Радиоактивное воздействие на биосферу
Общие сведения. Во второй половине XX в. в результате активной деятельности человека, связанной с производством и испытанием ядер- ного оружия и бурным развитием атомной энергетики, появился новый вид воздействия на биосферу — радиоактивный. Если раньше радиоак- тивное воздействие находилось в пределах природного фона и его можно было считать естественным (основные представляющие опасность ра- диоактивные источники были спрятаны природой в относительно недос- тупных для живого мира местах), то в последние десятилетия в связи с рас- ширением добычи и обогащением ядерного вещества в крупных масшта- бах радиоактивное воздействие на биосферу стало представлять серьезную экологическую опасность. К источникам радиоактивного воздействия от- носятся не только искусственные изотопы, но и космическое излучение, радиоактивные вещества, находящиеся в почве, воздухе (рис. 10.8).
Слова «радиоактивное излучение», «радиоактивность» и «облуче- ние» вошли в жизнь послевоенных поколений XX в. и до наших дней не- разрывно связаны с первым и, увы! кошмарным применением внутри- ядерной энергии — атомными бомбардировками Хиросимы и Нагасаки.
При взрывах атомных бомб более 100 тыс. японцев погибли практи- чески мгновенно, пораженные световой и ударной волной. Десятки тысяч выживших в момент взрыва подверглись действию проникающего излу- чения и скончались в течение нескольких дней и недель от острой луче- вой болезни, вызванной переоблучением и отягощенной травмами и об- ширными ожогами кожи. Но на этом не закончился список погибших от облучения. Точные сведения о числе жертв атомных бомбардировок Хи- росимы и Нагасаки не опубликованы до сих пор. В статьях американских военных специалистов эти данные занижены по политическим мотивам. Наиболее полную информацию имеют прогрессивные японские органи- зации, проводившие специальные исследования. По их данным, к концу
1946 г. в результате взрывов атомных бомб погибло около 160 тыс. жите-
лей Хиросимы и 70 тыс. жителей Нагасаки. В течение последующих
30 лет (1947—1976) от лучевой болезни скончалось еще около 90 тыс. че- ловек. По прогнозам специалистов, в дальнейшем жертвами отдаленных последствий переоблучения окажутся еще 360 тыс. человек.
Вблизи хиросимского Музея мира на бывшем огромном пустыре, а ныне на краю большого парка прямо под точкой взрыва американской атомной бомбы установлен черный каменный саркофаг с книгой записей имен жертв атомной бомбардировки. Прошло более 50 лет, но ежедневно
в ней появляются все новые имена скончавшихся из-за последствий облу-
чения. Сначала умирали жители Хиросимы, находившиеся в ней в авгу- сте—сентябре 1945 г., потом их дети, а теперь дети их детей. По данным
специалистов в области радиационной биологии, в Хиросиме за пять лет
после взрыва бомбы умерло втрое больше людей, чем при взрыве Они погибли от ожогов, травм и облучения. Полностью разрушенную первой атомной бомбой Хиросиму начали возрождать через несколько лет после взрыва. Спустя 10 лет на том же месте был построен новый город.
Взрыв одного из четырех блоков Чернобыльской АЭС в ночь на 26 ап- реля 1986 г. не разрушил ни одного жилого дома и даже не остановил ра- боту самой АЭС. Но через 10 лет после этой аварии опустошенные эва- куацией города и деревни прилегающих к Чернобылю районов Украины
и Ьелоруссии по-прежнему остаются пустыми. Жить на этой территории
превышающей 1000 км2 и сильно загрязненной радионуклидами будет нельзя еще долгое время. Здесь будут работать лишь экологи и генетики
изучая влияние разных уровней радиации на растения и животных. По подсчетам экспертов, «цена» чернобыльской аварии за 10 лет составила около 200 млрд. долл. Но это лишь расходы и потери первого десятиле- тия. Прямой эффект чернобыльской аварии крайне тяжелый. Десятки лю- дей погибли от острой лучевой болезни. Многие жители были переоблу- чены и их здоровью нанесен существенный ущерб.
