- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ
- •1.1. РЕСУРСЫ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
- •1.1.1. Т. МАЛЬТУС И ПЕРВАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
- •1.1.2. КРИЗИСЫ РЕСУРСОВ
- •1.1.3. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ЭКОЛОГИЯ
- •1.2.2. ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ КРИЗИС
- •1.2.4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КРИЗИС
- •1.2.5. ГЛОБАЛЬНЫЙ КРИЗИС ЦИВИЛИЗАЦИИ
- •1.3. СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
- •1.3.1. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ
- •1.3.2. УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ - ИМПЕРАТИВ XXI века
- •РЕСУРСО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
- •2.1. СУЩНОСТЬ РЕСУРСО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
- •2.2. БИОСФЕРНЫЙ РЕСУРС
- •2.2.1. СОДЕРЖАНИЕ ПОНЯТИЯ
- •2.2.2. БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДРЕСУРС
- •2.2.3. ХИМИЧЕСКИЙ ПОДРЕСУРС
- •2.2.4. ФИЗИЧЕСКИЙ ПОДРЕСУРС
- •2.3. РЕСУРСЫ
- •2.3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕСУРСОВ
- •2.3.2. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ
- •2.3.3. МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ
- •2.3.4. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
- •ТЕХНОСФЕРА И ТЕХНОГЕННЫЕ РЕСУРСЫ
- •3.1. ТЕХНОСФЕРА
- •3.2. ТЕХНОГЕННЫЕ РЕСУРСЫ
- •3.2.1. ЭЛЕМЕНТОПОТОКИ В ТЕХНОСФЕРЕ
- •3.2.4. ТЕХНОГЕННЫЕ РЕСУРСЫ
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ
- •4.1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ПРАВИЛА УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ
- •4.1.2. ПРАВИЛО КОНКУРЕНТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ
- •4.1.6. ЗАКОН “ШАГРЕНЕВОЙ КОЖИ”
- •4.1.7. ЗАКОН НЕУСТРАНИМОСТИ ОТХОДОВ И/ИЛИ ПОБОЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
- •4.1.8. ПРАВИЛА МЕРЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ
- •4.1.11. ЗАКОН ЛИМИТИРУЮЩЕГО РЕСУРСА
- •4.1.13. “ВЕНОК ЗАКОНОВ” КОММОНЕРА
- •4.2. ПРОБЛЕМЫ И ПРАВИЛА СУММИРОВАНИЯ РЕСУРСОВ
- •4.4. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ИЗДЕЛИЯ
- •4.5. ЭКОБАЛАНСЫ И МЕТОДИКА ИХ РАСЧЕТА
- •4.5.1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ЭКОБАЛАНСА
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 3
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 4
- •ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО
- •5.2. ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ
- •5.4. ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ПРОМЫШЛЕННОСТЬ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
возможных белков; еще на много порядков жестче был отбор нуклеиновых кислот; сегодня планету населяет лишь одна тысячная часть испытанных эволюцией видов растений и животных.
Главный критерий этого отбора - вписанность в глобальный биотиче ский круговорот, увеличение его эффективности, заполнение всех экологи ческих ниш, исключение “мертвых зон” в сети природных взаимосвязей. У любого вещества, выработанного живой природой, должен существовать разлагающий его фермент. Все продукты распада должны вновь вовлекать ся в круговорот. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, уменьшая степень замкнутости биотического круговорота, природа беспощадно расставалась, находя организмы-заменители, способные вос становить нарушенную замкнутость.
Индустриальная цивилизация человечества начала опасно влиять на замкнутость биотического круговорота. Современная техническая полити ка, теория и практика управления ресурсами должны учитывать эти обсто ятельства. Не случайно Коммонер позднее внес поправку - дополнение к своему 4-му закону: “Природа знает лучше, что делать, а человек должен решить, как сделать возможно лучше"
“Венок законов” часто используется в литературе по экологии в качест ве неоспоримого аргумента. Он отображает основные естественные законы в форме, вполне приемлемой на уровне здравого смысла, т.е. не менее и не более того. Главная задача специалиста - придать этим афоризмам количе ственное выражение. Впрочем, это относится и к ранее приведенным основ ным правилам управления ресурсами, назвать которые законами приходит ся с большим авансом.
4.2. ПРОБЛЕМЫ И ПРАВИЛА СУММИРОВАНИЯ РЕСУРСОВ
Наша основная позиция основана на том, что при выборе решения, ка сающегося любого социально-экономического мероприятия, то действие оправданно, которое потребует минимального суммарного расхода ресур сов. Условно выделим три основные группы ресурсов: энергетические, ма териальные и социальные. Примем априорно правильным ранее высказан ное нами положение о том, что минимальный экологический вред соответ ствует минимальной сумме расходуемых ресурсов. Эта позиция имеет тот недостаток, что она не может учесть все возможные варианты. Например, для совершенствования производства необходима дополнительная террито рия, освоение которой может оказать воздействие на неустойчивость экоси стем. Или: для ликвидации безработицы необходимо создать поле трудовой Деятельности, что требует, например, вырубки леса. Можно привести и дру гие примеры. Однако предлагаемый нами подход является универсальным, принципиально поддающимся расчету, и поэтому при отсутствии опыта прогнозного определения последствий принимаемых решений, на наш взгляд, он не должен вызвать негативных откликов.
