История естествознания

Существенно возрастают темпы строительных работ и, соответственно, необходимость обеспечения их строительными материалами, в первую очередь - минеральными: песком, глиной, известняком для производства цемента и извести, гипсом и ангидритом, строительным и облицовочным камнем.  

Многократно расширяется  ассортимент видов использования минерально-сырьевых материалов. В.И.Вернадский отмечал, что человек в древности употреблял только 18 химических элементов, в XVII в.- уже 25, в XVIII в.-29, в XIX в.-47, в ХХ в. - более 80. В работе М.В.Ломоносова (1711-1765) “О слоях земных”, о металлах написано следующее: “Металлом называется светлое тело, которое ковать можно. Таких тел находят только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец”. В современном учебнике по геологии полезных ископаемых ак. В.И.Смирнова перечислен 31 металл, не считая редкоземельных и рассеянных элементов. Всего же ныне известно порядка 80 химических элементов, обладающих металлическими свойствами, большинство из которых в той или иной форме используются в современном производстве.  

Происходит постепенная отработка наиболее богатых руд и переход ко все более бедным рудам, добыча которых требует переработки все больших масс каменного материала для получения тех же количеств полезной продукции - металла. В частности, только в период с 1925 по 1971 годы среднее содержание металла в руде снизилось для меди от 2,1 до 0,6%, свинца - от 2,7 до 0,6%, цинка 4,6 до 4%, олова 1,2 до 0,4%.  

Вовлечение в  сферу эксплуатации месторождений  с низким содержанием ценного  компонента и комплексная переработка  руд заставила пересмотреть вопрос об исчерпаемости многих видов минерального сырья. В частности в докладе комитета ООH отмечается, что если снизить процентное содержание полезного вещества разрабатываемых руд наполовину, то объем запасов увеличиться не в два раза, а в десять, сто, даже практически бесконечно. Это обстоятельство представляется чрезвычайно важным в оценке перспектив использования минерально-сырьевых ресурсов, однако оно одновременно предполагает все большее использование открытых горных работ и все большие масштабы переработки горной массы. Следовательно - все более неблагоприятных в экологическом отношении систем горного производства и обогащения руд.  

Не меньшее  значение в этот период приобретают  изменения ландшафтов, вызванные  горными разработками. Значимость этого фактора воздействия на природу может быть проиллюстрирована тем, что к середине ХХ века только за один год перерабатывается более 100 миллиардов тон, что по меньшей мере в пять раз превышает величину суммарного стока с континентов в океан и внутренние моря и в двадцать раз величину вулканических выбросов. При этом происходит активное проникновение человека в земную кору, теперь уже и в ее нижние горизонты, например, рудники в Европе достигают 1500 м от поверхности земли, в Индии и Южной Африке золотые рудники углубились более чем на 3,5 км и приближаются к отметке 4 км. Наряду с подземными разработками развиваются открытые горные работы, характеризующиеся значительной глубиной (в пределах 500 и более метров) и площадью, измеряемой тысячами квадратных километров. Извлекаемые из недр горные массы настолько велики, что меняют природные ландшафты на горнопромышленные. Известны своеобразные Российские горнорудные ландшафты Донбасса, Кузбасса, Кривого Рога, Курской магнитной аномалии, Урала, Хибин и другие. Глубин более 10 км человек достигает с помощью буровых скважин.  

Перераспределение горной массы на поверхности земли  в связи с добычей твердых  полезных ископаемых, извлечение из недр нефти, газа и подземных вод, строительство  городов и промышленных центров и водных масс при заполнении водохранилищ, породили техногенные опускания земной поверхности на территориях традиционных нефтяных промыслов и в черте городов, а также гравитационные напряжения в земной коре, которые в отдельных случаях разрешались землетрясениями. Именно с антропогенным влиянием, в частности, связаны катастрофические землетрясения в Ташкенте и Газли, в районе создания водохранилища Кариба в северной Африке. Известен случай (Исландия), когда бурение скважины, предназначенной для добычи термальных вод привело к началу катастрофического вулканического извержения, частично разрушившего окраину одного из прибрежных городов.  

Переработка столь  значительных количеств сырьевых материалов, перемещение и транспортировка  всякого рода продуктов промышленного и сельскохозяйственного производства, строительных материалов и конструкций, энергоносителей потребовали вовлечение в производство огромных энергетических ресурсов. Количество техногенной энергии, выработанной в 1990 году составила порядка 5·1014 МДж, что сопоставимо с годовой энергией речного стока Земли, равной 8,3·1013 МДж, энергией всех землятрясений, составляющей в год 3·1014 МДж и вулканических процессов - 9,6·1014 МДж в год.  