В России, на Украине, в Восточной и Западной Европе, в США в по- слеаварийный период Чернобыльской АЭС не было начато строительст- во ни одной АЭС. Продолжали только достраивать реакторы, которые были уже близки к завершению. Естественно, что их проекты корректи- ровались. Армения, лишенная всех источников органического топлива, решила реактивировать Армянскую АЭС, закрытую после землетрясения
в 1988 г. Введение в декабре 1995 г. одного из блоков в эксплуатацию от- мечалось как национальный праздник.
В нашем лексиконе появились термины «острая лучевая болезнь»,
«отдаленные последствия облучения», тревожно звучащее слово «радиа- ция». Раньше они применялись преимущественно в узком кругу специа- листов, занимающихся разработкой способов использования атомной энергии в первую очередь для мирных целей. Вряд ли найдется человек, который не слышал бы об успешном применении облучения в терапии опухолей, при стерилизации продуктов питания и медицинских препара- тов, для предпосевной стимуляции семян и в других отраслях человече- ской деятельности, вплоть до криминалистики и искусствоведения.
И все-таки у многих, если не у большинства, при слове «радиация» возникает тревожное состояние, иногда называемое атомным синдро- мом, означающим болезненное состояние психики. Авария на Черно- быльской АЭС — не только разрушение блока, но и взрыв (без преувели- чения) всеобщего интереса к проблеме действия излучения на живые ор- ганизмы, в первую очередь на человека, а также к процессу, называемому облучением. В печати, по радио, на телевидении замелькали ранее приме- нявшиеся только в специальной литературе термины «дозиметрия» и
«радиобиология», специальные единицы — рентген, рад, бэр, грэй и зи- верт. Большой выброс радиоактивных веществ из аварийного блока и возникшая в связи с этим необходимость введения радиометрического контроля в районах, прилегающих к 30-километровой эвакуированной зоне Чернобыля, вовлекла в круг практической дозиметрии много лиц, ранее не соприкасавшихся с проблемами измерений радиоактивности. Незнание количественных критериев радиационной опасности, а также неумелое применение средств защиты привели к ряду ошибочных дейст-
вий. По этой же причине серьезными ошибками пестрят многочисленные
послеаварийные сообщения.
Один из важных уроков аварии в Чернобыле состоит в том, что изуче- ние основ дозиметрии ионизирующих излучений и радиационной биоло- гии — неотъемлемый элемент современной цивилизации и культуры. Нам известны многие виды излучений, которые могут взаимодействовать
с облучаемой средой, не обязательно вызывая ионизирующее действие. Одно из них всем хорошо знакомо — вспомним последствия длительно- го пребывания летом на ярком солнце. Ожог (иногда второй степе- ни!) — следствие переоблучения кожи в результате воздействия инфра- красного излучения на клетки эпидермиса (верхнего слоя кожи), тогда как загар — воздействие более глубоко проникающего ультрафиолетово- го излучения на пигмент в составе подкожной клетчатки.
Отмеченное в последние годы ослабление слуха у подростков — следствие акустического переоблучения различного рода аудиотехникой на дискотеках и в концертных залах. Причина выявленной в годы Второй мировой войны анемии у операторов мощных радиолокаторов — воздей- ствие чрезвычайно больших доз сверхвысокочастотного электромагнит- ного излучения. Одна из существующих в современной биофизике гипо- тез связывает акселерацию людей в послевоенные годы с переоблучени- ем населения Земли вездесущими радиоволнами.
Остановимся на этих примерах и попытаемся уточнить опасные, безопасные и допустимые уровни воздействия радиации на живые орга- низмы и степень опасности облучения человека.
Воздействие излучения на организм.Во всех случаях воздействия ионизирующих излучений на живую ткань в основе первичных измене- ний, возникающих в клетках организма, лежит передача энергии в ре- зультате процессов ионизации и возбуждения атомов ткани. Анализ не- счастных случаев позволил установить численное значение смертельной дозы гамма-излучения. Она оказалась равной 600 ± 100 Р. Дозиметриче- ские и радиобиологические исследования показали, что ни в одном из из- вестных случаев вредные последствия облучения не проявились при до- зах менее 100 Р кратковременного, т. е. «острого», облучения и менее
1000 Р облучения, растянутого на десятки лет.