Следовательно, следующим шагом в разработке методических основ подготовки прогнозов должно быть принятие некоторых правил суммиро вания различных ресурсов.
Множитель |
Наименование |
Обозначение |
Множитель |
Наименова |
Обозначение |
|
ние |
||||||
|
|
|
|
|
10“24 |
иокто |
у |
101 |
дека |
Да |
10~21 |
зепто |
z |
102 |
гекто |
г |
КГ18 |
атто |
а |
103 |
кило |
к |
10-15 |
фемто |
ф |
106 |
мега |
М |
К Г 12 |
ПИКО |
п |
109 |
гига |
Г |
10“9 |
нано |
н |
1012 |
тера |
т |
КГ6 |
микро |
мк |
1015 |
пэта |
п |
10~3 |
милли |
м |
1018 |
экса |
э |
10“2 |
санти |
с |
1021 |
зетта |
3 |
10-1 |
деци |
д |
1024 |
иотта |
Y |
Таблица 4.3. Размерности единиц энергии
Единица |
Джоуль (Дж) |
Калория |
кге • м |
кВт • ч |
|
энергии |
(кал) |
||||
|
|
|
Джоуль (Дж) |
- |
0,239 |
0,102 |
2,78 |
10~7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Калория (кал) |
4,187 |
- |
0,427 |
1,16 |
К Г 6 |
|
кге |
м |
9,81 |
2,342 |
- |
2,65 |
10"6 |
кВт |
ч |
3,6 106 |
8,6 • 105 |
3,67 105 |
|
- |
ту ,т. *
3,41 |
10- '1 |
И-* % LO |
О 1^ о |
3,34 • 10- 10
31,2 10- 4
т у.т. |
2,93 Ю10 |
7 109 |
2,99 109 |
8,15 103 |
- |
* т у.т. - |
тонна условного топлива, т.е. горючего с теплотой сгорания 7000 ккал/кг. |
|
Прежде всего речь должна идти о размерностях. В табл. 4.2 приведены кратные единицы величин. Вопрос о размерности суммы расходуемых ре сурсов (интегрального ресурса) для обеспечения определенного техническо го или социально-экономического мероприятия является исключительно важным.
Расход энергетических ресурсов выражается в единицах, приведенных в табл. 4.3, расход материальных ресурсов может быть отражен в единицах массы, объема или в стоимостном выражении. Наиболее сложно выразить
расход социальных ресурсов.
Анализ этих слабо изученных проблем приводит к важному выводу: об щей единицей для расчетов расхода различных ресурсов может служить энергетическая единица. Моделью этого подхода могут служить построения Цветковой и др. (1999 г.). Несмотря на их очевидность и даже некоторую ба нальность, они позволяют создать основы методики расчетов.
“Деньги - это мера стоимости различных видов товаров... Приравнен ные к деньгам стоимости всех товаров приобретают одинаковое выражение и становятся сравнимыми между собой”.
Аналогичный эквивалент было бы целесообразно использовать для ко личественной оценки различных ресурсов. Потоки денег и энергии тесно взаимосвязаны: поток денег противоположен потоку энергии. Придадим
Работа, совершаемая растениями, природными ресурсами и человеком
Рис. 4.1. Потоки энергии, обеспечивающие работу фермы (по Г. Одуму, Е. Одуму, 1978 г.)
Работа по производству продуктов питания
Рис. 4.2. Потоки энергии и денег на ферме (по Г. Одуму, Е. Одуму, 1978 г.)
численные значения потокам энергии, поступающим на ферму (рис. 4.1). Когда продукты питания избыточны, они превращаются в товар. После продажи товара в обратном направлении движется поток денег (рис. 4.2). Числами показано количество единиц энергии, поступающей и выходящей за день в процессе работы фермы.
Каждый поток можно было бы выразить в определенных единицах: удо брения - в килограммах, осадки - в миллиметрах, солнечный свет - в кило калориях 1 см-2, стоимость машин - в рублях или долларах, продукцию - в килограммах и т.п. Использование общей единицы (ккал сут.-1) позволяет сравнивать разные энергетические потоки.
