Наиболее общий философский смысл, соответствующий современному широкому пониманию экологии как области знаний, состоит в рассмотрении и раскрытии закономерностей развития некое совокупности организмов, предметов, компонентов сообществ и сообществ во взаимодействиях в системах биогеоценозов, нообиогеоценозов, биосфере с точки зрения субъекта или объекта (как правило, живого или с участием живого), принимаемого за центральный в этой системе. Рассматриваемым объектом может быть и промышленное предприятие, отрасль народного хозяйства или человеческая деятельность в целом на Земле.

В настоящее время бурно развивается экологизация различных дисциплин, под которой понимается процесс неуклонного и последовательного внедрения систем технологических, управленческих и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды (или вообще среды жизни) на локальном, региональном и глобальном уровнях. Существует понятие и экологизации технологий производства, суть которого состоит в применении мероприятий по предотвращению отрицательного воздействия на природную среду. Осуществление экологизации технологий производится разработкой малоотходных технологий или технологических цепей, дающих на выходе минимум вредных выбросов.

Широким фронтом в настоящее время ведутся исследования по установлению пределов допустимых нагрузок на природную среду и разработке комплексных путей преодоления возникающих объективных лимитов в природопользовании. Это также относится не к экологии, а к эконологии - научной дисциплине, исследующей “эконэкол”. Эконэкол (экономика + экология) - обозначение совокупности явлений, включающих общество как социально-экономическое целое (но прежде всего экономику и технологию) и природные ресурсы, находящиеся во взаимоотношениях положительной обратной связи при нерациональном природопользовании. В качестве примера можно привести быстрое развитие экономики в регионе при наличии больших ресурсов среды и хороших общих экологических условий, и наоборот, технологически быстрое развитие экономики без учета экологических ограничений приводит затем к вынужденному застою в экономике.

В настоящее время многие отрасли экологии имеют ярко выраженную практическую направленность и имеют большое значение для развития различных отраслей народного хозяйства. В связи с этим появились новые научно-практические дисциплины на стыке экологии и сферы практической деятельности человека: прикладная экология, призванная оптимизировать взаимоотношения человека с биосферой, инженерная экология, изучающая взаимодействие общества с природной средой в процессе общественного производства, и др.

В настоящее время многие инженерные дисциплины стараются замкнуться в рамках своего производства и видят свою задачу только в разработке замкнутых, безотходных и других "экологически чистых" технологий, позволяющих уменьшить свое вредное воздействие на природную среду. Но задачу о рациональном взаимодействии производства с природой подобным путем полностью не решить, так как в этом случае один из компонентов системы -- природа -- исключается из рассмотрения. Изучение процесса общественного производства с окружающей средой требует применения как инженерных методов, так и экологических, что привело к развитию нового научного направления на стыке технических, естественных и социальных наук, называемого инженерной экологией.

Особенностью энергетического производства является непосредственное воздействие на природную среду в процессе извлечения топлива и его сжигания, причем происходящие изменения природных компонентов являются весьма наглядными. Природно-промышленные системы в зависимости от принятых качественных и количественных параметров технологических процессов отличаются друг от друга по структуре, функционированию и характеру взаимодействия с природной средой. В действительности даже одинаковые по качественным и количественным параметрам технологических процессов природно-промышленные системы отличаются друг от друга неповторимостью экологических условий, что приводит к различным взаимодействиям производства с окружающей его природной средой. Поэтому предметом исследования в инженерной экологии является взаимодействие технологических и природных процессов в природно-промышленных системах.

Природоохранное законодательство устанавливает юридические (правовые) нормы и правила, а также вводит ответственность за их нарушение в области охраны природной и окружающей человека среды. Природоохранное законодательство включает в себя правовую охрану природных (естественных) ресурсов, природных охраняемых территорий, природной окружающей среды городов (населенных мест), пригородных зон, зеленых зон, курортов, а также природоохранные международно-правовые аспекты.

Законодательные акты об охране природной и окружающей человека среды включают международные или правительственные решения (конвенции, соглашения, пакты, законы, постановления), решения местных органов государственной власти, ведомственные инструкции и т.п., регулирующие правовые взаимоотношения или устанавливающие ограничения в области охраны природной среды, окружающей человека.

Последствия нарушений природных явлений переходят границы отдельных государств и требуют международных усилий в охране не только отдельных экосистем (лесов, водоемов, болот и т.п.), но и всей биосферы в целом. Все государства испытывают беспокойство за судьбу биосферы и дальнейшее существование человечества. В 1971 году ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры), в состав которой входит большинство стран, приняла Международную биологическую программу "Человек и биосфера", изучающую изменения биосферы и ее ресурсов под воздействием человека. Эти важные для судеб человечества проблемы могут быть решены только путем тесного международного сотрудничества.

Природоохранная политика в народном хозяйстве проводится, главным образом, через законы, общие нормативные документы (ОНД), строительные нормы и правила (СНиП) и др. документы, в которых инженерно-технические решения увязаны с экологическим нормативом. Экологический норматив предусматривает обязательные условия сохранения структуры и функций экосистемы (от элементарного биогеоценоза до биосферы в целом), а также всех экологических компонентов, которые жизненно необходимы при хозяйственной деятельности человека. Экологический норматив определяет степень максимально допустимого вмешательства человека в экосистемы, при которой сохраняются экосистемы желательной структуры и динамических качеств. Иными словами, недопустимыми в хозяйственной деятельности человека являются такие воздействия на природную среду, которые приводят к опустыниванию. Указанные ограничения в хозяйственной деятельности человека или ограничение влияний нооценозов на природную среду определяются желательными для человека состояниями нообиогеоценоза, его социально-биологической выносливостью и хозяйственными соображениями. В качестве примера экологического норматива можно привести биологическую продуктивность биогеоценоза и хозяйственную производительность. Общим экологическим нормативом для всех экосистем является сохранение их динамических качеств, прежде всего надежности и устойчивости.

