Энергия и цивилизация

Производство и использование ископаемого топлива и электричества являются наиболее значимыми источниками антропогенного загрязнения атмосферы, выбросов парникового газа, и ведущими причинами загрязнения воды и почвы. Сжигание всех видов ископаемого топлива вызывает быстрое окисление содержащегося в них углерода, при котором происходит выброс CO₂; метан (СН

₄), более сильнодействующий парниковый газ, освобождается при производстве и транспортировке природного газа; при сгорании выделяются небольшие количества закиси азота (N₂

O). Сжигание угля обычно было главным источником выброса в атмосферу взвешенных частиц, а также оксидов серы и азота (SOx и NOx), но стационарные выбросы этих газов в настоящий момент в значительной степени контролируются электростатическими уловителями, десульфуризаторами и процессами удаления оксидов азота (Smil 2008а). Но даже при этом выбросы от сгорания угля продолжают оказывать большое негативное влияние на здоровье (Lockwood 2012).

Загрязнение воды значительно увеличивается во время случайных утечек нефти (из трубопроводов, железнодорожных цистерн, танкеров и очистительных заводов) и разливов кислоты. Землепользование многих территорий изменяется при поверхностной добыче угля, создании водохранилищ для гидроэлектростанций, постройке линий высоковольтной передачи, огромных складов, очистительных и распределительных мощностей для жидкого топлива, а в последнее время – из-за появления больших ветряных и солнечных ферм. Косвенным образом топливо и электричество ответственны за многие другие потоки загрязнений и виды деградации экосистем. Наиболее заметное влияние оказывают промышленность (в первую очередь черная металлургия и химическая), использование химикалий в сельском хозяйстве, урбанизация и развитие системы транспорта. Все эти воздействия постоянно усиливаются, как с экстенсивной, так и с интенсивной точки зрения, а их масштабы варьируются от локального до регионального. Потери, которые при всем этом происходят, принуждают все важнейшие экономики уделять все больше внимания экологическим проблемам.

К 1960 годам один из видов такой деградации, кислотные дожди в Центральной и Западной Европе, а также в восточной части Северной Америки, возникшие большей частью из-за выбросов оксидов серы и азота на угольных электростанциях, а также из-за автомобильных выхлопов, достигли масштабов в половину континента и до середины 1980-х рассматривались как самая сложная экологическая проблема, стоящая перед развитыми странами (Smil 1985, 1997). Следующие действия: переход на уголь с низким содержанием серы и не содержащий серы природный газ в производстве электричества, использование более чистого бензина и дизельного топлива, разработка более эффективных двигателей для автомобилей и технологии десульфуризации продуктов горения – не только приостановили процесс окисления, но двинули его в обратном направлении, так что осадки в Европе и Северной Америке стали менее кислотными (Smil 1997). Но в 1990 году проблема возникла снова, на этот раз в Восточной Азии, из-за резко выросшего потребления угля в Китае.

Частичное разрушение озонового слоя над Антарктикой и окружающим ее океаном быстро стали называть главной проблемой, связанной с потреблением энергии. Возможность снижения концентрации стратосферного озона, который защищает планету от ультрафиолетового излучения, была точно предсказана в 1974 году, феномен впервые зафиксировали над Антарктикой в 1985-м (Rowland 1989). Потерю озона вызвали большей частью выбросы хлорофторуглеродов (CFC, используются обычно как охладители), но эффективное международное соглашение, Монреальский протокол, подписанный в 1987 году, и переход на менее вредные соединения вскоре снизил угрозу (Andersen and Sarma 2002).

Разрушение озонового слоя было только первым из новых негативных факторов, несущих глобальную угрозу окружающей среде (Turner et al. 1990; McNeill 2001; Freedman 2014). Причины для постоянного беспокойства варьируются от потери глобального биоразнообразия до аккумуляции пластика в океанах, но одна проблема возвышается над другими с конца 1980 годов: антропогенный выброс парниковых газов приводит к сравнительно быстрым изменениям климата, в первую очередь к нагреву тропосферы, окислению океана и подъему уровня моря. Свойства парниковых газов и вероятность вызванного ими парникового эффекта хорошо понимали еще в конце девятнадцатого века (Smil 1997). Ведущим соединением, вносящим вклад в этот процесс, является CO₂, конечный продукт эффективного сжигания всех видов ископаемого и биологического топлива. Кроме того, немалую лепту вносит разрушение лесов (в первую очередь влажных тропических) и травянистых равнин (IPCC 2015).