Таблица 4.4
Среднегодовое использование ресурсов за 1987-1993 гг. (Д.И. Люри)
Ресурсы |
млн т |
% |
||
Природно-возобновимые (ПВР) |
3 655 |
131 |
99,7 |
|
В том числе: вода |
||||
3 240 000 |
|
|||
воздух |
|
|||
400 000 |
|
|||
растительная биомасса: пищевая сельскохозяй- |
|
|||
13 231 |
|
|||
ственная |
|
|
|
|
непищевая сельско- |
|
36 |
|
|
хозяйственная |
|
|
|
|
древесина |
1000 |
|
||
прочее |
|
5 |
|
|
животная биомасса: пищевая сельскохозяй- |
|
745 |
|
|
ственная |
|
|
|
|
непищевая сельскохозяй |
|
3 |
|
|
ственная |
|
|
|
|
рыба и морепродукты |
|
111 |
|
|
Антропогенно-возобновимые (АВР) |
3140 |
0,1 |
||
В том числе: металлы: железо |
1547 |
|
||
цветные и прочие |
|
93 |
|
|
строительные материалы |
1100 |
|
||
прочие |
|
400 |
|
|
Невозобновимые (энергетические) (НВР) |
6593 |
0,2 |
||
В том числе: углеводородные ископаемые: нефть |
3000 |
|
||
газ |
1368 |
|
||
уголь |
2200 |
|
||
прочие |
|
25 |
|
|
радиоактивные материалы: уран |
|
0,1 |
|
|
В с е г о |
3 664 864 |
100 |
тично восстанавливаются обратно в ресурсы посредством природных или антропогенных механизмов».
По принципиальной возможности и способу восстановления выделяют три типа ресурсов.
Природно-возобновимые ресурсы (ПВР). Эти ресурсы после использо вания могут быть восстановлены до исходного состояния с помощью при родных механизмов. Именно на этой основе возник и развивался человек как биологический вид, а затем общество долгое время пользовалось толь ко ПВР. И ныне они составляют около 99% всей массы потребляемых людьми ресурсов (табл. 4.4).
Это главным образом вода (потребляемая для коммунальных нужд, оро шения, охлаждения технических устройств и как среда для разбавления за грязнений и т.д.), воздух (для дыхания, окисления энергоресурсов, разбавле ния промышленных выбросов, охлаждения технических устройств и т.д.), биомасса растительная и животная, используемая в пищевых и непищевых целях (продукты сельского хозяйства, охотничьего и рыбного промыслов, древесина, природный каучук и пр.).
Регенерацию этих ресурсов обеспечивают известные биопродукционные, климатические и гидрологические процессы, включающие как собст
венно механизмы восстановления, так и транспортировку отходов от мест использования к местам восстановления, а ресурсов —в обратном направле нии. Функционирование этих процессов осуществляется за счет бесплатной для человека солнечной и гравитационной энергии. Однако производитель ность этих естественных процессов небеспредельна. Имеется предел, огра ничивающий количество ресурсов, которое природа способна восстановить без посторонней помощи. Люди могут и должны вкладывать средства в ин тенсификацию природных процессов, но тогда право повторной эксплуата ции уже не дается даром. Это направление обычно называют “охраной ок
ружающей среды”.
Антропогенно-возобновимые ресурсы (АВР). Эти ресурсы в принципе могут быть восстановлены для повторного использования, но естественные механизмы либо недостаточны, либо полностью отсутствуют. Это главным образом - полезные ископаемые (черные, цветные и прочие металлы) и не металлические сырьевые материалы (сера, калийные соли, фосфаты, стройматериалы и пр.). Регенерацию отходов этих ресурсов может прово дить только само общество за счет материалов и энергии, имеющихся в его распоряжении. При этом человек должен обеспечить не только работу са мих по себе процессов восстановления, но и сбор, хранение и транспорти ровку отходов. Это направление называют “обращение с отходами”.
Невозобновимые ресурсы (НВР). Эти ресурсы не могут быть восстанов лены для повторного использования. К ним относятся различные энергоре сурсы, как наиболее распространенные углеводородные, так и перспектив ные - уран и другие радиоактивные материалы.
Хотя в сумме они составляют менее 1% (см. табл. 4.4), за счет их необ ратимой диссипации человек получает возможность интенсифицировать природные процессы возобновления и формировать антропогенные ресурс ные круговороты. Как безвозвратное рассеивание солнечной и гравитаци онной энергии поддерживает функционирование естественных регенераци онных механизмов, так и необратимое разрушение других энергоносителей позволяет обществу субсидировать природные и создавать искусственные циклы ресурсов.
Итак, большинство используемых человеком ресурсов являются возоб новимыми и могут быть вовлечены в круговороты “ресурс—отход-ресурс” посредством природных и антропогенных механизмов.
Для функционирования ресурсных циклов требуются затраты на добычу и возобновление ресурсов, которые образуют общие затраты ресурсного ци кла. Часть регенерационных вложений берет на себя природа, бесплатно для человека восстанавливая определенную долю потребляемого им сырья. Од нако, как уже было замечено, интенсивность этих естественных механизмов ограничена. Поэтому по мере увеличения объемов ресурсопользования об щество само должно начать вкладывать энергию, материалы и т.п. в возобно вление ресурсов, с регенерацией которых природа не справляется. Итак, рост объемов ресурсопользования сопровождается появлением и ростом антропо генных регенерационных затрат (инвестиции в охрану окружающей среды), за счет чего достигается искусственная интенсификация ресурсных циклов.
Известны три способа взаимодействия природы и общества, закономер но сменяющие друг друга по мере повышения материальных потребностей цивилизации.
