Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Промышленность и окружающая среда..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
21.63 Mб
Скачать

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.