Глава 8 техносфера и техногенез, промышленная экология

8.1. Техногенез

Биосфера Земли с момента появления человека разумного (Homo sapiens) стала постоянно подвергаться мощному, эволюционно не запланированному действию его хозяйственной деятельности. Антропогенное воздействие на биосферу стало особенно жестким и часто негативным в ХХ-XI вв.

Мировое хозяйство можно рассматривать как реализованную экологическую нишу человечества.

Техногенез – это длительный период становления средств производства, техники и технологий с целью создания и потребления человеком материальных благ.

Техногенез – это порождение техники, последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека, и вносящий в биосферу вещества, силы и процессы, которые изменяют и нарушают ее равновесное функционирование и замкнутость биотического круговорота (Ферсман, 1937; Перельман, 1970).

Этапы техногенеза. Начало техногенезу положило применение человеком огня. Использование огня расширило ареал человека, обогатило возможности охоты, приготовления и запасания пищи, заложило основы развития будущих термотехнологий. Уже в неолите возникли условия для развития ремесел и профессионального разделения труда. Это была эпоха мускульной энергетики – человек еще не научился преобразовывать энергию огня.

Начиная с VIII-XI вв. появляются изобретения, использующие для выполнения работ энергию силы и ветра. Бурными темпами развиваются рудное дело и металлургия, а затем появляются машины, работающие на механическом приводе. Наступила эпоха механоэнергетики на возобновимых ресурсах. Однако наибольшее ускорение техногенез приобрел с появлением тепловых машин и началом использования ресурсов ископаемого топлива.

В преддверии промышленной революции XVIII в. стал ощущаться дефицит древесного топлива, требовалось значительное повышение эффективности земледелия, одноступенчатые механические преобразователи природных сил перестали удовлетворять человека. Для увеличения мощности воздействия на объекты человек сконструировал первые преобразователи тепловой энергии. Наступила эпоха химической теплоэнергетики на невозобновимых энергоресурсах. Человек создал машины, состоящие из топки, котла и парового двигателя, способные развивать мощность многих лошадиных сил, и многократно увеличил свою власть над природой. С тех пор деятельность человека проявляется преимущественно в потреблении природных ресурсов и связанном с этим потреблением загрязнением биосферы. Эпоха истощительной химической теплоэнергетики еще не закончилась, но уже началась следующая эпоха – эпоха ядерной теплоэнергетики на невозобновимых ресурсах, грозящая еще более опасным загрязнением (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001).

ХХ век характеризуется возрастанием природопокорительской экспансии человека. В ХХ в. происходит «демографический взрыв» и наблюдается мощный подъем техногенеза. Бурное развитие техногенеза обусловлено увеличением количества реализуемых материалов, приростом мощностей и материально-энергетических потоков, приходящихся на каждого жителя планеты, сравнимых с масштабом природных процессов.

Наиболее характерные черты всемирного техногенеза:

1. В ХХ столетии на природу легла нагрузка, вызванная 4-кратным ростом численности населения Земли и 18-кратным увеличением объема мирового производства. Увеличение численности населения планеты (оно возросло от 1 млрд человек в 1830 г. до 6 млрд в 1999 г.) наряду с ростом промышленного производства – основной фактор деградации биосферы. Объем антропогенного воздействия на природу и окружающую человека среду стал слишком велик. Он приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам превзошел этот предел.

2. За 100 лет мировое потребление энергии увеличилось почти в 14 раз (происходило удвоение потребления энергии каждые 27 лет). Суммарное потребление первичных энергоресурсов превысило 400 млрд т условного топлива. Мировая энергетика росла вдвое быстрее, чем возрастала численность населения.

3. В структуре топливного баланса большинства стран мира произошел переход от преобладания дров и угля к доминированию углеводородного топлива – нефти и газа (до 65%), а также к возрастанию доли гидроэнергетики и ядерной энергетики. Стали использоваться альтернативные энергетические технологии. С 1950 г. по 1995 г. в 2 раза возросло преобразование топлива в электроэнергию. Среднее потребление энергии на душу человека достигло 2400 кВт * ч/год, что оказало революционное воздействие на изменение структуры производства и быт людей.

4. Многократно увеличилась добыча и переработка минеральных ресурсов – руд и нерудных материалов. Производство черных металлов возросло за столетие в 8 раз и достигло в начале 80-х годов ХХ в. 850 млн т в год. Еще интенсивнее происходил рост производства цветных металлов (в основном за счет увеличения выпуска алюминия), превысивший 14 млн т в год в конце ХХ в. С 40-х годов ХХ в. началась и далее стремительно возросла промышленная добыча урана. Производство цемента за 90 лет выросло почти от нуля до 1 млрд т в год.

5. В ХХ в. значительно вырос объем машиностроения и изменилась его структура в связи с развитием станкостроения, техники двигателей внутреннего сгорания, электротехники и автоматизации. Быстро увеличивались количество и мощность машин и агрегатов. Возникли и получили бурное развитие такие отрасли как производство средств связи, приборостроение, радиоэлектроника, вычислительная техника. В транспортном машиностроении более чем в тысячу раз увеличилось производство самодвижущихся транспортных единиц, а производство автомобилей в 1998 г. достигло 45 млн.

6. Техногенез сопровождается интенсивной химизацией всех отраслей хозяйства. За последние 50 лет произведено и применено более 6 млрд минеральных удобрений, в быту использовано более 400 тыс. синтетических соединений. Осуществляется массовое производство многих продуктов крупнотоннажной химии, нефтехимии и оргсинтеза. В десятки раз возросло производство пластмасс, синтетических волокон, синтетических моющих средств, пестицидов и лекарственных препаратов.

7. Важнейшей чертой техногенеза является развитие нанотехнологий и широкомасштабное использование военной техники. Появились принципиально новые виды оружия массового поражения. Разработка и внедрение на базе новых технологий новейшего кинетического, вакуумного, лазерного, биосферного, метеорологического и других видов оружия массового поражения; создание боевых космических систем направленной энергии; разработка методов очагового разрушения озонового слоя создали непосредственную угрозу выживаемости человека в термоядерную эпоху (табл. 10).

Таблица 10

Рост техносферы в ХХ веке (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001)

Показатель	Начало ХХ века	Конец ХХ века
Валовый мировой продукт, млрд долларов в год	60	25 000
Энергетическая мощность техносферы, ТВт	1	14
Численность населения, млрд человек	1,6	6,0
Потребление пресной воды, км3 в год	360	5 000
Потребление первичной продукции биоты, %	1	40
Площадь лесопокрытых территорий, млн км2	57,5	50,0
Рост площади пустынь, млн км2	-	1,7
Сокращение числа видов, %	-	-20
Площадь суши, занятая техносферой, %	20	60

В ХХ в. техногенез приобрел глобальный характер и качественно новую форму, способствуя быстрому расширению техносферы – совокупного результата хозяйственной деятельности человеческой цивилизации.