Глобальный экологический норматив определяет сохранение биосферы планеты, и в том числе климата Земли, в виде, пригодном для жизни человека, благоприятном для его хозяйствования.

Экологические последствия перехода от плановой к рыночной экономике.

В России до второй половины 80-х годов решения по развитию и размещению производительных сил принимались практически без учета экологических факторов. В связи с этим в стране возникла напряженная экологическая обстановка, а в отдельных районах и городах создалось кризисное, а подчас и катастрофическое положение. В ряде мест необратимая деградация окружающей среды зашла столь далеко, что они стали непригодными для жизни и хозяйственной деятельности.

Спад производства в базовых отраслях экономики не дал заметного снижения фоновой экологической нагрузки в промышленных центрах, городских агломерациях. Увеличивается рост аварийности из-за стрессовых нагрузок (невыплата зарплаты, угроза безработицы), оттока квалифицированных кадров (из районов Крайнего Севера, зон нестабильности), трудностей с обновлением оборудования (особенно импортного), что ухудшает экологическую обстановку.

В производствах с горячими технологиями, где спад экономики повышает технологический резерв оборудования, рост аварийности возможен из-за частого использования нештатных режимов, когда безопасность определяется квалификацией и ответственностью диспетчеров. Имеется большая вероятность возникновения аварийных ситуаций на европейской территории России (в частности в Центрально-Черноземном регионе, в республиках Поволжья), в Сибирском регионе в районах интенсивной нефтегазодобычи, где изношенность оборудования достигает более 60%, что в кризисный период резко повышает возможность крупных аварий.

В структуре капитальных вложений природоохранные расходы (без мелиорации) занимают в России не более 7--8%. Используются они в последние годы на 70--80%. В 1995 г. на природоохранные цели ассигнования в бюджете России предусмотрены не были. Финансирование из региональных бюджетов и внебюджетных экологических фондов осуществляется крайне недостаточно и часто не по прямому назначению. На предприятиях, в целях экономии идет сокращение ввода очистного оборудования, что так же сказывается на повышении выбросов. Однако в 1995 г. на складах находилось 4,1 тыс. единиц пылеулавливающего и газоочистного оборудования, которое не было востребовано.

Финансовые трудности промышленных предприятий вызывают сокращение издержек за счет природоохранных расходов. Растет количество стихийных свалок в пригородах (дорожают услуги полигонов), тайных сбросов и закачек отходов в подземные воды. Сокращается рекультивация отвалов. О снижении объемов ввода очистных сооружений свидетельствует кризис с реализацией экологической техники в России, свертывание продаж биотехнологий на специализированных биржах.

Такие явления, как суверенизация, автаркия (т.е. политика хозяйственного обособления), разрывы связей, удорожание транспортировки ведут к повсеместному использованию в технологических процессах некондиционного сырья, аварийного оборудования, что приводит, как правило, к росту производственного травматизма, профессиональных заболеваний, промышленных отравлений. При сменах технологии вероятно подключение новых типов стоков к системам очистных сооружений, ориентированным на иной спектр загрязнителей.

Любые дополнительные вложения руководители предприятий стремятся направить в производство. Поэтому возрастает разрыв между производственными мощностями и системами природоохранной инфраструктуры. В условиях становления рыночных отношений, общего кризиса и спада производства усугубляются прежние экологические проблемы и возрастают новые.

Негативное воздействие на природу крупных предприятий сохраняется прежде всего в сложившихся старых многопрофильных промышленных центрах. В условиях кризиса и резкого дефицита средств, все, что не истрачено, направляется непосредственно в производство. И без того крайне перегруженная инфраструктура промышленных центров (включая системы контроля и очистки) может просто не выдержать дополнительных мощностей. Сильный рост загрязнения воздуха и воды в промышленных центрах Российской Федерации создает весьма тревожную экологическую ситуацию.

Влияет на экологическую обстановку и производство низкокачественной продукции. В основном это характерно для предприятий легкой и пищевой промышленности. Особенностью экологического воздействия этих предприятий является дисперсное воздействие. При этом экологическая нагрузка не концентрируется в крупных промышленных центрах, а перемещается в районные центры, пригороды, сельские районы.

Внимание предпринимателей к пищевой и легкой промышленности, развиваемых преимущественно в малых городах и сельских центрах со слабой инфраструктурой очистных сооружений, ведет к росту удельных (на единицу продукции) загрязнений отходами производств, вредными выбросами в атмосферу и загрязнению водоемов. Вне крупных городов количество коммунальных канализационных сетей и очистных сооружений недостаточно, а в ряде районных центров вообще отсутствуют. В относительно крупных областных городах при остром дефиците средств реконструкция этих систем в ближайшие годы может остановиться. Сбросы же новых предприятий чаще всего будут замыкаться именно на общегородские системы отвода и очистки стоков. В общегородские канализационные сети весьма вероятно будут поступать производственные стоки, на очистку которых муниципальные очистные сооружения не рассчитаны. Возрастает аварийность из-за наличия в трубах активных химически агрессивных отходов. Осадки сточных вод становятся не пригодными для использования в качестве удобрений, встает проблема их утилизации.