В промышленности ведущее значение приобретают такие  отрасли, как цветная и черная металлургия, нефтехимия и химия, строительная индустрия.  

Повсеместным  активным загрязнителем природной  среды становится автомобильный  транспорт, а также различного рода пестициды, гербициды и другие инсектициды, стимулирующие рост растений и подавляющие живые организмы, препятствующие этому росту.  

Переход сельского  хозяйства с органических удобрений  на минеральные привел к разрыву  естественной экологической цепи, превратил  в мощные источники загрязнения  рек животноводческие хозяйства, птицефабрики и фермы. Немало этому способствовало укрупнение хозяйств, их перевод на промышленную основу.  

Дальнейшее развитие процессов урбанизации, концентрации населения и производства привело  к резкому усилению негативных последствий  нагрузок на природную среду как раз на территориях проживания людей в промышленно развитых странах.  

Совершенно новое  качественное продолжение получило геохимическое воздействие на природу. Оно определяется рядом обстоятельств:  

1. синтезом множества  (более миллиона) веществ, отсутствующих в естественных условиях и обладающих качествами не свойственными природным соединениям.  

2. Широкой сетью  продуктопроводов, железных и автомобильных  дорог, что привело, наряду  со специализацией и интеграцией  производств к массовой транспортировке разнообразного сырья и энергоносителей из районов добычи в районы переработки и объективно способствовало перераспределению потенциальных и фактических загрязнений практически по всей поверхности планеты, не исключая акватории морей и океанов. Этому рассеиванию веществ во многом способствовало задымление атмосферы выбросами тепловых электростанций, металлургических, химических, нефтеперегонных заводов, автомобильного и авиационного транспорта. Возросшая мощность, продолжительность и количество выбросов химических и металлургических комбинатов многократно увеличила дальность переноса загрязняющих веществ, привела к региональному загрязнению обширных территорий выпадением кислотных дождей.  

3. Интенсификацией  производства биоресурсов и массовым применением минеральных удобрений и инсектицидов, отрицательные побочные воздействия которых на биологические объекты природной среды не были достаточно изучены или выяснились спустя десятилетия после начала их применения. Можно привести пример с дустом (препаратом ДДТ), широко рекомендованным для борьбы с вредителями плодовых деревьев и других сельскохозяйственных культур, бытовыми насекомыми, кровососущими в лесах. Возможность кумулятивного его накопления в живых тканях и отрицательное воздействие на репродукционный аппарат млекопитающих, включая человека, были выявлены значительно позднее. Однако даже после установления этого факта и запрещения к применению он долго еще использовался “в порядке исключения” в хлопководческих и овощеводческих хозяйствах. Применение ДДТ в мировой практике было столь значительно, а его разрушение в природной среде столь медленно, что следы ДДТ обнаружены во льдах ледников Антарктиды и в тканях пингвинов, обитающих на ее побережье.  

4. Особая, более  чем реальная опасность для человечества оказалась заложенной в овладении атомной энергией и появлении на поверхности Земли так называемых пятен радиоактивного загрязнения, вызванных испытанием ядерных вооружений, использованием атома в мирных целях, многочисленных аварийных ситуаций с источниками радиоактивного излучения, некондиционного выполнения требований к захоронению радиоактивных отходов, полигоны которых подчас превращались в обычные свалки. Поражает воображение свалка твердых радиоактивных и слив жидких отходов у побережья Hовой Земли, в местах рыболовного промысла на неглубоком шельфе северных морей. И столь же кощунственный слив охлаждающих атомные реакторы вод в Енисей, приведший к радиоактивному загрязнению этой реки и ее донных осадков на всем протяжении от Красноярска по крайней мере до устья реки Ангары. И, наконец, крупнейшая авария с выбросом радиоактивных изотопов на “Маяке” в Челябинской области. 

Корректно оценить  вероятные последствия всех этих “игр” с радиоактивными веществами не представляется возможным - очень трудно спрогнозировать отдаленные биологические последствия, связанные с так называемыми непороговыми эффектами, вызванными воздействием радиоактивного излучения на наследственность организмов, в том числе - и человека. Академик А.Д.Сахаров в своих воспоминаниях отмечает: “Hе существует никакого “порога”, т.е. такого минимального значения дозы облучения, что при меньшей дозе уже никогда, ни в коем случае не произойдет поражения. Генетические поражения носят вероятностный характер. Это значит, что от дозы облучения зависит вероятность (относительная частота) поражения, но, в известных пределах, не зависит характер поражения...”  