«ПРИРОДА - МАТЬ»
Отходы
Рис. 4.3. Взаимодействие общества и природы в процессе ресурсопользования при техноло гиях типа “природа-мать”, “природа-соратник” и “природа-экспонат”
“Природа-мать” В экологии этот механизм известен под названием “природа не прощает” Возобновление ресурсов осуществляется только за счет природных механизмов (рис. 4.3). Общество несет затраты лишь на до бычу ресурсов и не несет никаких расходов на их восстановление.
Исторически это самый первый тип ресурсопользования, в чистом виде реализованный в первобытную эпоху охоты и собирательства, когда ис пользование ресурсов требовало затрат только на их добычу (выслежива ние зверей или поиски съедобных растений). Однако именно с этого начи нается использование любого ресурса, когда бы он не начал использоваться человечеством. Так, развитие животноводства начинается с отгонных тех нологий, когда возобновление кормовых ресурсов осуществляется только за счет природных механизмов. Потребление любых видов минерального сырья идет исключительно за счет разработки их запасов, без антропоген ного восстановления отходов и вовлечения их в повторное использование.
Такая же схема до недавних пор доминировала в процессе индустриального водо- и воздухопотребления, при котором использование этих ресурсов не сопровождалось никакими затратами на их восстановление. Данный про цесс осуществлялся природными механизмами. После достижения пределов интенсивности этих механизмов технологии типа “природа-мать” не способ ны обеспечить возрастающие потребности общества.
По имеющимся данным, собирательство обеспечивало в год от 0,4 до 20 кг продуктов питания на 1 га площади. С использованием данных о био массе животных, которые могут быть объектом промысла, продуктивность охоты оценивается в среднем в 0,1-50 кг/га (в отдельных регионах, напри мер, в тропической саванне Африки - 250 кг/га). Таким образом, собира тельство и охота были способны дать людям с продуктами питания (0,2-200) • 103 ккал/га в год. При этом затраты на охоту и собирательство не превышали 10-20% той энергии, которую человек получал с пищей.
“Природа-соратник”, или “природа эластична”. Возобновление ресур сов идет как за счет естественных, так и за счет антропогенных механизмов, что дает возможность увеличивать количество используемых ресурсов и под держивать интенсивность их циклов на уровне, недоступном только природе. Человек несет расходы на добычу и частично на возобновление ресурсов, тратя на это часть материалов и энергии, имеющихся в его распоряжении.
Начало этого этапа взаимодействия природы и общества связано с воз никновением земледелия, когда первый крестьянин вернул земле часть по лученного урожая для возобновления растительного сообщества. По мере повышения объемов ресурсопользования человек все в большей мере ори ентируется на этот способ, а современная цивилизация реализует такую стратегию уже почти в отношении ко всем видам ресурсов.
Количество продуктов, получаемых в год с 1 га, выросло с (0,2-200) 103 ккал при собирательстве до 1000 103 ккал при залежном зерновом земледелии (Черноземная полоса России), до 7000 103 ккал при подсечно-огневом земледелии (выращивание кукурузы в Мексике) и до 10 000 • 103 ккал при выращивании овощей в Новой Гвинее.
Доля вложений в восстановление ресурсов в общих затратах на ресурсо пользование увеличилась до 70%. В настоящее время таким способом, есте ственно еще не в полной мере, осуществляется цикл природно-возобнови мых ресурсов. Так, увеличение использования ресурсов растительной био массы определяется все возрастающим участием человека в процессах ее ежегодного восстановления. В этом же направлении идут и процессы ис пользования ресурсов животной биомассы.
Во много раз увеличились затраты на восстановление воды и воздуха. Это же относится и к использованию вторичного металлического сырья.
Итак, переход от стратегии типа “природа-мать” к стратегии типа “при рода-соратник” позволил поставить рост ресурсопользования в прямую за висимость только от увеличения затрат общества на восстановление ресур сов. На определенном этапе это приводит к тому, что по мере увеличения объемов ресурсопользования участие естественных природных процессов возобновления в функционировании ресурсного цикла начинает снижаться, т.е. человеку приходится отказываться от регенерационных услуг природы. Это вызвано тем, что за долгие годы ресурсопользования, когда общество брало у природы услуги в долг, этот долг накопился до огромных размеров.
Эволюция производства каучука, или т в год 1%
Метод |
1890 г. |
1930 г. |
1950 г. |
1960 г. |
1970 г. |
1980 г. |
|
получения |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Сдикорасту |
Нет данных/100 |
Нет данных/10 |
0,029/1 |
0,039/1 |
0,077/1 |
0,098/1 |
|
щих деревьев |
|
|
|
|
|
|
|
С плантаций |
Нет данны х/0 |
Нет данных/90 |
1,885/65 |
1,95/50 |
2,849/37 |
3,724/38 |
|
Искусственно |
Нет данных/0 |
Нет данных/0 |
0,986/34 |
1,911/49 |
4,774/62 |
5,978/61 |
|
В с е г о |
Нет данных |
Нет данных |
2,9 |
3,9 |
7,7 |
9,8 |
Только на территории Российской Федерации объем производственных от ходов, выпавших из цикла “ресурс-отход-ресурс”, составляет около 90 млрд т. Этот объем и есть одна из характеристик долга общества приро де. Именно потому мы находимся на стадии перехода к третьему варианту стратегии ресурсопользования.
