабжения и безотходные производства. Широкое внедрение систем оборотного водоснабжения в 80-х годах XX века уже решило одну из опаснейших тенденций развития техники: экс­поненциальный рост безвозвратного водопотребления на нужды расширяющегося промпроизводства. С 1983-1985 гг. этот рост не только остановился, но и началось снижение забора воды. Одна­ко системы оборотного водоснабжения не обеспечивают утилиза­ции вредных веществ, содержащихся в производственных стоках; они переводят их в шлам средствами очистки, оставляя проблему обезвреживания шламов открытой.

Безотходное производство явилось бы идеальным решением проблемы отходов, общая масса которых достигает сотен миллио­нов и миллиардов тонн (главным образом отходы открытой добычи ПИ). В отдельных ситуациях можно создать по-настоящему безот­ходное производство, когда используется все исходное сырье, а после потери потребительских свойств продукты производства становятся вторичными сырьевыми ресурсами. Но громадная масса инертных отходов даже при их повсеместном применении для пла­нировочных работ в строительстве и в качестве наполнителей в производстве бетона, будет использована всего на 10…20%. Особенно сложной представляется борьба с отходами синтетичес­ких материалов. У них отсутствуют естественные процессы разло­жения: термическое разложение (попросту, сжигание) увеличивает общее загрязнение атмосферного воздуха. Именно поэтому одной из актуальных задач современности стало создание саморазлагающихся синтетических материалов.

Количественную оценку безотходности (малоотходности) про­изводства осуществляют через коэффициент безотходности , ко­торый характеризует полноту использования в производстве мате­риальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воз­действия этого производства на ОПС. Он определяется по формуле

, (4.1.)

где - коэффициент пропорциональности; - коэффициент использования материальных ресурсов: - коэффициент исполь­зования энергетических ресурсов; - коэффициент соответствия зкологическим требованиям.

В мире разработка безотходных и малоотходных технологий ведется в направлениях: 1) создания принципиально новых техно­логических процессов, позволяющих исключить, сократить или заменить технологические стадии, на которых образуется большое количество отходов: 2) разработки бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе существующих и перспек­тивных способов очистки СВ; 3) создания систем переработки отходов, используемых как вторичные материальные ресурсы; 4) ор­ганизации территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой потоков сырья и отходов внутри комплекса. Как пока­зывает опыт, условия создания таких технологий и производств наиболее благоприятны в добывающих, перерабатывающих, химичес­кой, пищевой и других отраслях промышленности.

ЗАЩИТА КОМПОНЕНТОВ БИОСФЕРЫ

5.1. Защита атмосферы от материальных загрязнений*

5.1.1. Экологическая характеристика атмосферы. Газообраз­ная оболочка Земли - важнейший компонент всех экосистем, функционирующих на суше. Ее специфические особенности определяют морфологию и физиологию живых существ, организацию образуемых ими популяций и сообществ, особенности и интенсивность обмена веществ и энергии. Она является мощным резервным фондом в кру­говороте азота и избирательным фильтром для энергии солнечного излучения. Из-за высокого содержания в атмосферном воздухе (примерно 21%) он yжe не является экологическим лимитирующим фактором. У растений и животных появились органы, обеспечивающие его непосредственное усвоение из атмосферы в процессе ды­хания. На больших высотах низкое парциальное давление ста­новится препятствием для нормальной жизнедеятельности челове­ка, растений и животных (см. рис. 2.1).

Участки суши и биогеоценозы резко различаются по средним значениям, суточным и сезонным колебаниям интенсивности падаю­щего на поверхность планеты солнечного излучения, температуры влажности воздуха, что определяет неизмеримо большее разнообразие форм живых организмов на суше сравнительно с аналогич­ными показателями для океана. У животных и растений выработаны сложные приспособительные реакции (периодичность жизненных циклов, механизмы терморегуляции, различные типы фотосинтеза на экваторе и в умеренном поясе и т.д.). Жизнь в воздушной среде и необходимость активного поиска пищи привели к сильному развитию образований, поддерживающих тело в условиях незначи­тельной плотности среды (опорные ткани растений и скелет жи­вотных), к различным формам движений животных (в том числе я непосредственно в воздушной среде) и способам распространения семян у растений. Одно из существенных особенностей экосистем воздушно-наземной среды заключается в резком преобладании био­массы растений сравнительно с биомассой микроорганизмов и жи­вотных (соответственно 99,2%и 0,8%). В океане же эти соотно­шения составляют 6,3 и 93,7%.