Экологические проблемы промышленных предприятий связаны с выбросами в атмосферу токсичных соединений, пыли, тепла и парниковых газов; со сбросом в водоемы токсичных веществ, взвешенных частиц и теплых вод; со свалками отходов производства; с вибрацией, шумом и электромагнитными полями, загрязняющими среду (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Влияние промышленности на среду
Согласно модели устойчивого развития цивилизации единственно возможный вариант развития промышленности в XXI в. – научно прогнозируемое производство на основе моделирования природных процессов. Только в этом случае техногенная миграция веществ бесконфликтно впишется в природный круговорот.
В течение столетий человек пытался перестроить, подправить, улучшить природу. Сегодня под угрозой экологической катастрофы он вынужден признать, что “природа знает лучше”, чем он сам, человек должен учиться у природы (закон экологии Коммонера).
Промышленность связана с добычей, переработкой природных ресурсов и созданием на их основе промышленного и сельскохозяйственного оборудования, инструментов, предметов быта, жилья, лекарств и т. д.
Таким образом, промышленность имеет дело с перемещением большого количества вещества и его превращением. На поверхности Земли происходит увеличение тех химических элементов и химических соединений, которые ранее находились в незначительном количестве. Многие из них оказались токсичными для живых существ.
Каждые 15 лет добыча полезных ископаемых удваивается. Только с начала XX в. их было выработано больше, чем за всю историю цивилизации. За прошедшие сто лет использование всех без исключения металлов возросло в 1000 раз.
Если в давние времена люди использовали 19 химических элементов, в XVII в. – 26, в XVIII в. – 28, в XIX в. – 50, то в XX столетии – более 100. В расчете на одного жителя планеты ежегодно из недр извлекается 20 т сырья. Каждую минуту химиками синтезируется несколько новых химических соединений.
Следовательно, промышленность стоит перед необходимостью изолировать опасные для биосферы химические вещества, нейтрализовать их и обеспечить возвращение в природный круговорот тех элементов, которые были из него изъяты.
Решение этой проблемы лежит на пути моделирования природной миграции элементов производством на принципе цикличности и круговорота.
При этом отходы одного технологического процесса становятся сырьем для других производств, а готовые изделия после их физического и морального износа служат сырьем для создания нового продукта.
Замкнутые циклы производства характеризуются минимумом твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов. Уровень минимальности отходов зависит от степени развития науки и техники.
Он может быть бесконечно малым, но все же не равным нулю. Иначе бы это противоречило второму закону термодинамики. Следовательно, абсолютно безотходное производство в принципе невозможно.
Экологизация промышленности в регионах может предусматривать мероприятия:
• смена физически и морально устаревшего и изношенного оборудования;
• переход на экологичное сырье;
• реконструкция и строительство очистных сооружений;
• внедрение технологии комплексного использования отходов производства, налаживание сырьевых связей в цепочках: лесная промышленность – пищевая промышленность – сельское хозяйство; химия и нефтехимия – производство стройматериалов; гальваническое производство и тепловая энергетика – производство керамических материалов и др.;
• введение замкнутых систем водоснабжения;
• регулирование структуры экономики: перепрофилирование наиболее опасных для экологических систем региона предприятий; отказ в ближайшем будущем от освоения нефтяных и калийных месторождений области, так как это может резко осложнить экологическую ситуацию в регионе;
• создание информационного банка экологичных технологий с учетом специфики местной промышленности.
Экологические проблемы сельского хозяйства связаны с загрязнением почв, их эрозией, сокращением площади сельхозугодий из-за строительства дорог, аэродромов, жилья, уменьшением лесных массивов. По этим причинам ежегодно в мире теряется от 5 до 7 млн га плодородных почв.
Загрязнение почв происходит под действием вредных веществ, поступающих из атмосферы, и в результате неоптимального внесения удобрений и пестицидов.
