ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ДЛЯ ИННОВАЦИОННОЙ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, КАК БАЗОВЫЙ ФАКТОР ПРЕОДОЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИЗИСА
,
Аннотация: Статья посвящена ключевым проблемам современной экологии с кратким анализом путей реализации природоохранной деятельности и обоснованием фундаментальной роли экологического образования.
Ключевые слова: экология; природа; техника; супертоксиканты;
«Экология стала самым громким словом на земле, громче войны и стихии. Оно характеризует одно и то же понятие вселенской беды, никогда прежде не существовавшей перед человечеством»
«Сумерки людей»
Суровая гуманитарная оценка взаимодействия Человека с Природой, под обобщающим понятием Экология, данная великим русским писателем более четверти века назад, образно обозначена «сумерками людей». Принимая такой образ, можно утверждать, что за последующий период времени сумерки еще более сгустились до состояния мрака. Об этом наглядно свидетельствует талантливый фильм американской кинодокументалистки Кандиды Брэди «Мусор», демонстрируя катастрофическое загрязнение природной среды.
Переводя рассмотрение экологических проблем в научно-техническую плоскость, в первую очередь, необходимо констатировать следующее:
· В результате выполнения международной программы арктического мониторинга (АМАП) инструментально зафиксировано и документировано обнаружение диоксинов в крови пингвинов в Антарктике. Разрушительное воздействие диоксинов обнаружено в полярном Арктическом регионе, обнаружив популяции белых медведей, рожденных гермафродитами. Это свидетельствует о том, что разрушительное антропогенное воздействие достигло стерильно чистых регионов Планеты, а масштабы загрязнения приобрели глобальный характер.
· С момента представительной диагностики вод мирового океана зафиксировано кратное уменьшение планктона, имеющего судьбоносное значение для самоочищения биосферы. В конечном итоге это свидетельствует о невосполнимом ослаблении иммунной системы Планеты.
· Системный анализ состояния озонового слоя в результате антропогенного воздействия (в первую очередь фреонов) зафиксировал динамику преобразований озоновых дыр, свидетельствующую об опасности снижения защиты от жесткого космического воздействия.
· Конкретизируя глобальную угрозу накопившихся отходов (меткое немецкое определение «Altlasten» - старые долги), достаточно указать лишь проблему затоплений химического оружия (ХО) в Балтийском море. Потенциальная угроза послевоенного затопления ХО в количествах, кратно превышающих задекларированные запасы ХО, чревата реальными катастрофическими последствиями в результате естественной коррозии конструктивных оболочек.
Перечисленный список экологических проблем, который может быть существенно дополнен, дает достаточное основание для оценки состояния окружающей среды, как экологического кризиса.
Проведение глубокого анализа, конкретная формулировка целей и постановка задач, выработка оптимального алгоритма достижения экологической безопасности представляет первоочередную задачу экологического образования.
Осознание остроты проблем, формулировка целей и концепции практических действий еще не является залогом окончательного успеха. Достаточно отметить, что самые острые экологические проблемы в последние десятилетия уже облечены в международные законодательные акты. К сожалению, ни одна из международных директив (Конвенция по уничтожению химического оружия, Стокгольмская Конвенция по стойким органическим загрязнителям (диоксинам), Монреальский Протокол по озоноразрушающим веществам и Киотский Протокол по парниковым газам) должным образом не выполняется.
Главенствующим фактором в реабилитации и сохранении Природы является практическая природоохранная деятельность.
В настоящее время можно перечислить лишь короткий список несомненных успехов:
· В Японии до 70 % твердых бытовых отходов утилизируется с получением электроэнергии и тепла.
· В Швеции уровень утилизации тщательно рассортированных традиционных нетоксичных и малотоксичных отходов приближается к идеальной цели - освоению безотходных технологий.
· Общий уровень экологической культуры в Швейцарии может быть охарактеризован, как близкий к эталонному.
Особо следует подчеркнуть, что в достижении вышеуказанных и подобных успехов конкретная природоохранная деятельность занимает до 90% усилий и затрат, а менее 10% сопутствующие – мониторинг, информация, реклама и т. п. К сожалению, в подавляющем большинстве стран доминирует диаметрально противоположное соотношение в экологической деятельности.