По мере эксплуатации атомных реакторов истечении  срока хранения радиоактивных источников различного назначения происходит накопление в биосфере отработанных радиоактивных веществ, включая горючее атомных реакторов, ликвидация которых представляет значительные трудности и требует огромных затрат, в том числе и энергетических. Сказанное в какой-то мере относится и к высокотоксичным отходам химической промышленности, накопленным за время холодной войны химическому и биологическому оружию. Все это предстоит ликвидировать, преимущественно в так называемых могильниках или полигонах захоронения в недрах платформенных структур Земли. Альтернативы им пока нет, однако организация таких могильников вызывает всегда протесты населения и экологической общественности, что совершенно естественно на фоне нередко проявляющейся халатности в обращении с этими опасными веществами. Кстати, в зарубежной практике известны случаи тайной отправки и складирования высокотоксичных отходов в местах, совершенно для этого не предусмотренных.  

Все это, вместе взятое, многократно усилило техногенные  нагрузки на природную среду, привело  к возникновению и развитию региональных очагов загрязнения почвы, рек, прибрежных морей. Повысилась заболеваемость людей специфическими болезнями, связанными с загрязнениями среды тяжелыми металлами и различными токсичными соединениями. Усилилось беспокойство людей состоянием природной среды. Резко усилился поток информации, отражающей состояние природы и изменения качества природных объектов. В частности, обработка статистических данных библиографического характера о числе публикаций природоохранного и экологического содержания в журналах и других периодических изданиях Японии и ряда других промышленно развитых стран мира, включая США, показала, что, если в 1955 году таких публикаций насчитывалась 550, то к 1970 году их стало уже 1650. Темпы роста числа публикаций, касающихся случаев загрязнения природной среды оказались значительно выше темпов среднего прироста научно-технической информации.  

Помимо промышленного  и гражданского строительства немалый  экологический ущерб был нанесен  войнами ХХ века. Наиболее показательными в этом отношении являются применение атомного оружия в Японии и экологического оружия во Вьетнаме, направленного на уничтожение растительного и почвенного покрова. Применение дефолиантов, уничтожавших растительность и специальных технических средств для разрушения почв в целях провокации саморазвития эрозионных процессов в период выпадения тропических дождей немало способствовало потере биологической продуктивности на обширных пространствах вьетнамских джунглей. В конце ХХ века остро стоит проблема дальнейшего развития человечества с биосферой, потому что антропогенное воздействие на природу приблизилось к пределу устойчивости, характеризуемых наличием глобальных экологических проблем (см.гл.1). Таким образом, сегодня констатируется, что человечество за короткий исторический срок, прежде всего за ХХ век, дистабилизировало экосистему биосферу, вызвало глобальный экологический кризис. Прогрессирующее ухудшение состояния окружающей среды, опасность исчерпания не только невозобновимых, но и возобновляемых природных ресурсов, при всех возможностях научно-технического прогресса и энергетического его обеспечения, привлекли к экологическим проблемам внимание населения, широкие круги специалистов различного профиля, политиков и руководителей стран.  

Анализ современного природопользования и его экологических последствий позволяет констатировать, что все мы, жители планеты Земля, стали, в определенной мере, заложниками разработанных нами же технологических процессов, а огромные мощности и энергетический потенциал, сосредоточенный в современном производстве, в подобных условиях склонны выходить за пределы регулируемых человеком процессов. Hа эту “штатную” напряженную экологическую ситуацию накладываются все усиливающиеся по своим результатам ситуации нештатные, аварийные, которые, опять же в силу участвующих в авариях огромных масс вещества и энергии нередко приобретают региональные, если не глобальные последствия.  

Однако и этим не ограничиваются причины усиливающихся  противоречий между человеком и  природой. Можно утверждать, что  люди до сего времени не пришли повсеместно к пониманию напряженности “экологического поля” Земли, своих возможностей снять это напряжение или хотя бы ослабить экологические нагрузки, не доводя их до критических и взрывоопасных. Катастрофическая экологическая ситуация, наведенная на обширную территорию Приаралья, не меньшая по масштабам экологическая катастрофа в Персидском заливе, столь разные по регионам и технологическим причинам едины одним: запредельным эгоизмом и серостью людей, способных для достижения своих корыстных целей, личных или клановых сиюминутных выгод, подвести к предельной черте существования и природу и население обширных регионов и акваторий Земли.