“Природа-экспонат”, или “природа не прощает". Возобновление ресурсов идет полностью за счет общества, оно обеспечивает все ресурсные циклы, в первую очередь за счет необратимой диссипации невозобновляемых энергоре сурсов. Природа играет в этом случае, по Люри, роль “музейного экспоната”.
Наиболее логичен этот путь для АВР. Уже ныне доля вторичных мате риалов в общем объеме их производства для разных элементов составляет 30-50% и более, а отходы редких металлов восстанавливаются практически полностью, хотя их циклы и подпитываются за счет добычи первичного сы рья. Таким образом, проблема создания искусственных круговоротов АВР давно вышла из области фантастики.
Логично ожидать, что наиболее ярко процесс создания искусственных ресурсных циклов (ИРЦ) должен проявляться для тех ресурсов, потребно сти в которых велики, а природные ресурсы малы. Таким материалом, на пример, является каучук. Вначале он добывался с дикорастущих деревьев (технология “природа-мать”), низкие “производственные мощности” и огра ниченный ареал распространения которых ограничивали возможности его добычи. Увеличение использования каучука пошло вначале по пути созда ния плантации каучуконосов (“природа-соратник”), а затем, по мере даль нейшего роста потребностей в нем, за счет искусственного получения этого продукта (табл. 4.5).
Таким же путем создания ИРЦ общество, безусловно, будет стремиться двигаться в отношении большинства других дефицитных ресурсов.
Ресурсные циклы —отнюдь не изобретение человека. Именно создание квазизамкнутых круговоротов различных веществ, функционирующих за счет невозобновимых источников энергии, позволило живой природе в те чение миллионов лет эксплуатировать имеющийся в ее распоряжении огра ниченный запас минерального сырья. Ресурсные проблемы общества в принципе аналогичны, и нет ничего удивительного в том, что человек, того не осознавая, воспользовался чужим открытием.
Однако здесь мы снова возвращаемся к исходному главному вопросу о соотношении в использовании природных и техногенных ресурсов. Рассмо трим ситуацию с производством металлов.
Удельные затраты |
Удельные затраты |
на добычу ресурсов, % |
на восстановление ресурсов, % |
Рециклирование отходов цветных металлов имеет давнюю историю. Постоянное повышение доли вторичного сырья по мере роста потребления металлов в XX в. превратилось в устойчивую тенденцию. Ныне около >/з всего мирового потребления свинца и алюминия приходится на долю техно генного сырья, а в некоторых странах эта доля значительно выше (доля по требления вторичного свинца в Англии - 65%, вторичного алюминия в ФРГ - 40%). Таким образом, при увеличении производства цветных метал лов человек все в большей мере ориентируется на интенсификацию их ис кусственного восстановления из отходов, а не на наращивание добычи пер вичного сырья.
Однако практика показала, что такой путь требует значительных затрат на сбор, хранение, транспортировку и переработку отходов. Поэтому, чем больше объем ресурсопользования, тем обременительнее поддерживать и увеличивать его за счет рециклинга ресурсов. Недаром по мере роста по требления металлов увеличение вклада техногенного сырья сначала посто янно замедляется, а затем прекращается.
Аналогичные тенденции проявляются и при производстве железа. Так, с 1973 по 1980 г. доля железа, полученного из металлолома, выросла с 28,4 до 33%, однако затем эта величина стабилизировалась.
Стремление избежать увеличения рециклирования металлов вполне объяснимо дороговизной этого процесса. Лишь определенная часть метал лолома находится в таком состоянии, при котором вложения в его подго товку и сбор невелики. Это в первую очередь отходы собственно метал лургического производства, затраты на рециклирование которых значи тельно ниже, чем на получение металлов из руды. Назовем их отходами 1-й степени. Другие —отходы промышленности (кабели, агрегаты и пр.) и
общественного потребления (банки, другая посуда и пр.) - гораздо менее сконцентрированы в пространстве и для переработки требуют больших затрат на сбор и подготовку (отходы 2-й и 3-й степени). Наконец, часть ме таллов в процессе потребления сильно рассеивается в пространстве и из меняет свой химический состав, что приводит к росту усилий и затрат на их восстановление.
Поэтому чем большую часть отходов мы хотим восстановить, тем выше удельные затраты регенерации. Восстановить первые 10% отходов гораздо дешевле, чем вторые, а цена последних 10% может оказаться астрономиче ской (рис. 4.4). По мере истощения природных ресурсов удельные затраты на их добычу также растут нелинейно. В результате этого доля отходов, восстанавливать которую оказывается не дороже, чем добывать первичные ресурсы, постепенно растет.
