4.9. Охрана природы

Деньги не пахнут!

Император Веспасиан

Человек является важной частью единой, сложнейшей сбалансированной системы – земной биосферы. Каждый элемент этой биосферы выполняет свою миссию, назначенную природой: растения улавливают солнечную энергию, поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород, служат пищей для множества живых существ; планктоном кормится огромное множество морских обитателей; волки убирают старых и больных животных, улучшая тем самым генетический фонд травоядных и т.п. Какова же роль человека? Существует точка зрения, в соответствии с которой Человечеству отведена важнейшая, но довольно печальная функция – сжечь все органические запасы, возвратить в атмосферу связанный растениями углекислый газ, повысить ее температуру и вернуть Земле молодость. При этом Человечество и многие другие виды могут прекратить свое существование, но это – непрерывно продолжающийся процесс изменения нашей планеты. Техника многократно усилила возможности Человека, что позволит ему значительно сократить время выполнения своей миссии. Но надо ли Человечеству покорно двигаться по этому пути?

Может ли техника, ускоряющая наше приближение к краю пропасти, наоборот, отдалить этот момент? Может, и даже должна! Но для этого необходимо, чтобы любая техническая инновация уменьшала, а не увеличивала воздействие Человека на окружающую его среду.

Контролем за этим воздействием занимаются различные общественные, группы, ассоциации, неправительственные и правительственные организации, объединенные общим названием – «зеленое движение». Это движение занимается борьбой с разрушением окружающей среды, добивается большей гармонии во взаимоотношениях между человеком и природой. Уже сегодня «зеленые» представляют огромное количество людей, являются мощной социально-политической силой, с которой вынуждены считаться не только правительства отдельных стран, но даже всемогущие транснациональные корпорации. И если какое-либо техническое новшество вызывает недовольство зеленого движения, то у него мало шансов на успешное внедрение.

Вобщественном сознании идеи сбережения природы стали приобретать все большую значимость и ценность. В Европе, например, появилось «Зеленое электричество», которое стоит дороже традиционного, но получено от экологически чистых электростанций (ветровых, приливных, геотермальных, солнечных). Все большее количество людей начинает пользоваться именно таким электричеством. Полученные средства идут на развитие экологически чистой энергетики.

Самой главной причиной, определяющей развитие техники в «зеленом» направлении, является все же экономическая.

В постиндустриальном обществе возникло понятие «естественный капитал», обозначающее те естественные ценности, которые не созданы человеком, но имеют свою цену: луга, реки, озера, леса. Естественный капитал может рассматриваться как общая сумма экологических систем, которые поддерживают жизнь.

Причем цена естественного капитала не является некой абстракцией, а имеет конкретные денежно выражающиеся значения. Квартира вблизи чистого озера и возле опушки соснового бора будет иметь большую стоимость, чем точно такая же квартира неподалеку от хранилища отходов производства алюминиевого комбината. Бизнес, интересы которого связаны исключительно с извлечением прибыли, теперь в общем балансе должен учитывать и производимые им изменения в естественном капитале. Иначе вполне может так оказаться, что ущерб, нанесенный природе, принесет предприятию финансовые убытки, большие, чем прибыль от произведенной продукции.

Естественно, что среди конкурентных качеств, необходимых технической новинке для выживания в процессе естественного отбора технической эволюции, появляется новое – экологическая безопасность. Например, все чаще люди предпочитают покупать экологически чистый автомобиль, несмотря на его большую цену и худшие технические характеристики по сравнению со своим экологически более вредным конкурентом.

Электромобили, водородные двигатели, энергосберегающие бытовые приборы, экологически безопасные упаковочные материалы и т.п. – все это создается и разрабатывается в соответствии с требованиями времени, связанными с охраной окружающей среды.

Человек прошлого не мог даже представить, что его потомкам будет не хватать чистого воздуха и воды. И если уж мы сегодня не в состоянии обеспечить чистым воздухом и водой всех, то каждый начинает решать эту проблему индивидуально, для себя и своей семьи. Воздухоочистительные и водоочистительные приборы пришли в наши квартиры.

Существует несколько основных типов воздухоочистителей, имеющих различные принципы действия.

Один из них – электростатический очиститель. Пластины, между которыми пропускают воздух, разноименно заряжают. Пыль, сначала попадая на положительно заряженную пластину, положительно заряжается, а затем оседает на другой пластине, отрицательно заряженной. Электростатические очистители воздуха хорошо очищают воздух от пыли, табачного дыма, пыльцы, позволяют удалять из воздуха мелкие частицы вплоть до 0,01 мкм, при этом уничтожаются все вирусы и бактерии, находящиеся в нем, но эти устройства не освобождают от таких токсичных загрязнителей, как окислы азота, формальдегид и других летучих органических соединений.

Широко распространен еще один тип очистителей: с угольными фильтрами или фильтрами из специально обработанного пористого материала. Они улавливают не менее 99,97% твердых частиц размером до 0,3 микрон, в том числе, шерсть животных, пылевого клеща, споры плесени, пыльцу, цементную пыль, но требуют частой замены.

