Начала современного естествознания: концепции и принципы

Все эти загрязнения либо вообще отсутствовали в «доиндустриальной» природе либо образовывались в количествах на много порядков меньших, чем сейчас. Человек может «задохнуться в собственных отбросах». Однако отбросы, химические и радиоактивные загрязнения не являются столь страшными сами по себе, они не являются непреодолимым злом. Дело в том, что от любого загрязнителя можно избавиться и проблема это чисто экономическая. Например, вредоноснейшие оксиды серы и азота могут быть полностью извлечены из дыма и использованы для получения различных полезных продуктов, при этом станут не нужны многие предприятия по переработке серных руд и по связыванию азота из воздуха. Просто это пока слишком дорого, и соответствующая необходимость еще недостаточно осознана обществом. То же можно сказать и обо всех других отходах. Автомобили можно перевести на электричество или на водородное топливо, дающее на выхлопе чистую воду, и т. д. Все это в принципе доступно уже сейчас, но требует очень больших затрат.

Возникает впечатление, что по мере роста общественного сознания и общественного богатства можно будет все технологии сделать «чистыми» и спасти окружающую среду. Однако это не так. Чистые технологии требуют не только больше денег, они требуют также больше энергии. Потребность в энергии не зависит от воли человека и уровня организации производства — она определяется законами природы. Повышение экологической чистоты производства энергии требует дополнительного ее расхода «на собственные нужды», понижает эффективный КПД энергетического предприятия и, таким образом, неминуемо увеличивает то загрязнение, от которого невозможно избавиться — тепловое. За совершенство структуры надо платить ростом диссипации, снижением качества энергии, ростом количества рассеянного тепла, которое может привести к перегреву окружающей среды. Законы термодинамики неумолимы.

Часто видят выход в использовании так называемых альтернативных источников энергии. К ним относят энергию ветра, волн, приливов, тепловую энергию океанической воды и земных недр (геотермальную), солнечное излучение. Иногда и ядерную энергию, но ее уже чаще считают одним из традиционных источников. Из перечисленных видов энергии геотермальная черпается из запасов тепла в недрах Земли, энергия приливов — из кинетической энергии вращения Земли, в обоих случаях тепло добавляется в географическую оболочку так же, как и при сжигании ископаемого химического или ядерного топлива. Преимущество лишь в отсутствии химических и радиоактивных отходов (хотя в геотермальной энергетике на поверхность выводятся высокоминерализованные термальные воды, основательно загрязняющие окружающую среду если не принимать специальных мер). Остальные виды энергии имеют источником солнечное излучение, приходящее на Землю, и дополнительного тепла в географическую оболочку не вносят.

Все эти источники используются уже сейчас, но только в опытном порядке и в так называемой малой энергетике, то есть как автономные источники энергии малой мощности, работающие в особых условиях (на таежной метеостанции, космическом корабле и т. д.). Заменить традиционные источники в большой энергетике они пока не могут и, по-видимому, не смогут никогда. Их главные недостатки — неравомерность поступления и очень низкая плотность потока энергии при низком ее качестве. Неравномерность поступления требует использования аккумулирующих систем огромной емкости. Низкая плотность потока и низкое качество энергии приводит к очень большим размерам и материалоемкости энергетических станций и низкому КПД. Такие станции занимают большие площади, а их строительство требует создание целой индустрии, которая также наносит вред природе.

Хороший пример производства «чистой» и «даровой» энергии (так считалось, когда они строились) — это наши гидростанции на Волге. Никаких вредных выбросов, вечный, даровой, возобновляемый источник энергии вложил деньги (хотя и большие), построил, а потом стриги, в этом убеждали себя и народ строители. Теперь ясно, что затопление и подтопление сельскохозяйственных землель, уменьшение во много раз стада осетровых рыб и ряд других негативных последствий принесли убытки, во много раз превосходящие стоимость всей электроэнергии. Потеря высокопродуктивных пойменных земель потребовала освоения под сельское хозяйство новых территорий и, соответственно, дальнейшего сокращения сбалансированных биоценозов. Цепочку неблагоприятных следствий можно тянуть очень далеко.

Но воздействие человека на биосферу не ограничивается прямыми загрязнениями, оно гораздо сложнее.

Мы говорили, что биосфера представляет собой целостную сбалансированную саморегулирующуюся систему. Эта система поддерживает стабильные условия своего существования, сглаживая, демпфируя все неблагоприятные внешние воздействия, нарушающие стабильность. Для этого необходимо, чтобы способность биосферы к компенсации неблагоприятных воздействий превосходила максимально возможную их интенсивность. Что для этого нужно?