Минеральные удобрения – один из факторов поддержания плодородия почвы в условиях постоянного выноса из нее биогенных элементов вместе с урожаем. Минеральные удобрения обеспечивают до 50 % прибавки урожая. Однако несбалансированное внесение в землю азотных, фосфорных и калийных удобрений может нанести серьезный вред. При избытке фосфорных удобрений в почве повышается количество фторидов, стронция, урана и некоторых других радиоактивных элементов, сопутствующих фосфоритам.
Повышенное содержание в почве калийных удобрений изменяет в ней соотношение одно- и двухвалентных катионов (К+ и Ма+, с одной стороны, Са++ и Mg++ – с другой). Уменьшение поступления магния и кальция в растения приводит к снижению фотосинтеза и урожая. Пастбищные животные, питающиеся такими растениями, страдают тетанией (судороги, болезни нервной системы).
Избыточное количество в почве азота увеличивает содержание нитратов и нитритов в продуктах сельского хозяйства: овощах, фруктах, молоке.
Около 50 % вносимых минеральных удобрений не достигает растений, вымываясь из почвы ливневыми и талыми водами. Попав в водоем, удобрения становятся питательной средой для фитопланктона. Обильно размножаясь, микроскопические водоросли вызывают так называемое цветение воды, приводящее к замору рыбы, отравлению наземных животных. Неоптимальное внесение в почву минеральных удобрений и недостаточное количество органических удобрений – серьезная экологическая проблема. Большое значение в ее решении принадлежит повышению культуры сельскохозяйственного производства.
Несбалансированное внесение в почву удобрений повышает токсичность содержащихся в ней пестицидов. Пестициды – это средства химической защиты растений.
По химическому строению они подразделяются на неорганические (сульфат меди, хлорокись меди, фосфид цинка, сера), органические (хлороорганические, фосфороорганические, производные фенолов и др.) и природные вещества (растительные, бактериальные, грибковые – например энтобактерин, пиретрин, анабазин).
Пестициды защищают растения от сорняков, вредителей и возбудителей болезней и позволяют сохранить более 50 % урожая от уничтожения его на корню. Однако, как и любое вещество, пестицид при неправильном использовании становится загрязнителем среды. Особенно это относится к высокотоксичным соединениям.
Ежегодно сельхозпредприятиями в почву вносятся сотни тонн пестицидов. Половина из них является химически устойчивыми соединениями, которые очень медленно разрушаются в природе, на долгие годы загрязняя почву, подземные воды, водоемы.
Избыток пестицидов вызывает вырождение сортов культурных растений из-за усиления мутационного процесса, является причиной истончения скорлупы яиц у птиц и покровов икринок у рыб. Высокое содержание пестицидов в сельскохозяйственной продукции может привести к отравлению людей.
Использование химических средств защиты нередко приводит к нарушению равновесия в природных экосистемах. Например, уничтожение какого-либо вида вредного насекомого лишает животных, которые питались им, кормовой базы. В результате их численность сокращается. Следствием этого может быть размножение других насекомых, для которых эти животные были естественными врагами. Возникает необходимость очередного применения пестицидов уже против новых вредителей. Однако многократное применение пестицида приводит к появлению у многих животных иммунитета – нечувствительности к ядохимикатам. Известно уже более 300 видов насекомых, устойчивых к пестицидам. Так возникает необходимость в увеличении доз ядохимикатов. А это, в свою очередь, обязательно скажется и на полезных видах.
Тем не менее без химических средств защиты растений сохранение урожая сегодня было бы невозможным. Даже при использовании пестицидов потери урожая от болезней и вредителей составляют очень большую величину.
Невозможность сегодня отказаться от использования пестицидов заставляет искать новые способы защиты растений. Селекционеры ведут поиск сортов растений, генетически устойчивых к болезням и вредителям.
Синтезируются пестициды нового поколения, отличающиеся узкой направленностью действия, быстрой разрушаемостью в природе и неспособностью накапливаться в живых организмах. Многие новые средства защиты растений являются не синтетическими, а природными веществами. Перспективен переход с химических на биологические способы сохранения урожая.
