Техногенный материальный баланс

Рассмотрим современный техногенный круговорот веществ.

Из 120 Гт ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых за год мировой экономикой, только 9 Гт (7,5 %) преобразуется в процессе производства в материальную продукцию. Более 80 % этого количества возвращается в основные фонды производства. Только 1,6 Гт составляют личное потребление людей, причем 2/3 этой массы относится к нетто-потреблению продуктов питания.

Из окружающей среды все люди потребляют 3,6 Гт питьевой воды и 1,2 Гт кислорода. В атмосферу возвращается 1,6 Гт выдыхаемых углекислого газа и паров воды; при этом выделяется 18 ЭДж теплоты. В водоемы и на поверхность Земли поступает 4 Гт жидких и 0,8 Гт твердых отходов. Материальный нетто-баланс человечества как биологического вида (без современного общественного производства) необычайно велик и во много раз превосходит материальный бюджет любого другого вида животных, но в целом почти вписывается в глобальный биотический круговорот и создает лишь часть современных экологических проблем. Надо помнить также, что человек контролирует большую массу растений и животных многих видов, которые вне человеческого хозяйства либо вообще не могли бы существовать, либо вносили бы незначительный вклад в экосферный обмен веществ. Наиболее серьезные проблемы связаны с потреблением биоресурсов, энергетикой и промышленным производством.

Техногенный материальный круговорот принципиально отличается от биотического круговорота, прежде всего высокой степенью разомкнутости. Поэтому его правильнее было бы называть не круговоротом, а ресурсным циклом. Можно сказать, что такой колоссальный механизм создан для обеспечения нетто-потребления людей ничтожной долей веществ и материалов, участвующих в цикле. По существу, речь идет всего лишь о 400 млн. т в год товаров сверх потребления продуктов питания, воды и воздуха, или о 63 кг в год на одного жителя Земли. Коэффициент полезного действия всей этой грандиозной системы чрезвычайно низок: 0,003.

Другими словами, материальная эффективность современной индустриальной цивилизации близка к нулю.

Почему-то теоретики, озабоченные эффективностью макроэкономики, не обращают внимания на этот фундаментальный факт.

Ежегодное изъятие около 10 Гт сухого вещества биомассы в виде сельхозпродукции, древесины и морепродуктов составляет почти 5 % продукции фотосинтеза на суше. Но кроме этого за счет антропогенного уменьшения биомассы и продуктивности естественных экосистем, замещения их агроценозами, вырубки лесов, опустынивания, техногенной деградации и т.п. человек косвенно переводит в антропогенный канал еще 7—10 % первичной продукции экосистем суши, в целом снижая продуктивность земной биосферы примерно на 10—12 %. Именно это расценивается как основное вмешательство человека в природные процессы.

Общая масса отходов современного человеческого хозяйства и продуктов техносферы (за исключением простых газообразных веществ, участвующих в обмене кислорода, азота и паров воды) составляет не менее 140 Гт в год. Это количество распределяется между водоемами, воздухом и поверхностью земли приблизительно в соотношении 1 : 2 : 6.

Сжигание 10 Гт ископаемого топлива, сжигание и биологическое окисление (в том числе в организме людей) более 6 Гт изымаемой растительной биомассы и другие производственные окислительные процессы отнесены в балансе к массообмену в атмосфере. Они сопряжены с потреблением 30—31 Гт кислорода и возвращением в атмосферу 35—37 Гт углекислого газа и других окислов, а также паров воды (не считая техногенного испарения свободной воды). Вместе с ними в воздух попадают многочисленные загрязнители атмосферы, выделяющиеся при производственных процессах и работе транспорта.

Все отрасли техносферы потребляют огромное количество воды — около 5000 км3/год. Оно соответствует почти 1/5 объема влаги, вводимой в планетарный круговорот транспирацией всех растений суши. Скорость оборота воды в техносфере во много раз больше, чем в биосфере.

С учетом потребляемого воздуха и добываемого природного газа техносферный газообмен составляет более 150 тыс. км3/год, что превышает 1/4 биосферного газообмена. Почти такое же соотношение существует между выделением техногенной теплоты и годовым протоком энергии фотосинтеза. Таким образом, к концу ХХ столетия человечество на 20—25 % увеличило обмен веществ и энергии на планете.

Наиболее серьезно вмешательство техногенеза в биосферный обмен органических веществ. Напомним, что по закону распределения деструкции вновь образованного органического вещества между разными группами гетеротрофных организмов для крупных консументов допустимо изъятие не более 1% ежегодной продукции биосферы («правило одного процента»). Таким образом, человек, ставший самым мощным в природе конечным консументом, во много раз, почти на порядок, превысил естественный норматив.

Существенным отличием техногенного массообмена от биотического круговорота является то, что техносферный круговорот веществ существенно разомкнут и в количественном, и в качественном отношении.

Поскольку техногенный массообмен составляет заметную часть глобального круговорота веществ, своей разомкнутостью он нарушает необходимую высокую степень замкнутости биотического круговорота, которая выработана в длительной эволюции и является важнейшим условием стационарного состояния биосферы. Это означает весьма серьезное нарушение биосферного равновесия.


Лекция добавлена 22.05.2012 в 02:21:29