Каковы же опасные и безопасные дозы облучения? При дозах облуче- ния не более 25 бэр никаких изменений в органах и тканях организма че- ловека не наблюдается. Незначительные кратковременные изменения со- става крови возникают только при дозе облучения 50 бэр.
При дозах облучения, вызывающих глубокие поражения или даже ги- бель организма (например, единовременно 600 рад для человека), относи- тельное количество образующихся ионов очень невелико. Такой дозе со-
ответствует примерно 1015 ионов/см3 ткани, что в пересчете на иониза-
цию молекул воды составляет всего лишь одну ионизированную молеку- лу воды на 10 млн. Таким образом, непосредственная прямая ионизация (без учета вторичных эффектов) не может объяснить повреждающего действия излучения. Тепловой эффект при воздействии радиации чрезвы- чайно мал: при облучении человека массой 70 кг дозе 600 рад соответст- вует выделение 60 калорий, что равносильно приему внутрь одной ложки теплой воды. Следовательно, биологическое действие ионизирующего излучения нельзя сводить к повышению температуры, как, например, при взаимодействии живой ткани с УКВ- и СВЧ-волнами.
Если при вдыхании, заглатывании, а также через повреждения кожно- го покрова источник излучения попадает внутрь организма, то возникает внутреннее облучение, во много раз более опасное, чем внешнее, при од- них и тех же количествах радионуклидов.
Патологическое действие облучения на организм в значительной мере зависит от места локализации радиоактивного вещества. Например, главная опасность радия заключается в том, что он откладывается в кос- тях и излучает альфа-частицы. Вызывая очень сильную ионизацию, аль- фа-частицы повреждают как кость, так и особенно чувствительные к из- лучению клетки кроветворных тканей, вызывая тяжелые заболевания крови и образование злокачественных опухолей. Пыль, содержащая ра- диоактивные частицы, приводит к образованию радиоактивных отложе- ний в легких и способствует развитию рака. Средний период развития рака, по результатам обследований рудокопов, получивших дозу не ме- нее 1000 бэр, в этом случае составляет около 17 лет.
Из всех путей поступления радионуклидов в организм наиболее опас- но вдыхание загрязненного воздуха. Во-первых, потому, что через легкие человека, занятого работой средней тяжести, за рабочий день проходит большое количество воздуха (около 20 м3), во-вторых, радиоактивное ве- щество, поступающее таким путем в организм человека, более эффектив- но на него воздействует.
Защита от облучения.При одном и том же потоке излучения, актив- ности или концентрации радионуклидов защита населения на местности должна быть на порядок более эффективной, чем персонала на производ- стве. Возможны три способа защиты от облучения — защита временем, защита расстоянием и защита экранированием.
Первый способ — защита временем — это ограничение продолжи- тельности пребывания в поле излучения. Чем меньше время пребывания
в поле излучения, тем меньше полученная доза облучения. В результате предварительной радиационной разведки дозиметристы уточняют карто-
грамму гамма-поля на зараженной местности и определяют допустимое время пребывания в данной точке.
Второй способ защиты от радиоактивного и прежде всего гамма-из- лучения столь же прост и нагляден — защита расстоянием. Общеизве- стно, что излучение точечного, или локализованного, источника распро- страняется во все стороны равномерно, т. е. является изотропным. Отсю- да следует, что интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника по закону обратных квадратов. Следовательно, при увеличении расстояния до источника в 2 раза интенсивность умень- шается в 4 раза и т.д.
Третий способ — защита экранированием или поглощением — осно- ван на использовании процессов взаимодействия фотонов с веществом. Защитные свойства вещества определяются коэффициентом ослабления излучения для узкого пучка гамма-излучения. Обычно указывают основ- ной параметр защищающего вещества — его слой половинного или деся- тикратного ослабления. Для ориентировки полезно помнить, что слой по- ловинного ослабления фотонов с энергией 1 МэВ составляет 1,3 см свин- ца или 13 см бетона. Защитная способность других веществ в значитель- ной степени определяется их плотностью.