Серьезно осложняется экологическая обстановка и в связи с усложнением природоохранного контроля. Все системы контроля до настоящего времени были ориентированы на крупные предприятия. Для малых предприятий со специфическим набором выбросов и сбросов нет инструментального обеспечения, не налажена система отчетности.

Серьезный просчет допущен при формировании пакета документов по приватизации государственного имущества. Условиями приватизационных конкурсов не предусматривался установленный уровень экологической безопасности приобретаемого объекта. Таким образом, возникает угроза экономии на экологических издержках. К сожалению, законодательство еще недостаточно подготовлено к решению природоохранных задач в специфических условиях перехода к рыночным отношениям. Относительно новая проблема -- экологическая регламентация деятельности зарубежных фирм.

Необходимо экологизировать весь блок хозяйственного законодательства, нормативные акты, регулирующие приватизацию и создание совместных предприятий. Нормативная база природопользования и охраны природы должна быть адаптирована к новым рыночным условиям, избавлена от рецидивов прямого государственного регулирования.

XX век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы. Имеются серьезные проблемы загрязнения (атмосферы, вод, почв), кислотных дождей, радиационного поражения территории, а также утраты отдельных видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения и опустынивания территорий.

Проблемы возникают в результате такого взаимодействия природы и человека, при котором антропогенная нагрузка на территорию (ее определяют через техногенную нагрузку и плотность населения) превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов (комплексов, геосистем) к антропогенным воздействиям.

Значительно загрязняют атмосферу автомобильный транспорт, ТЭЦ, предприятия черной и цветной металлургии, нефтегазоперерабатывающей, химической и лесной промышленности. Большое количество вредных веществ в атмосферу поступает с выхлопными газами автомобилей, причем их доля в загрязнении воздуха постоянно растет; в России -- более 30%, а в США -- более 60% от общего выброса загрязняющих веществ в атмосферу.

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха регионов нашей страны -- машины и установки, использующие серосодержащие угли, нефть, газ. Больше половины добываемых в европейской части страны углей содержат свыше 2,5% серы. Поэтому ежегодно в атмосферу в результате промышленной деятельности человека попадает примерно 7510⁶ т окиси серы, 5310⁶ т окиси и двуокиси азота, 30410⁶ т окиси углерода, 8810⁶ т углеводородов (предельных, альдегидных и пр.).

Время, когда природа казалась неисчерпаемой, миновало. Грозные симптомы разрушительной деятельности человека с особой силой проявились пару десятилетий назад, вызвав в некоторых странах энергетический кризис. Стало ясно, что ресурсы энергоносителей ограничены. Это также относится и ко всем другим полезным ископаемым.

В некоторых регионах России намечаются направления технической политики, нацеленные на более полное и комплексное использование природных ресурсов, сырья, материалов и топлива, расширение использования и комплексной переработки низкокачественных ресурсов и производственных отходов, внедрение безотходной технологии, предотвращение загрязнения окружающей среды. Разработана Комплексная программа, включающая в себя ряд подпрограмм, таких, как "Недра", "Биосфера", "Химия твердого тела" и "Физика твердого тела". В рамках каждой подпрограммы уделяется внимание повышению эффективности производства, переработке всевозможных видов отходов. В настоящее время рост энергоемкости и материалоемкости современного производства значительно опережает рост численности населения. Потребление энергии растет в 3 раза, добыча минеральных ресурсов -- в 2 раза быстрее, чем население. В настоящее время горнодобывающая промышленность выдает в год более 40 т продукции в расчете на одного жителя Земли.

Предприятия черной металлургии пускают в отходы породу, содержащую свинец, кобальт, медь. При добыче угля ежегодно на поверхность поднимают около 1 млрд. м² пустой породы. Строят из нее бесполезные пирамиды -- терриконы. При этом впустую растрачиваются тысячи гектаров плодородных земель. Загрязняется атмосфера, терриконы горят, ветер поднимает с их бесплодных склонов тучи пыли.

Получение минералов из отходов чрезвычайно выгодно. Например, щебень, получаемый из отходов, в 2--2,5 раза дешевле того же щебня, добываемого специализированно. Известно, что многими вскрышными породами можно заменить нерудные строительные материалы в дорожном строительстве, выгодно использовать их при производстве цемента, стекла, керамики, полезно направлять в сельское хозяйство, в частности, для известкования почв.

Промышленность строительных материалов является практически единственной в достаточно широких масштабах использующей отходы всевозможных производств. Всего строительная индустрия спасает от списания в отходы около половины образующихся доменных шлаков. Еще в 80-х годах было принято решение об обязательном вводе в строй новых доменных печей только в комплексе с установками для переработки и подготовки шлаков к последующему использованию. Близ металлургических комбинатов построено более 20 цементных заводов, вырабатывающих на базе металлургических шлаков отличный шлакопортландцемент. Металлургические шлаки -- отличное сырье для производства целого ряда материалов: цемента, щебня для строительства дорог, шлаковой пемзы, минеральной ваты и знаменитого своими свойствами шлакоситалла, идущего на изготовление особо прочных и химически стойких труб, панелей, электроизоляторов и электровакуумных приборов.

Развитие современного производства, и прежде всего промышленности, базируется в значительной степени на использовании ископаемого сырья. Среди отдельных видов ископаемых ресурсов на одно из первых мест по народнохозяйственному значению следует поставить источники топлива и электроэнергии.

По мере технического прогресса все больший удельный вес приобретают первичные источники электроэнергии, получаемые с гидро- и геотермальных электростанций. Растет и получение электроэнергии с атомных электростанций. Потенциальные мощности всех этих источников велики, но пока экономически эффективной является только небольшая их часть.