По Люри, вклад техногенного сырья в получение продукции описывает
ся зависимостью |
|
S = а ■In R + b, |
(4.1) |
где S - доля искусственно восстановленных ресурсов в общем объеме ресур сопользования, % \ R - общий объем ресурсопользования; a a b - коэффици енты.
Величина коэффициента а линейной регрессии показывает, насколько интенсивно происходит повышение антропогенной регенерации ресурсов по мере увеличения их потребления. Для некоторых материалов а равен:
цинк - 10,0; свинец - 8,4; бумага - 4,0; алюминий - 3,1; медь - 3,1; желе зо - 0,5.
Наиболее высокие значения интенсивности (а = 8-10) характерны для тех видов ресурсов, мировой уровень обеспеченности которыми очень ни зок. Так, обеспеченность цинком и свинцом равна 40 годам. Наиболее же низкие значения интенсивности относятся к ресурсам, дефицита в которых человечество пока не испытывает (обеспеченность запасами железа превы шает 250 лет).
Рассмотрим схему Д.И. Люри более подробно. В схеме используется по нятие эффективность ресурсопользования, под которым понимается отно шение объемов ресурсопользования (т.е. всего количества используемых обществом ресурсов - природных и техногенных) к общим затратам (на до бычу и регенерацию). Чем выше эффективность, тем дешевле достается об ществу каждая единица ресурса, тем больше остается людям для личного и общественного потребления.
Когда ограниченные регенерационные возможности природы переста ют удовлетворять растущие аппетиты человека, он продолжает наращивать объемы ресурсопользования за счет повышения антропогенных вложений в возобновление ресурсов. В результате доля ресурсов, бесплатно восстанав ливаемых природой, падает, а их часть, которая нуждается в искусственном возобновлении, растёт. Поэтому при переходе к технологиям типа “приро да-соратник” затраты на регенерацию ресурсов растут более быстрыми темпами, чем объемы ресурсопользования. Следствием этого становится неприятный сюрприз: антропогенная интенсификация возобновления ре сурсов хотя и обеспечивает увеличение объема ресурсопользования, но со провождается снижением его эффективности, т.е. каждая единица ресурса
обходится человеку все дороже. Об этом мы упоминали ранее (см. 4.1.5). Приведем в общем виде описание этого процесса. Прежде всего введем
некоторые обозначения:
R —объем ресурсопользования: количество всех ресурсов —возобнови мых и невозобновимых, первичных и вторичных, используемых обществом в единицу времени:
R = Лпв + Ядв + Янв, где Rпв’ Rab' Rнв " 0бъеМ РесУРсопользования при
родно-возобновимых, антропогенно-возобновимых и невозобновимых ре
сурсов соответственно;
Q - запасы всех ресурсов в природе;
кх- средние удельные затраты на добычу: количество вещества и энер гии, затрачиваемое на добычу единицы ресурса;
D = kxR - общие затраты на добычу ресурсов: суммарное количество ве щества и энергии, затрачиваемое на добычу ресурсов R. Причем, поскольку на это тратится определенная доля всех полученных обществом ресурсов, то
D - часть R;
к2- средние удельные затраты на регенерацию: количество вещества и энергии, затрачиваемое на регенерацию единицы ресурса и отходов;
V - общие затраты на регенерацию ресурсов: суммарное количество ве щества и энергии, затрачиваемое обществом на регенерацию отходов в ре сурсы. Причем, поскольку на эти цели тратится определенная доля всех по лученных ресурсов, то V - часть R;
Z = D + V - общие затраты на обеспечение ресурсного цикла, включаю щие затраты на добычу (D) и регенерацию (V) ресурсов. При этом Z - часть R;
А = R - Z - объем потребления: то, что человек может потратить для личных и общественных нужд после внесения затрат на обеспечение ресурс ного цикла. Объем потребления включает: j - чистое потребление, т.е. те ресурсы, которые общество действительно потребляет. Оно складывается из прямого потребления (например, хлеб) и косвенного (ресурсы для его вы печки, продажи и т.д.); / - непродуктивные потери, т.е. те ресурсы, которые превращаются в отходы, минуя стадию потребления. Разнообразные усо вершенствования технологий - это главным образом попытки изменить со отношение между / иу, увеличив чистое потребление за счет потерь. Таким образом, А = у + /;
Е= RIZ - эффективность ресурсопользования*, меняющаяся от 1 (при
А= 0) до бесконечности (объемы потребления приближаются к объемам ресурсопользования А = R).
*Д.И. Люри отмечает, что по аналогии с физикой отношение A I R соответствует смыслу КПД, а по аналогии с экономикой выстраивается показатель Е = R / Z —отношение всех до
ходов к понесенным затратам, т.е. эффективность. В этом случае можно говорить и о рен табельности, как отношении прибыли от реализации продукции к полной ее себестоимости, приобретающей вид А /Z . Таким образом, для описания функционирования ресурсных цик лов можно использовать: R IZ — эффективность ресурсопользования —отношение количест
ва всех получаемых обществом ресурсов к затратам на обеспечение ресурсных циклов (до бычу и регенерацию); A IR — КПД ресурсопользования - доля ресурсов, идущих на потреб
ление в общем объеме антропогенного ресурсопользования; A IZ - рентабельность ресурсо
пользования —отношение количества ресурсов, идущих на потребление, к затратам на ресурсопользование.