Очень простыми по устройству и дешевыми являются очистители-увлажнители, называемые мойками воздуха. Принцип их действия достаточно прост: воздух, проходя через водяной аэрозоль (мелко распыленную воду в воздухе), освобождается от намокающих частиц пыли. «Мойки воздуха» хорошо справляются с очисткой воздуха помещений от текстильной, целлюлозной, древесной, угольной пыли, пыльцы, песчинок, частиц кожи, строительной пыли.

Наиболее технически совершенными являются фотокаталитические очистители. Их действие основано на явлении фотокатализа – взаимодействии химических соединений с кислородом воздуха под действием ультрафиолетового излучения в присутствии катализатора (диоксид титана). В результате происходит окисление химических веществ, таких как, например, угарный газ, окислы азота, аммиак, сероводород, ароматические углеводороды, компоненты табачного дыма. Под действием ультрафиолетового излучения погибают все вирусы, бактерии и молекулы размером больше 0,001 мкм.

Также все большее распространение получают очистители воды. Принцип их действия достаточно прост: это использование различного рода фильтров и озонирование воды.

Но если мы будем, сидя у себя в квартирах, потреблять воздух и воду, а взамен выделять при этом все большее количество отходов, чистой воды и воздуха будет все меньше и меньше. Свалки и разного рода отстойники все больше уродуют нашу землю, превращая некогда красивые места в зловонные помойки. Только в России ежегодно образуется до 130 млн тонн твердых бытовых отходов. Уже сейчас полигоны мусора завершают окружение многих российских городов. Давно уже стало очевидным, что закапывание мусора в землю – тупиковый вариант. Окончательное решение проблемы возможно только одним способом – необходима полная переработка отходов для их вторичного использования. В этом случае «мы впишемся» в общий земной круговорот, продолжающийся без сбоев миллионы лет.

Страны, не имеющие таких больших пространств и природных ресурсов, как наша страна, давно уже успешно двигаются по этому пути. Отходы стали источником множества ценных материалов. В бытовом мусоре содержится более 20% бумаги, столько же стекла, около 20% пластика и примерно 4–5% металла, приблизительно 30% приходится на органические вещества.

Бумагу можно использовать вторично, из пластика после соответствующей обработки можно изготовить ведра, лейки, бочки, канистры и тому подобные изделия, из органических отходов получается компост для удобрений, биотопливо. Но и это еще не все: из твердого мусора можно изготавливать полимерно-бумажные плиты, годные для облицовки стен, потолков, строительства перегородок и изготовления мебели. После термической обработки можно получать прекрасный материал для строительства, дорожные плиты, бордюрный камень.

С помощью специальных реакторов органические отходы можно превратить в углеводородное топливо. Например, из автомобильных покрышек и пластмасс получают высококачественный топочный мазут для котельных. Из одной тонны твердых бытовых отходов получается от 200 до 300 литров дизтоплива; из тонны отработанных покрышек — 300–400 литров; из тонны пластмассы — до 800 литров. Как утверждают специалисты, уже сегодня можно ликвидировать до 70% мусора с пользой для человека и без вреда для природы. Как только будет получен стопроцентный результат – проблема отходов перестанет существовать.

Один из первых заводов по переработке твердых бытовых отходов появился в Германии в г. Дуслинген в 1981 году. Деньги на его постройку уже давно окупились, так как годовой доход от реализации извлеченного сырья составляет примерно 675 млн марок. Но самый главный эффект заключается в том, что мусороперерабатывающий завод не имеет никаких выбросов – газовых, жидкостных, пылевых. Успешность работы этого завода привела к дальнейшему развитию идеи мусоропереработки. Главная, наиболее затратная часть работы такого завода связана с сортировкой мусора. Для устранения этой проблемы в Германии были приняты специальные законы об утилизации бытовых отходов, предписывающие гражданам вести сортировку мусора. Была разработана и внедрена специальная программа, направленная на обучение населения цивилизованному обращению с бытовыми отходами. В Японии закон о введении раздельного сбора емкостей и упаковок был принят в 1997 году.

Во всем мире ведутся активные исследования поиска путей повышения эффективности мусоропереработки. Никому уже не кажется странным, что свалка мусора сегодня является одним из самых перспективных объектов научно-технических исследований и сферой применения самых современных технических новинок. Можно с уверенностью утверждать, что в нашей стране переработка отходов имеет огромные инновационные перспективы, а введение в эксплуатацию современных мусороперерабатывающих заводов является не менее важным шагом в модернизации экономики, нежели, например, запуск новейшего фармацевтического завода, сборочного производства легковых автомобилей или компьютеров.

Есть еще один аспект деятельности человека, связанный с утилизацией отходов его жизнедеятельности. Говорить об этой проблеме не очень принято, да и не особенно приятно. Но если в каком-то месте поселяются люди (пусть даже несколько туристов с палатками), эта проблема становится одной из самых насущных и важных.