Повышение цен на нефть повлияло на потребление нефтепродуктов, структуру автомобильного парка (наметился переход к менее мощным и более экономным машинам). В результате удельный вес нефтепродуктов в потреблении топлива стал сокращаться и наметилось повышение удельного веса угля, а также рост доли атомной и гидроэнергии. В последние годы появились сомнения в целесообразности дальнейшего развития атомной энергетики.

В результате научных исследований во всех областях геологической науки, а также практических работ были достигнуты большие успехи в познании геологического строения территории страны, закономерностей образования и расположения полезных ископаемых. Работа по выявлению новых месторождений и определению различных видов минерального сырья с учетом особенностей развития земной коры продолжается.

Повышение эффективности геологоразведочных работ, а также снижение их стоимости требуют интенсивного внедрения в геологоразведочную практику современных достижений научно-технического прогресса -- дистанционных методов исследований, радарной съемки, аэроэлектроразведки, высотных и космических аэрофотосъемок, аэрогеохимической съемки и т.д.

Важное значение в геологоразведочной практике имеет и точное определение состава полезных ископаемых, которое необходимо как для комплексного использования ресурсов, так и для разработки залежей полезных ископаемых по категориям запасов. Комплексность использования ресурсов, особенно применительно к предметам труда, предполагает углубление переработки этих ресурсов, увеличение выхода конечной продукции на единицу использованных ресурсов и имеет огромное значение в деле охраны окружающей среды.

Одной из характерных черт современного этапа научно-технического прогресса является возрастающий спрос на все виды энергии. Важным топливно-энергетическим ресурсом является природный газ. Затраты на его добычу и транспортировку ниже, чем для твердых видов топлива. Являясь прекрасным топливом (калорийность его на 10% выше мазута, в 1,5 раза выше угля и в 2,5 раза выше искусственного газа), он отличается также высокой отдачей тепла в разных установках. Газ используется в печах, требующих точного регулирования температуры; он мало дает отходов и дыма, загрязняющих воздух. Широкое применение природного газа в металлургии, при производстве цемента и в других отраслях промышленности позволило поднять на более высокий технический уровень работу промышленных предприятий и увеличить объем продукции, получаемой с единицы площади технологических установок.

За последние три десятилетия существенно изменилась структура потребления угля в связи с вытеснением его нефтепродуктами и газом. Сократилось потребление угля в железнодорожном, морском и речном транспорте, а также в бытовом секторе. Более 56% потребления угля приходится на тепловые электростанции. Крупные потребители угля -- коксохимические предприятия. Доля их в общем потреблении за последние годы почти не изменилась, хотя производство чугуна заметно увеличилось. Это обусловлено внедрением новых способов выплавки чугуна и стали, строительством крупных доменных печей, вызвавших снижение удельного потребления кокса. На снижение удельного расхода кокса влияет не только использование топливных реагентов (природного газа), но и обогащение доменного дутья кислородом, улучшение качества исходного сырья путем повышения содержания железа в руде и т. п. Одним из главных путей расширения использования угля является использование его как сырья для производства синтетического жидкого и газообразного топлива для химической промышленности.

Из высококачественных видов топлива на первом месте находится нефть, на долю которой приходится 63%. В настоящее время в связи с ростом в стране энергопотребления, выработанностью легкодоступных месторождений нефти, ограниченностью ее запасов в земной коре, угрозой ее исчерпания, а также более эффективным использованием нефти как сырья в химической промышленности возникла проблема ускорения развития других отраслей топливно-энергетического комплекса как в целом по стране, так и по отдельным регионам.

Экономия топливно-энергетических ресурсов в настоящее время становится одним из важнейших направлений перевода экономики на путь интенсивного развития и рационального природопользования. Значительные возможности экономии минеральных топливно-энергетических ресурсов имеются при использовании энергетических ресурсов. Так, на стадии обогащения и преобразования энергоресурсов теряется до 3% энергии. В настоящее время 4/5 всего количества электроэнергии в стране производится тепловыми электростанциями, которые работают главным образом на угле. На ТЭС при выработке электроэнергии полезно используется лишь 30--40% тепловой энергии, остальная часть рассеивается в окружающей среде с дымовыми газами, подогретой водой.

Немаловажное значение в экономии минеральных топливно-энергетических ресурсов играет снижение удельного расхода топлива на производство электроэнергии.

Таким образом, основными направлениями экономии энергоресурсов являются: совершенствование технологических процессов, совершенствование оборудования, снижение прямых потерь топливно-энергетических ресурсов, структурные изменения в технологии производства, структурные изменения в производимой продукции, улучшение качества топлива и энергии, организационно-технические мероприятия. Проведение этих мероприятий вызывается не только необходимостью экономии энергетических ресурсов, но и важностью учета вопросов охраны окружающей среды при решении энергетических проблем.Большое значение имеет замена ископаемого топлива другими источниками (солнечной энергией, энергией волн, прилива, земли, ветров). Эти источники энергетических ресурсов являются экологически чистыми. Заменяя ими ископаемое топливо, мы снижаем вредное воздействие на природу и экономим органические энергоресурсы.

Из анализа ретроспективы развития природоохранной деятельности и ресурсосберегающей технологии производства продукции потребления следует, что многомиллиардные затраты на эти цели не принесли желаемых результатов.