Жизненно необходимая радиация.Стремление разделять все воз- действия на организм на вредные и полезные — всего лишь некая услов- ность. Ведь всем известно, как вредна, например, передозировка лекарств или даже витаминов и как необходимы бывают организму микродозы яда, например змеиного. Столкнувшись с радиоактивным излучением в больших дозах, человек убедился в его губительном действии на все жи- вое. Хотя не до конца изучены его последствия, но уже распространилось мнение: радиоактивное излучение вредно всегда.
В середине XX в. обнаружен природный радиационный фон, в кото- ром в течение длительного времени развивалась жизнь на нашей планете. Специалисты предложили принять его уровень за нижний предел опас- ной радиации. Эксперименты показали, что большие и малые дозы радио- активного излучения действуют на организм принципиально по-разному. Первые поражают множество клеток и сильно ослабляют организм, тогда как вторые губят только отдельные клетки, а остальным дают стимул для
их последующего развития.
В молекулах клеток (в ДНК, РНК, белках) при воздействии радиоак- тивного излучения происходят одновременно два процесса — ионизация
и возбуждение. Именно ионизация вызывает сильное поражение живых
организмов. Процессом возбуждения до недавних пор пренебрегали, счи- тая его побочным, вторичным, тогда как на самом деле он важен. Вызван-
ное малыми дозами радиоактивного излучения (на уровне природного фона) возбуждение атомов способствует развитию клеток и всего орга- низма в целом. Оно способствует продлению срока жизни организма, усиливает его иммунитет, повышает всхожесть семян, увеличивает рост растений и т.д.
Положительный эффект малых доз радиации подтвержден многими экспериментами на растениях и животных — от насекомых до млекопи- тающих. И ничего в этом удивительного нет, поскольку жизнь на Земле возникла, развивалась и существует ныне в условиях естественного ра- диационного фона. Чрезмерное его повышение наносит немалый вред всему живому, и стремление снизить фон до нуля кажется вполне естественным. Однако проведенные в последнее время опыты с расте- ниями и животными показали, что изоляция организма от радиационно- го фона вызывает в нем замедление фундаментальных жизненных про- цессов.
Земная колыбель человечества всегда была радиоактивной, и биоло- гические объекты, развиваясь в поле ионизирующих излучений, не могли
к этому не приспособиться. Весьма показательны опыты радиобиологов по выращиванию растений внутри камер, изготовленных из материалов, не содержащих естественных радионуклидов. В таких камерах побеги по- являются позже, развитие растений замедляется, а урожай существенно ниже, чем в условиях естественного радиационного фона. Все это означа- ет, что естественный радиационный фон является жизненно важным и не- обходимым для развития живых организмов.
10.9. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Нарушение естественного состояния окружающей среды, ведущее к деградации всего живого и представляющее угрозу здоровью человека — явление не новое: оно прослеживается с древнейших времен и стало за- метно проявляться на самой начальной стадии урбанизации — с появле- нием небольших городов. Население земного шара постоянно растет, продолжается стремительный рост городов, появляются города-гиган- ты — мегаполисы. Потребление различных материальных ресурсов, то- варов и энергии на душу населения непрерывно увеличивается. Рост на- селения, урбанизация, массовое производство промышленной и сельско- хозяйственной продукции неизбежно ведут к активному вторжению че- ловека в окружающую среду. Поэтому защита окружающей среды в настоящее время является чрезвычайно важной задачей. Уже сейчас не-
которые граждане разных стран вне зависимости от их профессиональ-
ной деятельности и политических воззрений заявляют о готовности поку- пать дорогие, но экологически чистые продукты, платить высокие подо- ходные налоги ради оздоровления среды обитания.
Вне всяких сомнений, защита окружающей среды должна быть осно- вана на естественно-научных, профессиональных знаниях, позволяющих определить:
— потенциально опасные вещества, содержащиеся в воздухе, воде, почве и пище;
— причину их появления;
— способы полной или частичной защиты окружающей среды;
— степень опасности при длительном воздействии вредных веществ на живые организмы.