Таким образом, все используемые обществом ресурсы делятся на четы ре части:
-добычу;
-регенерацию;
-чистое потребление;
-непродуктивные.
Следовательно, R = D + V+ j + i.
Рано или поздно все ресурсы, для чего бы они ни расходовались, превра щаются в отходы.
W - количество отходов, образующихся в результате потребления ресур сов (W = R), включающие отходы ПВР, АВР и НВР: W = И^пвр + ^ авр + ^ нвр- Рассмотрим дальнейшую судьбу отходов (рис. 4.5). Отходы невозобно вимых ресурсов (VPHBP) принципиально не могут быть регенерированы до первоначального состояния. Определенную часть других отходов регенери руют в ресурсы потребления общества (эта часть равна VIк2), другую часть
бесплатно возобновляет природа.
Р - количество отходов, восстанавливаемых природой в ресурсы в еди ницу времени, Р <R;
Рт- максимальный регенерационный потенциал природы, т.е. макси мальное количество отходов, которое может восстановить природа в едини цу времени, Р < Рт.
На основе этих величин составляем балансовые уравнения: для отходов: ДЖ = R - Р - V/к2,
для природных запасов: AQ = Q - R + Р + V/k2.
Далее рассмотрим, как изменяют эффективность ресурсосбережения Е и объемы потребления А по мере увеличения объемов ресурсопользова ния R. Наиболее просто это можно сделать для технологий типа “природамать”, когда все ресурсы, используемые человеком, регенерирует природа, а общество тратит вещество и энергию лишь на их добычу. Таким образом,
Z = D = R кх. Тогда эффективность |
|
Е =R/Z = 1/кх. |
(4.2) |
Таким образом, для рассмотренного случая эффективность ресурсопользрвания не зависит от объемов ресурсопользования и остается постоян ной, определяемой лишь величиной удельных затрат на добычу. Объемы потребления при этом растут прямо пропорционально объемам ресурсо пользования:
A = R - Z = R(1
Такая ситуация сохранялась в далеком прошлом, т.е. до тех пор, пока объемы ресурсопользования R не превышали максимальный регенерацион ный потенциал природы Рт, в противном случае начинается истощение за паса природных ресурсов:
ДQ = Q - R + P.
Ресурсопользование переходит на вариант “природа-соратник”, и об щество начинает вкладывать собственные средства в регенерацию ресур сов. При этом сохраняются затраты на добычу ресурсов ф = кх- R), но до бавляются новые вложения в их регенерацию. В самом идеальном случае (AQ = 0) человек должен регенерировать все ресурсы, за исключением невозобновимых RHBи тех, которые продолжает восстанавливать приро да Р.
Антропогенные затраты на регенерацию составляют
V = k 2( R - R HB-P).
Поэтому эффективность ресурсопользования имеет вид
R |
R |
г |
R |
Z D+V |
kr R +k2( R - R HB- P) |
|
(*1+*2).К -* 2(Янв + Р) |
|
|
|
(4.3) |
Рассмотрим, как по мере увеличения объемов ресурсопользования R из меняется его эффективность Е при “идеальном” развитии событий, т.е. ко гда практически все добываемые обществом возобновимые ресурсы регене рируются им совместно с природой, т.е.
R - /?„в = Vlk2+ Р.
В этом случае не происходит истощения природных ресурсов: деграда ции почв, обезлесения, загрязнения воды, воздуха и пр., что позволяет оп ределить такую траекторию развития как экологически равновесную.
Именно этот вариант целиком соответствует концепции “устойчивого развития”.
Почему же этот вариант про |
|
|
должает оставаться не полностью |
|
|
выполняемым? Для ответа на этот |
|
|
вопрос рассмотрим подробнее “по |
|
|
ведение” параметров, входящих в |
|
|
формулу (4.3). Введем некоторые |
|
|
упрощения. |
|
|
Во-первых, кх и к2 примем по |
R=P |
|
стоянными. Это вполне правомер |
||
но, поскольку данные коэффициен |
|
|
ты зависят не от объема ресурсо |
|
|
пользования R, а только от уровня |
|
|
истощения запасов ДQ и полноты |
|
|
регенерации отходов W. Поэтому в |
|
|
условиях ресурсного равновесия, |
|
|
когда Д<2 = 0, кх = const. Отметим, |
|
|
что по мере истощения запасов ре |
|
|
сурсов и увеличения полноты реге |
|
|
нерации отходов значения к] и к2бу |
Рис. 4.6. Зависимость эффективности Е(а) и |
|
дут расти, что лишь усилит анали |
||
зируемые далее эффекты. Возмож |
затрат ресурсопользования Z(6), объемов по |
|
требления А {в) от объемов ресурсопользова |
||
носнижение кхдля некоторых АВР, |
||
ния R при равновесном развитии ресурсо |
||
которые после регенерации не тре |
пользования: X - доля НВР в R |
|
буют затрат на добычу, но это част |
|
|
ный случай. |
|
Во-вторых, обратимся к величинам Р и Рт. С ростом ресурсопользова ния количество отходов, регенерируемых природой (Р), возрастает, пока не достигнет величины Рт, и затем стабилизируется на этом уровне.