Основной причиной значительного ухудшения экологической ситуации в нашей стране является отсутствие устойчивого механизма, учитывающего уровень превышения ПДК и ПДВ. Это отражается на экономике источников, загрязняющих окружающую среду, а также базовых (стартовых) эколого-экономических нормативов, определяющих виды экономического, морального наказания или поощрения.

При разработке нормативов учитываются региональные особенности процессов природопользования и воспроизводства природных ресурсов.

Одной из основополагающих посылок при формировании эколого-экономических нормативов является определение "пропорций" между возможными направлениями использования природных ресурсов в границах конкретной территории. Расчет нормативов должен осуществляться с учетом следующих положений:

1. для каждого природного комплекса существует определенная величина максимально допустимой антропогенной нагрузки, которая не нарушает естественных процессов, и её действие может быть компенсировано процессами самовосстановления;

2. при антропогенной нагрузке, более высокой, чем допустимое значение, но не превышающей конкретный для каждой природной системы предельный уровень, нарушения в естественном состоянии этой системы, вызванные действием антропогенного фактора, могут быть устранены в результате ликвидации нагрузки и проведения природоохранных мероприятий;

3. если антропогенная нагрузка на природную среду превысила предельный уровень, то развиваются процессы необратимой деградации.

На современном уровне развития производственных сил в оборот вовлечены практически все территориальные элементы и компоненты окружающей среды, поэтому они подвергаются отрицательному воздействию загрязняющих веществ и физических факторов. Уровень и состав загрязнения дифференцируются по территории России и определяются отраслевой спецификой производства, явлениями переноса загрязняющих веществ через атмосферный воздух, воду и другие носители загрязнения окружающей среды.

В то же время в более развитых странах подход к проблемам окружающей среды со стороны правительств гораздо более жесток: например, ужесточаются нормы содержания вредных веществ в выхлопных газах. Чтобы не потерять свою долю рынка в сложившихся условиях, компания Honda Motors засунула под капот современный 32-разрядный компьютер и озадачила его проблемой сохранения окружающей среды. Микропроцессорное управление системой зажигания -- не новость, однако, похоже, впервые в истории автомобильной промышленности программно реализован приоритет чистоты выхлопа, а не выжимания лишних "лошадей" из мотора. Надо сказать, компьютер в очередной раз продемонстрировал свой интеллект, уже на промежуточном этапе снизив токсичность выхлопа на 70% и потеряв при этом всего 1,5% мощности двигателя. Вдохновленный результатом, коллектив инженеров и программистов начал экологическую оптимизацию всего, что хоть как-то такую оптимизацию в состоянии вынести. Электронный эколог под капотом бдительно следит за составом рабочей смеси, впрыскиваемой в цилиндры, и "в режиме реального времени" управляет процессом сгорания топлива. А если, несмотря на все старания "уничтожить врага в его собственном логове" (в смысле, в цилиндрах двигателя) что-то в выхлопную трубу и проскочит, то наружу не выйдет: специальные датчики тут же сообщат об этом компьютеру, который, перенаправив коварную порцию выхлопа в специальный отсек, уничтожит ее там с помощью электричества. Разумеется, не забыли навесить на двигатель и специально разработанный каталитический дожигатель особой конструкции. Результат, как говорится, превзошел все ожидания: мощность двигателя снизилась совсем ненамного, экономичность не пострадала, а что касается выхлопа -- забавно, но факт: процентное содержание в нем вредных веществ заметно меньше, чем в воздухе, которым дышат жители, например, центральных районов Лос-Анджелеса. Видимо, будет иметь смысл выводить выхлопную трубу автомобиля прямо в салон -- чтоб легче дышалось. Этот достойный агрегат получил название Z-LEV (Zero Emission Vehicle), и производить его планируется... только через пару-тройку лет. А собственно, почему? Правительство штата Калифорния (США) намерено с 2003 года ввести жесткую квоту: 10% новых автомобилей, регистрируемых в штате, должны быть абсолютно экологически чистыми (имелись в виду, прежде всего, электромобили). Honda Motors нацелилась отхватить кусочек этого 10-процентного пирога и даже начала предварительные переговоры с администрацией штата на темы того, что конкретно понимать под "абсолютной чистотой" и нельзя ли как-нибудь напялить на LEVa овечью шкуру, чтоб сошел за электромобиль. А могло ведь показаться -- чистой воды (или воздуха) альтруизм...

Экология городов

Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.

Темпы роста населения мира в 1.5-2.0 раза ниже роста городского населения, к которому сегодня относится 40% людей планеты. За период 1939 - 1979 гг. население крупных городов выросло в 4, в средних - в 3 и малых - в 2 раза.

Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных странах равен: Аргентина - 83, Уругвай - 82, Австралия - 75, США - 80, Япония - 76, Германия - 90, Швеция - 83. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся города. Таковы Вашингтон-Бостон и Лос-Анжелес-Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс и Кузбасс в СНГ.

Круговорот вещества и энергии в городах значительно превосходит таковой в сельской местности. Средняя плотность естественного потока энергии Земли - 180 Вт/м², доля антропогенной энергии в нем - 0.1 Вт/м2. В городах она возрастает до 30-40 и даже до 150 Вт/м² (Манхэттен).

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.

При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают слои атмосферы в 250-400 м, а контрасты температуры могут достигать 5-6С. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.

Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м² в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций - парки, скверы, дворы - сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.

Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” - парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.