Еще более драматическая ситуация обстоит в сфере обращения с особо опасными веществами и отходами (супертоксикантами), представляющими наибольшую экологическую нагрузку на окружающую среду.
До последнего времени практически единственным магистральным путем решения проблем было непосредственное сжигание супертоксикантов. При этом в подавляющем большинстве случаев проведение термохимической обработки осуществлялось с применением сжигания углеводородов в атмосферном воздухе, реализуемого в турбулентных диффузионных пламенах. Уровень температуры в таком рабочем процессе обычно не превышает 2000 оС, а сама технология оказывается весьма чувствительной к изменению режимных параметров и исходных физико-химических свойств обрабатываемых веществ. Ограниченные возможности технологии соответственно отражаются на конечных результатах ее применения, которые во многих случаях нельзя признать удовлетворительными. Более того, потенциальные возможности традиционных подходов оказались практически исчерпанными.
Объективности ради следует признать, что экологически безопасное обезвреживание супертоксикантов представляет комплекс сложнейших нерешенных научных, технических и технологических проблем. Достаточно указать, например, что качество сжигания, характеризуемое коэффициентом полноты сгорания, а в экологии ЭРУ - коэффициентом эффективности разложения и удаления должно достигать уровня 99,9999 %. При этом высшие достижения российской и мировой ракетно-космической техники соответствуют уровню 99,999 %. Именно поэтому потребовался инновационный подход в решения современных проблем экологии.
Принципиально новые перспективы представила отечественная конверсионная разработка [1-2], сопровождавшая выполнение космической программы «Энергия - Буран». В ее основу заложен новый тип высокоскоростного высокотемпературного горения (точнее трансзвукового кинетического), главным отличительным признаком которого является организация процесса многостадийного горения в области трансзвуковых течений. Для этого используется трансзвуковой высокотемпературный газогенератор. С целью существенного повышения температуры, в качестве окислителя вместо атмосферного воздуха используется компонент с повышенным содержанием кислорода (например, на базе технического кислорода, аммиачной селитры, перекиси водорода и т. п.). Организация процесса горения в газогенераторе, с уровнем температур до 3000 оС, существенно отличается от горения в диффузионных пламенах. С помощью геометрических, расходных и режимных факторов в рабочем канале реакционной камеры искусственно формируется система мостообразных скачков уплотнения. Попадая в спутный поток со скоростью порядка 1000 м/с, а затем, тормозясь в волне уплотнения до скоростей порядка 100 м/с, практически любое вещество (независимо от его физикохимических свойств) дробится и смешивается с генераторным газом вплоть до молекулярного состояния с образованием гомогенной топливной смеси. При повышенном уровне температур термохимический процесс горения в образовавшейся смеси носит кинетический характер и происходит практически на длине свободного пробега молекул. Такие условия являются фактически идеальными для качественного горения. Высокие скорости и динамизм изменения параметров рабочего процесса позволяют в широком диапазоне обеспечить регулирование и управление параметрами образующейся рабочей смеси.
Основными достоинствами нового типа горения являются:
· Высокая эффективность процесса горения, характеризуемая коэффициентом полноты сгорания, вплоть до 99,9999%.
· Универсальность в обработке широкого спектра веществ, не имеющая аналогов в мировой практике, в том числе токсичных (хлор-, фтор-, фосфор-, серосодержащих) веществ на углеводородной основе и др.
· Мобильность исполнительных средств, обусловленная компактностью базовых объектов, позволяющих комплектовать комплексы автомобильного, железнодорожного, водного и авиационного базирования.
Разработка прошла стадии НИР, ОКР и фрагментарно доведена до уровня промышленного внедрения (Приложение 1). К настоящему времени в совокупности проведено около 1500 экспериментальных и промышленных включений базового исполнительного модуля установки.
В целом, по экологическим, экономическим и эксплуатационным показателям был достигнут или превзойдён уровень высших мировых достижений в сфере промышленного обезвреживания токсикантов. [3-5].