Успешное решение этой сложной задачи возможно только с примене- нием чувствительных приборов и современных методов определения концентрации опасных веществ. Для выявления источников загрязнения
и их анализа необходима совместная работа химиков-аналитиков, метео- рологов, океанографов, вулканологов, климатологов, биологов и гидро- логов. Задача их заключается не только в выявлении вредных веществ, но
и в разработке способов предотвращения их появления и утилизации.
Вопрос о допустимой длительности воздействия вредных веществ на живой организм решают медики и другие специалисты. Они собирают информацию и готовят данные о степени риска, обусловленного наличи- ем токсичных веществ, например свинца в воздухе, хлороформа в питье- вой воде, радиоактивного стронция в молоке, бензола в атмосфере произ- водственных помещений и формальдегида в жилых домах и т. п. При этом важна объективная оценка риска и издержек, связанных с наличием опасных веществ. Любое решение, в том числе и политическое, тех или иных вопросов сохранения окружающей среды должно основываться на квалифицированной, объективной и всесторонней естественно-научной экспертизе.
Иногда некоторые средства массовой информации, общественные организации и представители власти ставят, к сожалению, знак равенства между обнаруженным вредным веществом и реальной его опасностью. Такое отождествление вытекает из простого заблуждения: вещество, об- ладающее выраженной токсичностью при определенной концентрации, токсично всегда. Можно привести много примеров, показывающих, что это далеко не так. В частности, монооксид углерода СО действительно опасен для здоровья человека, но только при концентрациях, больших
1000 млн. долей. Принято считать, что продолжительное воздействие мо-
нооксида углерода в концентрациях, превышающих только 10 млн. до-
лей, отрицательно сказывается на здоровье человека. Мы живем в окру- жающей среде, всегда содержащей легко обнаруживаемую концентра- цию монооксида углерода — порядка 1 млн. долей. А это означает, что нет необходимости в полном устранении монооксида углерода из атмо- сферы! При этом важно знать научно установленную максимальную кон- центрацию вредных веществ, которая безопасна без применения специ- альных мер защиты, т. е. нужно определить их предельно допустимую концентрацию. Лишена всякого здравого смысла защита окружающей среды, ориентированная на нулевой риск, означающий достижение абсо- лютной безопасности при полном уничтожении опасных веществ. В при- веденном примере с монооксидом углерода достижение нулевого риска означает полное, до последней молекулы, удаление этого газа из атмо- сферы. Решение такой задачи потребовало бы громадных капиталовло- жений без ощутимой пользы и привело бы к нежелательным последстви- ям в биосфере. Вполне оправдано, целесообразно и полезно вкладывать финансовые ресурсы в организацию всесторонних долговременных есте- ственно-научных исследований окружающей среды и разработку эффек- тивных методов измерений, производимых приборами, которые облада- ют чрезвычайно высокой чувствительностью, необходимой для опреде- ления небольшой концентрации в сложной смеси, содержащей много без- вредных, а среди них и вредных веществ.
Легко реагирующие соединения, находящиеся в атмосфере, трудно доставить в сохранившемся составе для анализа в лабораторию. Поэтому возникает необходимость в дистанционном обнаружении и определении химического состава и структуры таких соединений в местах их образо- вания. Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что современный метод инфракрасной спектроскопии позволяет анали- зировать состав воздуха над городом на расстоянии около одного кило- метра. Этим методом удается установить содержание формальдегида, муравьиной и азотной кислот, пероксиацетилнитрата и озона при одно- временном их наличии в воздухе в концентрациях, составляющих милли- ардные доли. Такая концентрация любых названных веществ слишком мала, чтобы оказать ощутимое вредное воздействие на здорового челове- ка. В то же время она достаточна для заметного влияния на химические процессы в атмосфере. Современные сканирующие лазерные устройства успешно применяются для определения в дыме электростанций, рабо- тающих на угле, концентрации диоксида серы (сернистого газа), состав- ляющей миллионные доли. Полупроводниковые лазеры весьма удобны для анализа выхлопных газов автомобилей.
28 - 3290 433
Испытания на животных показали, что только один из 22 структур- ных изомеров тетрахлордиоксина в тысячу раз токсичнее всех остальных. Этот пример подчеркивает важность аналитических методов, позволяю- щих не только установить концентрацию загрязнителя, но и идентифици- ровать его химический состав и структуру. Из вышесказанного следует, что все действия, направленные на сохранение окружающей среды, должны основываться на естественно-научных знаниях.