Важно рассмотреть экологические проблемы крупных городов более детально и конкретно на примере Москвы. Исчерпывающую оценку экологического состояния столь крупного и сложного объекта, как Москва, дать затруднительно по следующим основным причинам:

· оценка должна учитывать множество самых разных показателей по всем районам и предприятиям, производственным зонам, магистралям, системам связи, рекреационным площадям и т.д.;

· полученные сведения должны быть систематизированы, сведены в единую легко интерпретируемую систему;

· система сбора и обобщения имеющихся данных пока что не имеет единой научной концепции, разрознена и даже не всеми поддерживается. Социально-экологическая модель Москвы - задача предстоящих исследований.

Обобщенные данные свидетельствуют о сложном экологическом состоянии Москвы. Город стремительно растет, переходит за кольцевую дорогу, сливается с городами-спутниками. Средняя плотность населения 8.9 тыс. чел. на 1 кв. км. Сотни тысяч источников выбрасывают в воздух огромное количество вредных веществ, т.к. частичная очистка внедрена только на 60% предприятий. Особый вред наносится автомобилями, технические параметры которых не соответствуют требованиям и качеству воздуха. Выхлопные газы автомашин дают основную массу свинца, износ шин - цинк, дизельные моторы - кадмий. Эти тяжелые металлы относятся к сильным токсикантам. Промышленные предприятия дают очень много пыли, окислов азота, железа, кальция, магния, кремния. Эти соединения не столь токсичны, однако снижают прозрачность атмосферы, дают на 50% больше туманов, на 10% больше осадков, на 30% сокращают солнечную радиацию. В целом на 1 москвича приходится 46 кг вредных веществ в год.

Тепловое воздействие увеличивает температуру в городе на 3-5С, безморозный период на 10-12 дней и бесснежный - на 5-10 дней. Нагрев и подъем воздуха в центре вызывает подток его с окраины - как из лесопаркового пояса, так и из промышленных зон.

Расход воды в Москве на 1 жителя - около 700 л/сутки. При огромных расходах на очистку даже водопроводная вода содержит некоторое количество вредных соединений, главным образом удобрений и ядохимикатов. Водные ресурсы используются нерационально - более 20% воды уходит неиспользованной. Например, только для бритья москвич за один раз использует до 100 литров. В районах со счетчиками (г. Зеленоград) водопотребление в 2-3 раза меньше.

Сточные воды города на 98,6% подвергаются биологической очистке, однако в водоемы все же попадает очень много песка, соли, подкисленной и теплой воды. Дефицит воды - один из факторов сдерживания жилищного строительства. Из 1650 главных промышленных предприятий систему оборотного водоснабжения имеют лишь 160.

В пределах города почвы значительно отличаются от своих аналогов в данной природной зоне - кислых дерново-подзолистых. В первую очередь надо отметить повышение pH до 8-9, что связано с поступлением из атмосферы карбонатов кальция и магния. Почвы обогащены также органическими веществами, главным образом сажей - до 5% вместо 2-3%. Содержание тяжелых металлов в 4-6 раз превышает фоновое.

Зеленые насаждения занимают 30% площади города, что дает 25-30 кв. м на человека (Париж - 6, Лондон - 7.5, Нью-Йорк - 8.6). Вместе с тем насаждения внутри города мало связаны с лесопарковым поясом, да и последний слишком узкий - 15-20 км. Только с севера Москва относительно защищена зеленым поясом. До 30-40% насаждений затронуто болезнями, угнетено и потеряло способность к самовозобновлению. Лесопарковый пояс в дни отдыха ежедневно принимает до 4 млн. человек. Эти нагрузки выше допустимых.

3.5 млн. человек в Москве живут в условиях экологического дискомфорта, а около 1 млн. - в районах предельного дискомфорта. Загрязнение отдельных частей города различно. Две трети всех вредных выбросов приходится на 6 районов. Сложная обстановка в кварталах вдоль Садового кольца.

Заболеваемость москвичей в среднем выше, чем по другим районам страны: распространены болезни органов дыхания, астма, различные виды аллергии, сердечнососудистые заболевания, болезни печени, желчного пузыря, органов чувств. Из 94 крупнейших городов мира Москва по рождаемости находится на 62-м, по смертности - на 70-м, по естественному приросту - на 71-м месте. Выживаемость детей во многих столицах мира в 2-3 раза выше, чем в Москве.

Экология Москвы тесно связана с фоном, природными условиями Подмосковья и климатом европейской территории России. Важнейшее значение имеет так называемый “западный перенос” - преобладание в течение года ветров западных румбов. При этом западные и северо-западные районы города получают более свежий воздух, который дополнительно очищен над лесными массивами западной части Московской области. В восточные районы Москвы поступает воздух, загрязненный над городской территорией. В периоды преобладания восточных и юго-восточных ветров Москва получает менее чистый воздух, поскольку юго-восток области заселен на 25-30%, значительно распахан и более индустриальный. Северо-запад столицы имеет более чистые водоемы, поскольку основные водотоки Подмосковья текут с северо-запада на юго-восток. Общие особенности почв и рельефа также обуславливают дифференциацию экологических условий. Северо-запад Москвы более возвышенный, холмистый, имеет более тяжелые, глинистые и суглинистые почвы. Это способствует активному поверхностному смыву, горизонтальной миграции загрязнения, его концентрации в водоемах и малому проникновению в грунты. На юго-востоке большее распространение имеют песчаные равнинные поверхности с малыми уклонами. Здесь лучшие условия для вертикальной миграции загрязнения, заражения грунтовых вод.

Москва заметно влияет на прилегающую местность: атмосферное загрязнение распространяется на восток на 70-100 км, депрессионные воронки от забора артезианских вод имеют радиусы 100-120 км, тепловое загрязнение и нарушение режима осадков наблюдается на расстоянии 90-100 км, а угнетение лесных массивов - на 30-40 км.