Полученные результаты заслужили высокую оценку и признание в АН СССР и РАН, Госкомприроде СССР и Минприроде РФ и особенно на международном уровне. Разработка запатентована в России и со стопроцентным результатом на поданные заявки в зарубежных странах. На VII Международном форуме в Москве в 2006 году «Высокие технологии XXI века» была удостоена диплома и золотой медали. Высшим признанием оказалось включение российской технологии в список ООН под именным названием автора «Papusha Rocket Technology» [3].
Для практического внедрения предлагаемой инновационной разработки предполагается полное обновление технической и технологической основы, но первоочередным шагом предполагается освоение новых знания и подготовка кадров. Базовой научной основой в создании предлагаемой разработки явились фундаментальные научные направления, ранее обеспечивающие успехи советской и российской ракетно-космической техники:
· Аэрогидродинамика многофазных систем (ЦАГИ);
· Кинетика химических преобразований (ИХФ им. );
· Системный анализ (предприятия Российского Космического агентства РКА);
Успешный опыт преподавания вышеуказанных дисциплин уже накоплен в научных аспектах – МФТИ, МГУ им. Ломоносова, в прикладном – МАИ, МВТУ им. Баумана. Особо следует отметить позитивный опыт творческого обучения путем непосредственного привлечения готовящихся специалистов в проектных, производственных и экспериментальных работах. Аналогичный опыт экологического образования предполагается осуществить в формируемой в настоящее время экоэнергетической программе г. Севастополя и Крыма в Институте природно-технических систем – ИПТС. Предполагается позитивный опыт освоения отдельных базовых объектов последовательно переносить на региональный, федеральный и международный уровни.
Литература
1. Nik Anning. Russian rocket incinerates deadly waste, 11/09/96, New Scientist. Vol. 152 Issue 2055, p23. Ник Аннинг. Русская ракета сжигает смертоносные отходы, 1996 г. Нью Саинтс.
2. Патент РФ 2240850 от 01.01.2001 г. “Способ термохимического обезвреживания высокотоксичных веществ”, ПатентообладаПатент Украины - г., Патент Республика Беларусь - г., Патент Индии - г., Патент КНР - № ZL200580010594.3 от 01.01.2001 г.).
3. Papusha Rocket Technology, Survey of Currently Available Non-incineration PCB Destruction Technologies, Aug. 2000, s. 50.
4. A. Papusha «Four-Year Experience in Industrial High Temperature Burning of Supertoxicants», Report at CWD 2004/ May, 25-27, 2004, St-Petersburg. А. Папуша. "Результаты четырехлетнего опыта промышленного внедрения высокотемпературной технологии обезвреживания супертоксикантов." Доклад, сделанный в Санкт-Петербурге на Международном симпозиуме по химическому разоружению 25-27 мая 2004 года.
5. Папуша направление в решении актуальных проблем в экоэнергетике. Вестник РАЕН, Том 9, № 1, 2009, стр. 87-91.
A. Papusha, S. Rubtsova (Russia) Environmental education for innovation environmental activities as a basic factor of overcoming the ecological crisis.
Annotation: The article is considers the key problems of ecology with an analysis of the ways of implementation of environmental activities and the fundamental role of education.
Keywords: ecology; nature; technics; supertoxicants.
|
Общий комплекс является базовым объектом выполненной космической программы «Энергия-Буран». (работает по настоящее время). г. Химки, Московская область | ||
| Базовый полупромышленный модуль установки: Габариты - 4,5 x 2,0 x 1,8 м; Производительность от 0,3 до 1,0 т/час обрабатываемого вещества. г. Долгопрудный, Московская область. | ||
| Стационарный промышленный комплекс по обезвреживанию диоксиносодержащих трансформаторных масел. Утилизировано 132 тонны совтола-10, 1999-2004 гг. г. Череповец, Вологодская область. | ||
| Мобильный комплекс, размещенный в 40-футовом контейнере. 2002-2005 г., отработано в полевых условиях обезвреживание 37 специальных рецептур. г. Шиханы, Саратовская область. |