Контрольные вопросы
1. В чем заключаются гипотезы Кювье и Жоффруа?
2. Как могли повлиять глобальные катастрофы на эволюцию жизни на Земле?
3. Какие факторы определяют развитие экологической катастрофы?
4. Какова роль научного управления при переходе к ноосфере?
5. Назовите основные признаки изменения климатических условий.
6. Как изменяется уровень Мирового океана?
7. Какие изменения произойдут в биосфере при глобальном потеплении?
8. В чем проявляется парниковый эффект?
9. Какова роль лесных массивов в предотвращении глобального потепления?
10. Как возникают кислотные осадки?
11. Как можно предотвратить кислотные осадки?
12. Назовите основные механизмы разрушения озонового слоя.
13. Каков химический состав озона?
14. Можно ли предотвратить разрушение озонового слоя?
15. Охарактеризуйте на примере бассейна Волги экологическое состояние водных ре- сурсов.
16. Как происходит миграция загрязняющих веществ в окружающей среде?
17. Какие меры способствуют сохранению водных ресурсов?
18. В чем заключается влияние производства энергии на окружающую среду?
19. Существует ли связь между потреблением энергии и сохранением окружающей среды?
20. Охарактеризуйте последствия атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.
21 . Каковы последствия аварии на Чернобыльской АЭС?
22. В чем проявляется действие радиоактивного излучения на живые организмы?
23. Каковы опасные и безопасные дозы облучения?
24. Что такое внутреннее облучение?
25. На чем основана защита от облучения?
26. Оказывает ли радиация полезное действие на живые организмы?
27. Какие естественно-научные проблемы необходимо решать при защите окружаю- щей среды?
28. Чем определяется реальная опасность вредных веществ?
29. Что такое нулевой риск?
30. В чем заключаются профессиональные меры зашиты окружающей среды?
В науке надо повторять уроки, чтобы хорошо помнить их; в морали надо хорошо помнить уроки, чтобы не повторять их.
В. Ключевский
11. ГАРМОНИЯ ПРИРОДЫ И ЧЕЛОВЕКА
ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДА
Вооруженный всесторонними знаниями о природе человек способен не только создавать современную уникальную технику с минимальными затратами материальных и энергетических ресурсов, но и органично впи- саться в природу, жить в согласии с ней, не нарушая сложившейся в тече- ние многих тысячелетий гармонии природы и человека. Естественное со- четание с природой вовсе не означает, что нужно отказаться от современ- ных цивилизованных условий и жить подобно нашим древним предкам. Есть немало примеров поистине райских уголков, где человек живет в гармонии с природой и пользуется всеми благами, которые дала ему ци- вилизация. Это, прежде всего, многие небольшие города Западной Евро- пы, где все созданное человеком гармонично вписывается в природу. К ним можно отнести Монтрезор — один из самых маленьких городков в долине Луары, которую принято считать свадебным платьем Франции. Много веков назад здесь возведен прекрасный замок — блестящий при- мер органичного единения и гармонии человека и природы. Можно на- звать и райские уголки Арабских Эмиратов и Египта, где цивилизован- ные условия созданы совсем недавно на пустынной земле, которую дав- ным-давно покинул удивительно многообразный живой мир.
Совершенно очевидно, что без фундаментальных знаний о природе, без духовного и нравственного воспитания невозможно жить в гармонии
с природой и наслаждаться жизнью в созданных человеком райских угол- ках. Многие понимают, что для настоящего отдыха надо выбирать места, где сохранилась живая природа: цветущие лужайки, песчаные берега рек
с кристально чистой водой, покрытые мягким искристым снегом поляны, т.е. места, где можно испытать истинное наслаждение природой и ощу- тить настоящую радость жизни. К счастью, подобные места еще сохрани- лись. Однако немногие понимают, что оставив после себя следы «циви- лизованного» отдыха, человек отторгает природу: на месте разведенного костра и выброшенной использованной посуды долгое время не будет расти трава, да и сам костер, вероятно, принесший некое сиюминутное удовольствие, может привести к пожару, истребляющему лес, и стать ис-
точником тех самых газов, которые усиливают парниковый эффект. Соз- нательно или скорее бессознательно нанесена губительная рана природе, потерян живописный уголок природы, который мог бы заманить своей красотой для отдыха других людей. Подобное, по-видимому, не случи- лось бы, если бы человек усвоил известную с древних времен простую библейскую истину: «Возлюби ближнего своего, как самого себя». В этом случае он задумался бы над тем, как отдыхать, чтобы на этом же мес-
те смогли отдохнуть и другие люди.