Состояние природных систем в районе Заполярного ГНКМ в Надым-Пур-Тазовском газодобывающем районе

Зона освоения Заполярного ГНКМ включает в себя достаточно обширную территорию, протянувшуюся дугой от г. Нов. Уренгой до пос. Самбург. В неё входят площадь самого месторождения, коридоры коммуникаций ЗГНКМ - Ст. Уренгой - Нов. Уренгой и ЗГНКМ - Тазовский шириной 20 км, промежуточная Пуртазовская компрессорная станция, перевалочные базы в посёлках Тазовский и Ст. Уренгой, а также посёлки Коротчаево и Газ-Сале.

Наибольшие изменения ландшафтов связаны с бурением скважин. Технология работ неизбежно связана с физико-механическими нарушениями поверхности, т.к. практически всюду делаются искусственные насыпные площадки для буровых установок. Низкая культура работ привела к долговременным химическим загрязнениям, особенно в тех случаях, когда насыпные площадки использовались в разное время для бурения двух, а иногда и трёх скважин - сначала при разведке сеноманских, затем валанжинских горизонтов, что резко усиливало техногенное воздействие. На площадках после бурения остаются большие количества глинистых компонентов, цемента, химических реагентов, использовавшихся при бурении, бытовые отходы, остатки нефтепродуктов, которые со временем могут перейти в почвогрунты и поверхностные воды. Однако нельзя не отметить, что эти физико-механические и химические нарушения имели локальный, точечный характер и нигде не получили площадного развития.Территория месторождения неоднократно поражалась тундровыми и лесными пожарами, особенно в сухих хорошо дренированных районах произрастания лиственничных редкослойных лесов с ягельным напочвенным покровом. Хорошо видны площади пирогенного воздействия разного срока давности, и нет сомнения, что большинство их приурочено к местам хозяйственной деятельности. Очевидно, что причина пожаров - неосторожное обращение с огнём работников буровых, научно-исследовательских и иных подразделений, проводивших работы на территории ЗГНКМ.

С развитием газодобывающей отрасли Западной Сибири посёлок включается в её инфраструктуру. Увеличилось число жителей, возведен комплекс жилых многоэтажных зданий для работников газодобывающей отрасли. Начато строительство ВПП с твёрдым покрытием для приёма самолётов типа ЯК-40, АН-24, АН-26. Строительство в условиях практически сплошного распространения ММП весьма специфично, недоучёт этой специфики привел к деформации, частичному затоплению полосы и невозможности её эксплуатации. Для сооружения ВПП, в нарушение важных природоохранных норм, использовались пески с поймы р. Таз, добывались они преимущественно гидронамывным способом. Посёлок окружен сетью грунтовых и вездеходных дорог со шлейфом бульдозерных выемок и свалок бытового мусора. Единственная насыпная дорога обслуживала строящуюся ВПП.

Изменения ГС, зафиксированные к 1993 г., местами сильные,относятся, в основном, к нарушениям физико-механического свойства. Это, прежде всего, уничтожение ПРС на территории посёлка, ВПП, карьеров, на дорогах. По обочинам дорог, на недостроенной ВПП, по путям вездеходного транспорта, в т.ч. на зимнике, местами отмечается искусственное обводнение, которое вызвано протайкой мёрзлого грунта вследствие нарушения поверхности почвогрунтов.

В наиболее ярких случаях по вездеходным колеям это обводнение привело к линейному термокарсту. Там, где зимник проходит по бровке склона к пойме р. Таз, из-за механического нарушения почвогрунтов местами отмечается активизация термоэрозионных процессов.

Пос. Старый Уренгой, расположенный на правом берегу р. Пур между устьями рек Бол. и Мал. Хадыръяха, долгое время был единственным населенным пунктом в среднем течении р. Пур и прилегающих водоразделах. До ближайших таких же маленьких посёлков Самбург и Тарко-Сале было не менее 120 км по прямой. Связь с внешним миром поддерживалась водным путём в период навигации, кроме того существовал временный аэродром с зимней ВПП, принимавший самолёты типа АН-2. Даже в 70-е и 80-е годы, в пору бурного всплеска геологоразведочных, а затем нефтегазодобывающих работ на Надым-Пуровском междуречье, посёлок не получил сильного импульса к развитию, т.к. находился на периферии территории месторождений, к тому же на другом берегу такой крупной водной преграды, какой является р. Пур. Он служил местом временного проживания работников изыскательских и буровых организаций и перевалочной базой всевозможных грузов, доставляемых по реке. Тем не менее, здесь появились насыпные дороги, была реконструирована ВПП для обслуживания лёгкой авиации и в летнее время, расширились складские и транспортные базы.

Если правобережье р. Пур, в том числе и пос. Ст. Уренгой, за 80-е годы изменилось мало, то левобережье преображено хозяйственной деятельностью весьма заметно. В 1993 г. уже существовала железная дорога, связавшая Уренгойскую группу месторождений с центром Западной Сибири; практически на голом месте возникли г. Новый Уренгой и пос. Коротчаево. С постройкой железной дороги в пос. Коротчаево появилась ж/д. станция со своей инфраструктурой (подъездные и запасные пути, склады, депо, ремонтные мастерские и т.д.), усилилась деятельность речного порта, куда была подведена ж/д. ветка.