А теперь представим себе средневековый город без канализации с населением более чем в полмиллиона человек (например, Париж). Все бытовые отходы и результаты жизнедеятельности… просто выплескиваются из окон на мостовую! Отхожим местом в Версальском дворце служат ближайшие кусты и места во дворце… за шторами! Любой из современных людей, оказавшись в таком городе или дворце, постарался бы, в первую очередь, не замараться и навряд ли стал бы восхищаться красотой храмов и изяществом костюмов королевской знати. Такая антисанитария имеет значительно более серьезные последствия, чем оскорбление эстетических чувств: чума, холера, тиф – все эти инфекционные заболевания получают самые благоприятные условия для распространения в местах массовых скоплений людей. Не удивительно, что чума «выкашивала» население Европы, практически полностью вымирали целые города.

А вот население Древнего Рима, первого из известных в истории городов-миллионников, таких проблем не знало. Все потому, что в Древнем Риме была создана разветвленная и продуманная система водоснабжения и канализации. Чтобы римский водопроводдоставлял горожанам чистую и свежую воду, строились и использовались масштабные очистные сооружения. Вода в них очищалась, последовательно проходя через несколько расположенных на разной высоте отстойников. Взвешенные частицы осаждались в специальных помещениях, а потом удалялись сквозь особые отверстия. Схема водопровода, обустроенного в Древнем Риме, содержала как надземные, так и подземные водоводы. Строительством водопроводных сетей занимались многие римские императоры в течение столетий подряд, постоянно совершенствуя конструкции подачи воды и наружную канализацию.

Высказывание императора Веспасиана «Деньги не пахнут» касалось введения налогов на канализацию. Сегодня эти слова используются в другом контексте, их приписывают тем, кто зарабатывает деньги нечестным путем. Но в изначальном смысле этот афоризм становится все более и более актуальным: органические отходы – великолепное сырье для получения топлива, а сфера бизнеса, связанная с их переработкой, является очень перспективной.

Каждый хотел бы, чтобы в его доме было уютно и тепло, чтобы можно было дышать чистым воздухом и пить чистую воду. Ради этого мы загрязняем все остальное пространство. Зачем после пикника на природе убирать оставленный нами мусор, если можно больше сюда не приезжать, а ехать в другое место, где подобные нам еще не отдыхали? Но наш общий дом – Земля, не такой уж и большой, как казалось раньше. И другого места, во всяком случае, в ближайшей перспективе, у нас не будет. Загадив эту «полянку», мы не сможем перебраться на другую и погибнем, выполнив свое природное предназначение, подобно чрезмерно расплодившейся саранче.

Наглядным примером, доказывающим эту мысль, является масштабный эксперимент, проведенный в США – «Биосфера-2».

Потратив 200 млн. долларов, в 1991 году вблизи Оракла (штат Аризона) американские ученые построили герметичное стеклянное сооружение площадью 12750 кв.м. В этом здании попытались воспроизвести земную экосистему: внутри были представлены тщательно воссозданные разнообразные экосистемы, включая пустыню, тропический лес, саванну, болото, сельскохозяйственное поле и океан с коралловым рифом. Насекомые, пчелы и бабочки, рыбы, рептилии и млекопитающие должны были жить полностью изолированными от земли внутри купола. Вся циркуляция воздуха, воды и питательных веществ происходит внутри системы. Восемь экспериментаторов «бионавтов» должны были вписаться в эту экосистему и прожить там два года.

Через 17 месяцев из-за падения уровня содержания кислорода люди дышали воздухом, состав которого соответствовал высоте 5300 м. Пришлось закачать им наружного воздуха. Затем возникла необходимость и «подкормить» бионавтов, так как пищи тоже стало не хватать.

Этот эксперимент позволил сделать несколько выводов: во-первых, в земной экосистеме существует огромное количество самых разных взаимосвязей, каждая из которых является необходимой для существования всей системы; во-вторых, мы не знаем и не можем воспроизвести всех взаимосвязей земной экосистемы. Общий вывод заключается в том, что если экосистема Земли разладится, «починить» ее мы будем не в состоянии.

Восемь людей рождаются на планете каждые три секунды, наша земная биосфера становится все более тесной. Именно поэтому техника, создаваемая для служения человеку, сегодня должна, в первую очередь, обеспечить его содружество со всем живым на Земле, ибо в этом – залог выживания и самого Человечества.

Темы для докладов и рефератов

Достоинства и недостатки различных типов очистителей воздуха.

Физические принципы промышленной очистки воздуха.

Устройство и принцип действия очистителей воды.

Мусороперерабатывающий завод – воплощение передовой технической мысли.

Устройство городских очистных сооружений.

Проект «Биосфера».

Дискуссии

Техника – причина гибели или выживания Человечества?

Литература

1. Данилов, Н.И. Использование ресурсов и энергии: учебное пособие для элективного курса «Энергосбережение» в старших классах / Н.И. Данилов, Ю.Н. Тимофеева, А.П. Усольцев, Я.М. Щелоков, В.Ю. Балдин. – Екатеринбург, 2010.

2. Futura. Футурология, прогнозирование, сценарии будущего. -www.futura.ru.