Этот пример наглядно показывает, как важно сочетание естествен- но-научных знаний и духовного, нравственного воспитания, которое должно начинаться с самого раннего детства. Именно знания о природе позволяют судить о последствиях тех или иных действий, нарушающих гармонию природы, а духовное и нравственное воспитание освобождает человека от подобных действий. Только в этом случае родители, желая привить высокие нравственные качества своему любимому ребенку, не будут равнодушно смотреть, как он бросает на газон наполовину съеден- ное яблоко или как упражняется в своем творчестве, разрисовывая и рас- писывая фасады домов. Духовная и нравственная база, заложенная в дет- стве, и всесторонние знания о природе, приобретенные в более зрелом возрасте, — вот те два фундаментальных камня, на которых держится свобода человека, свобода в широком смысле этого слова — свобода от самого простого — выбрасывания окурка из автомобиля и сваливания мусора в лесу до глобального необдуманного вторжения в живую приро- ду. Только на таком прочном, надежном фундаменте можно возводить чудесные дворцы гармонии природы и человека.
11.2. СОХРАНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Естественно-научные знания сами по себе не могут ускорить разви- тие общества. Это могут сделать вооруженные такими знаниями люди — производители и потребители, руководители и инженеры, поли- тики и журналисты. Однако люди во многом инертны: они не меняют сво- их взглядов и привычек, если для этого нет достаточно убедительных ос- нований. Но такие основания есть, и о них шла речь в докладе Римскому клубу (1995), в котором известный американский специалист по охране окружающей среды Э. Ловинс и его коллеги аргументированно показали, что в современном обществе есть реальная возможность жить в два раза лучше и в то же время тратить в два раза меньше. В основе их концепции лежат сохранение природных ресурсов, эффективное потребление энер- гии и материалов, преобразование транспортных услуг, внедрение новых технологий.
С начала развития промышленности производительность труда воз- росла во много раз. Однако при этом сверх меры потреблялись и потреб-
ляются энергия, сырье, вода и др. Рост производительности сопровожда-
ется подавлением и даже гибелью живых систем, не только обеспечиваю- щих нас важнейшими жизненными ресурсами, но и поглощающими от- ходы цивилизации. Повышение эффективности потребления природных ресурсов и их производительности открывают большие экономические возможности.
Значительная часть энергии, воды, транспортных услуг и т.п. теряет- ся, не доходя до потребителя. Тепло, рассеиваемое при плохой теплоизо- ляции; энергия атомной или тепловой электростанции, только 3% кото- рой преобразуется в свет в лампах накаливания (70% энергии потребляе- мого топлива теряется до того, как она дойдет до лампы, которая, в свою очередь, превращает в свет около 10% электроэнергии); 80—85 % автомо- бильного горючего теряется в двигателе и системе привода до того, как оно приведет в движение колеса; вода, которая испаряется или вытекает, не принося пользы; бессмысленное перемещение грузов и товаров — все это характерные примеры бесполезных затрат.
И все же болезнь расточительства излечима. Исцеление приходит из лабораторий, от автоматизированных поточных линий, созданных высо- коквалифицированными инженерами и технологами, в результате проек- тирования и строительства жилых домов, сочетающих комфорт и уют с минимальным потреблением энергии, благодаря изобретательности уче- ных и интеллекту каждого человека. Оно основано на достижениях со- временного естествознания, развитой экономике и здравом смысле. Эф- фективно использовать природные ресурсы — это значит достигать большего при меньших затратах.