Нарушения ГС уже тогда были значительными. В основном это механическое уничтожение ПРС и связанные с ним ЭГП - эоловые на обнаженных песках, обводнение на вездеходных колеях, подтопление вдоль насыпных дорог и связанный с ними линейный термокарст. Сильные изменения, где ПРС нарушен более чем на 50%, приурочены к насыпным дорогам и ж/д. полотну, ж/д. станции и её инфраструктуре, речному порту, промзоне, селитебной зоне, ГРС "Тихая". Остальная часть полосы нарушений заполнена изменениями средней и слабой степени, а всё пространство к западу от этой полосы подвергалось пирогенным воздействиям. Кроме того, к 1993 г. отмечено и химическое загрязнение ГС.

На отрезке Коротчаево - НХК изменения ГС линейно локализованы и обусловлены не столько интенсивностью техногенного воздействия, сколько низкой устойчивостью широко распространённых здесь болотных ландшафтов с большим количеством озёр и мелких ручьев. Вдоль дорог и трубопроводов почти повсеместно развилось искусственное обводнение, местами усилилась протайка ММП с начальной стадией термокарста. На песчаных берегах р. Ево-Яха активизировались эоловые процессы с образованием участков развеваемых песков площадью 1,5 х 2 км. Повсеместно отмечается механическое загрязнение бытовым и техническим мусором.

По мере приближения к строящемуся НХК воздействие усиливается, появляются мелкие карьеры, сгущается сеть грунтовых и вездеходных дорог. Для строительства использовались пески из сухоройных карьеров к югу от НХК, к ним ведут насыпные и грунтовые дороги.

Изменения ГС здесь местами сильные. В площади карьеров, на территории строящихся корпусов, по дорогам и линейным коммуникациям полностью уничтожен почвенно-растительный слой, что само по себе является существенным изменением ГС. Наблюдаются изменения естественного стока вод из-за подпруживания ручьев коммуникациями, многочисленные случаи искусственного обводнения в карьерах, вдоль дорог, местами - размыва полотна дорог, отмечаются суффозионные и термокарстовые просадки, а на обнаженных дренированных участках - развевание песков.

Система транспортных коммуникаций на отрезке от НХК до г. Нов. Уренгой постоянно сопровождается зоной с многочисленными мелкими техногенными объектами, как то: мелкие карьеры, бульдозерные выемки, отдельные строения, складские территории, беспорядочная сеть грунтовых и вездеходных дорог, ответвления ЛЭП и трубопроводов. Эта зона охватывает пространство от трассы до поймы р. Ево-Яха. Сильные техногенные изменения отмечаются здесь лишь в карьерах, где уничтожен ПРС, на остальной площади механические нарушения слабые благодаря малой площади и незначительности техногенных объектов.

Город Новый Уренгой возник на новом месте на правом берегу приустьевой части р. Седэяха как столица газодобывающего края на севере Тюменской области. За 80-е годы он превратился в крупный административный, промышленный и культурный центр с развитой инфраструктурой. Основу промышленности составляет первичная переработка и транспортировка углеводородов, добываемых на богатейших месторождениях Западной Сибири. Площадь города к 1993 г. составляла около 100 кв.км.

Техногенные нарушения на всей этой территории сильные. В пределах города, особенно его промышленной части, почвенно-растительный слой, а порой и литологический состав поверхностных отложений изменены более чем на 50% за счёт насыпного грунта. То же наблюдается вдоль всех линейных систем коммуникаций. На обширном участке, примыкающем к промышленной части города с юга, вдоль трубопроводов наблюдаются многочисленные мелкие техногенные объекты, нарушающие ПРС, хотя и в меньшей степени: грунтовые и вездеходные дороги, балки и сараи, отдельные строения, мелкие карьеры и бульдозерные выемки, свалки бытовых и техногенных отходов.

Сильные нарушения почвогрунтов, где площадь поражения превышает 50%,связаны с крупными карьерами, промышленными объектами, городами, посёлками, аэродромами, дорогами с твёрдым покрытием и насыпными. Наиболее широко подобные явления распространены в г. Нов. Уренгой и его промышленных окрестностях, пос. Коротчаево (с промбазой и ГРС "Тихая"), в посёлках Ст. Уренгой, Тазовский и Газ-Сале они отмечались значительно реже, а на территории ЗГНКМ и пос. Самбург в 1993 г. практически отсутствовали.

Нарушения средней интенсивности (площадь поражения почвогрунтов 20-50%) свойственны небольшим посёлкам, грунтовым (без насыпей) дорогам, пространствам между линейными коммуникациями; часто к таким нарушениям приводит бесхозяйственное использование земель с образованием участков с массой мелких техногенных объектов, не выражающихся в масштабе карты: пустырей, бульдозерных выемок, мелких свалок, следов вездеходного транспорта, отдельных строений, троп и пр. Такие участки в изобилии встречаются в окрестностях г. Нов. Уренгой, вдоль магистрали трубопроводов Н. Уренгой - Коротчаево, в окрестностях посёлков Коротчаево, Ст. Уренгой, Тазовский, в посёлках Газ-Сале и Самбург. На территории ЗГНКМ средние нарушения имеют точечный характер и приурочены к геологоразведочным скважинам.

К слабым нарушениям относятся участки с поражениями почвогрунтов менее 20% площади. Обычно это территории, находящиеся на периферии площадей с техногенными поражениями сильной и средней степени: около всех посёлков, особенно Ст. Уренгой и Коротчаево, а чаще всего - это линейные разрывы ПРС, связанные с единичными вездеходными проходами, тропами, ЛЭП, зимниками Самбург - Тазовский и Тазовский - Ст. Уренгой. На площади ЗГНКМ наблюдаются именно такие изменения почвогрунтов.