В-третьих, для начала будем считать, что доля НВР в R постоянна: Лнв = X/?, где X = const.
Теперь, обратившись к формуле (4.3), можно легко обнаружить, что при переходе к технологиям типа “природа-соратник”, когда R> Р, увеличение объемов ресурсопользования начинает сопровождаться снижением эффек тивности Е (рис. 4.6, а, б). Это происходит из-за постоянного относительно го уменьшения регенерационного вклада природы и соответствующего ро ста антропогенных затрат. Итак, искусственная интенсификация ресурс ных циклов позволяет повышать количество используемых ресурсов, но сопровождается снижением эффективности ресурсопользования, т.е. ка ждая единица ресурса обходится обществу все дороже. При этом увеличе ние объемов потребления (А = R - Z), имеющее место вначале (до точки R= Р), пропорционально росту R начинает замедляться, а затем вообще пре кращается из-за огромных регенерационных затрат (рис. 4.6, в).
Таким образом, развитие ресурсопользования по такой “идеальной” рав новесной траектории позволяет увеличивать количество используемых ре сурсов при сохранении ресурсо-экологического равновесия, но с каждым шагом это дается обществу все сложнее.
Рассмотрим некоторые особенности обсуждаемой траектории. Располо жение ее может меняться в зависимости от ряда факторов. Прежде всего это касается уровня природного восстановления ресурсов (Р и Рт). Если воз
|
|
|
можности восстановления природой умень |
|
|
|
|
шаются в результате антропогенного дав |
|
|
|
|
ления на окружающую среду или по не за |
|
|
|
|
висящим от человека причинам (естествен |
|
|
|
|
ные катастрофы и т.д.), равновесная траек |
|
|
|
|
тория смещается вниз (рис. 4.7), т.е. проис |
|
|
|
|
ходит увеличение темпов падения эффек |
|
|
|
|
тивности по мере роста объемов ресурсо |
|
|
|
|
пользования. |
|
Рис. 4.7. Смещение траекторий |
В связи с тем, что этот вариант невыго |
|||
развития ресурсопользования |
при |
ден обществу, поддержание Рт на самом |
||
изменении регенерационного |
по |
высоком уровне, а это не что иное, как ох |
||
тенциала природы Рт и доли НВР. |
рана природы, диктуется не только общече |
|||
При уменьшении Р т и/или |
/?нв |
ловеческими соображениями, а прежде все |
||
траектория |
смещается |
вниз |
||
го - прямой хозяйственной выгодой. Вооб |
||||
(1 —> 2), при |
увеличении - вверх |
|||
(1->3) |
|
|
ще говоря, исходя из такого подхода, можно |
|
|
|
|
оценить роль естественных экосистем по |
тому, что в случае их уничтожения происходит резкое снижение эффектив ности ресурсопользования.
Рост величины регенерационного потенциала природы, наоборот, при водит к смещению равновесной траектории вверх, т.е. к снижению темпов падения эффективности ресурсопользования с увеличением его объема. Этот результат достигается путем “отдачи долгов” природе, восстановления экосистем, которым ранее был причинен ущерб, использования только “мягких” средств участия в природных процессах. Если рассматривать ре сурсо-экологические проблемы в перспективе, “экологичное” действие ста новится “экономичным”.
Обсудим далее, как влияет на поведение равновесной траектории уро вень использования НВР (/?нв). Из формулы (4.3) вытекает, что при умень шении уровня кривая смещается вниз, что экономически невыгодно, а при увеличении - вверх, т.е. происходит уменьшение темпов падения эффектив ности ресурсопользования по мере роста его объема. Однако даже из общих соображений (без обращения к математическим зависимостям) понятно, что повышение доли энергоресурсов, за счет необратимой диссипации кото рых и функционируют ресурсные циклы, помогают бороться с падением эффективности ресурсопользования (при этом мы не касаемся проблемы истощения запасов самих энергоресурсов —это отдельный вопрос), но по скольку рост использования энергоресурсов требует все большего вовлече ния в цикл и возобновимых ресурсов (кислород, вода, металлы), реальный выигрыш существенно уменьшается.
Итак, перестраивая свою долговременную стратегию использования ре сурсов, общество может предпринимать осознанные решения, связанные с ростом или уменьшением темпов падения эффективности ресурсопользова ния. Однако как бы не перемещалась равновесная траектория, общим явля ется основное положение:
Увеличение объемов ресурсопользования за счет интенсификации ре сурсных циклов позволяет поддерживать состояние ресурсного равнове сия, но сопровождается снижением эффективности ресурсопользования и замедлением роста объемов потребления.