Рациональное потребление ресурсов способствует улучшению усло- вий жизни. Мы лучше видим с применением эффективных систем осве- щения, дольше сохраняем продукты питания в эффективно работающих холодильниках, производим товары высокого качества на эффективных заводах, путешествуем безопасно и с большим комфортом на эффектив- ном транспорте, чувствуем себя лучше в современных зданиях и более полноценно питаемся эффективно выращенными сельскохозяйственны- ми продуктами.
Благодаря эффективному потреблению природных ресурсов умень- шается количество отходов и, следовательно, сохраняется окружающая среда, что способствует повышению прибыли при уменьшении отходов, загрязняющих окружающую среду, потребуется меньше средств для их утилизации или ликвидации. Поскольку такое потребление ресурсов спо- собно приносить прибыль, задачу повышения эффективности их потреб- ления можно решать с помощью рыночного механизма с привлечением предпринимателей.
Борьба за природные ресурсы всегда приводит к международным конфликтам. Эффективное потребление ресурсов ослабляет нездоровую зависимость от них, порождающую политическую нестабильность, обу- словленную желанием владеть природными ресурсами: нефтью, метал- лом, лесом и др.
Пустая, бесполезная трата природных ресурсов приводит к деформа- ции экономики, в результате которой общество делится на тех, у кого есть работа, и тех, у кого ее нет. Промышленные предприятия должны избав- ляться от непродуктивных киловатт-часов, тонн и литров, а не от своих работников. Такой способ намного рациональнее, чем увеличение нало- гов на потребление природных ресурсов.
ОБНОВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ
Для производства тепловой и электрической энергии потребляется громадное количество природных ископаемых ресурсов: нефти, природ- ного газа и угля. К настоящему времени многие энергосистемы, произво- дящие тепло и электроэнергию, устарели. Тепловой КПД (КПД с учетом используемой тепловой энергии) большинства из них не превышает 35 % при работе на газе, а при использовании угля он еще меньше. В то же вре- мя в уже эксплуатируемых энергосистемах — парогазовых установ- ках — тепловой КПД достигает не менее 60% и в системах с эффектив- ным сжиганием угля он равен 40—50%. Следовательно, переход к таким системам приведет к чрезвычайно большой экономии природных энерго- ресурсов.
Принцип работы многих видов энергосистем основан на преобразова- нии тепла, выделяющегося при сжигании топлива. В настоящее время в качестве топлива используют природный газ и нефтепродукты. Чтобы сберечь эти ценнейшие природные ресурсы для более рационального применения — производства разнообразной ценной химической продук- ции в течение более длительного времени, — нужно переходить на аль- тернативные источники топлива. Один из таких источников — каменный уголь, долгое время верой и правдой служивший топливом для паровых машин. Низкий КПД таких машин привел к их замене, а вместе с ними и топлива. Тем не менее в энергетике ряда стран Центральной и Восточной Европы до сих пор уголь играет важную роль: с его применением произ- водится около 65 % электроэнергии. Устаревшие тепловые электростан- ции, потребляющие уголь, вне зависимости от того, где они эксплуатиру- ются, нуждаются не только в переоснащении и модернизации, но и в но- вой технологии сжигания угля. Разработке таких технологий уделяется большое внимание. Одна из перспективных технологий основана на сжи- гании угля в циркулирующем кипящем слое. В результате многократной
циркуляции происходит более эффективное сжигание частиц топлива
при температуре 800—900 °С и резко снижается образование вредных ок- сидов азота.
Сбережению нефти, природного газа и угля способствует применение самого энергоемкого ядерного топлива: энергия единицы его массы в миллионы раз больше, чем, например, угля. Внедрение перспективной технологии преобразования ядерного топлива в реакторе-размножителе на быстрых нейтронах, не только вырабатывающем энергию, но и произ- водящем вторичное топливо, открывает возможности дальнейшего раз- вития атомной энергетики.
По мере обновления любой энергосистемы одновременно решаются три важные задачи: экономия топлива, производство дешевой энергии и сохранение окружающей среды. Наряду с обновлением энергосистем не менее важна разработка перспективных технологий преобразования энергии Солнца, ветра, геотермальных источников и Мирового океана.