8 Воздействие энергоустановок на окружающую среду

8        ВОЗДЕЙСТВИЕ  ЭНЕРГОУСТАНОВОК 
НА  ОКРУЖАЮЩУЮ  СРЕДУ

8.1        ОБЩИЕ  ПОНЯТИЯ

Человеческая деятельность стала воздействовать на окружающую среду и изменять ее приблизительно 10 000 лет назад, когда возникло земледелие и вместо степей и лесов появились поля. Приблизительно 5 000 лет назад в Средиземноморье возникла намного бульшая потребность в топливной и деловой древесине – для плавки металлов и судостроения. Местами вырубка лесов стала настолько интенсивной, что началась эрозия незащищенной почвы, и вместо лесов возникли пустыни, существующие и поныне.

Приблизительно 4500 лет назад подсечное земледелие стало применяться и в Эстонии, но ввиду малочисленности народа (до начала нашей эры численность эстонцев не превышала 20 000) ни земледелие, ни сооружение городищ и использование древесины для отопления и судостроения не оказывали существенного влияния на окружающую среду.

Уже в античной Римской империи стали появляться новые энергоемкие отрасли ремесла (например, производство стеклянных изделий), а для добычи минерального сырья сооружаться шахты, вследствие чего еще более увеличилось использование древесины. Из-за сжигания топлива в городах стало больше дыма, вследствие чего, например, в 150 году Римский сенат был вынужден издать распоряжение – все стеклоплавильные печи вывести за пределы города. В 1273 году был принят первый в мире законодательный акт против загрязнения воздуха: король Англии Эдвард I (Edward I, 1239–1307) запретил в Лондоне под угрозой смертной казни сжигание каменного угля, так как сгорание серы, содержащейся в угле, привело к возникновению ядовитого и едкого дыма, который вместе с туманом, часто покрывающим весь город, превратил воздух не только в непрозрачную, но и вредную для здоровья людей и тягловых животных смесь, разъедающую также металлические детали строений и экипажей. Тем не менее промышленный переворот последней четверти 18-го века привел к быстрому распространению паровых машин и, стало быть, к более интенсивному, чем прежде, сжиганию каменного угля. Кроме того, промышленность стала выделять все больше ядовитых отходов, которые чаще всего просто сбрасывались в водоемы и реки. В средние века Европа уже потеряла значительную часть своих лесов, а к 1900 году мертвые реки исчислялись десятками.

Еще быстрее топливо и производственное сырье стало потребляться в 20-ом веке. Начиная приблизительно с 1960-ых годов использование энергетических ресурсов и потребление энергии настолько сильно стали влиять на окружающую среду, что это привело к изменению климата Земли. Если до этого Земля, несмотря на деятельность человека, находилась энергетически в более-менее равновесном состоянии, которое с периодическими колебаниями, но в общем итоге без крупных глобальных изменений продолжалось, по меньшей мере, в течение последних 100 000 лет, то в настоящее время возник переходный процесс, конечные последствия которого, из-за сложности прогнозирования геофизических переходных явлений и их непредсказуемых взаимозависимостей, предвидеть еще не представляется возможным.

За 20-ый век население мира выросло почти в четыре раза – с 1,6 миллиарда до 6,1 миллиарда, а годовое потребление энергии по одним только ее коммерческим видам – более чем в 16 раз – с 0,8 Gtce/a до 13 Gtce/a (см. раздел 1.4). Возросшее население нуждается, кроме энергии, в пище, жилище и продуктах, производимых из природных ресурсов. По всем этим причинам отрицательное воздействие человеческой деятельности на окружающую среду, на климат Земли и на природу (на флору и фауну Земли) приближается к некоторому критическому пределу, превышение которого может привести к катастрофическим последствиям. Со стороны климатологов и экономистов-аналитиков, слышны также высказывания, что этот предел уже достигнут [8.1, 8.2].

Под отрицательными изменениями в человеческом обществе и в природе обычно подразумеваются следующие явления:

изменение климата вследствие изменения состава атмосферы, исчерпание ископаемых видов топлива и других полезных ископаемых, уменьшение возобновляемых природных ресурсов, особенно уменьшение площади лесов (продолжающаяся вырубка лесов без учета последствий), загрязнение воздуха, воды и почвы газообразными, жидкими и твердыми выбросами, звтрофикация водоемов из-за загрязнения их азотными соединениями, ускоряющееся исчезновение природных ландшафтов, а также обитающих в них видов растений и животных, политическое напряжение между государствами и регионами Земли из-за неравномерного распределения природных (в том числе энергетических) ресурсов, перенаселение менее развитых регионов Земли и вызванные этим обнищание, голод и культурная деградация, увеличивающаяся по всему миру урбанизация, возникновение новых мутаций микроорганизмов (бактерий и вирусов) и вызванных ими новых болезней, увеличение частоты производственных, дорожно-транспортных и бытовых несчастных случаев, рост преступности, массовая миграция населения из бедных регионов в более зажиточные регионы Земли, споры о территориях заселения и опасность военных конфликтов.

Возникла необходимость защищать окружающую среду как законами отдельных государств, так и международными конвенциями и договорами. Требования к чистоте воды и воздуха стали в Европе более масштабно формироваться в 18-ом веке, а первые законы защиты природы принимались в первой половине 20-го века (например, в Эстонии – в 1935 году). Первые международные соглашения о защите окружающей среды были заключены в 1972 году, на конференции ООН по среде обитания человека в Стокгольме (Stockholm). В 1992 году в Рио де Жанейро (Rio de Janeiro) была проведена конференция ООН по окружающей среде и развитию, в которой принимали участие 172 государства; 108 из них были представлены главами государств или правительств. Конференция приняла программу действий по устойчивому развитию мира (Agenda 21), на основании которой, например, в Эстонии в 1995 году был принят Закон о сберегающем развитии. Меры по защите окружающей среды координируются в Эстонии Министерством окружающей среды, созданном в 1989 году. 4 мая 2001 года Европейской Комиссией была утверждена программа Чистый воздух – Европе (Clean Air for Europe, CAFE), в которой предусматриваются методы контроля чистоты воздуха и разработка всеевропейских нормативных требований по ограничению загрязнения атмосферы различными выбросами.

В декабре 1997 года в Киото (Kyoto, Япония), на очередной конференции ООН по климату, был подписан протокол о конкретных мерах, необходимых для замедления изменения климата Земли [8.3]. Протокол вступил в силу в феврале 2005 года после его ратификации большинством подписавшихся стран. Более подробно решения этой конференции и влияние их на дальнейшее развитие рассматриваются в разделе 8.2.

Так как наибольшую опасность для биосферы Земли представляют собой происходящие в настоящее время изменения климата, то в 1988 году Метеорологическая организация ООН (World Meteorological Organization, WMO) и Программа окружающей среды ООН (United Nations Environment Programme, UNEP) учредили Межправительственную группу экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), основной задачей которой являются

изучение возможных последствий изменений климата, вызванных деятельностью человека, составление прогнозов на 21-ый век, разработка мер для замедления или приостановления изменений климата.

В 2008 году в работе этой организации участвовало более 2500 ученых из 130 стран. До настоящего времени составлены четыре отчета по оценке изменений климата (Assessment Report), опубликованные в 1990, 1995, 2001 и 2007 годах. В последнем из этих отчетов [8.4] подчеркивается, что если к 2015 году не удастся остановить глобального потепления климата, то последствия для человечества могут быть катастрофическими. Более подробно прогнозы изменения климата и возможные последствия этих изменений изложены в 4-ом прогнозе Программы окружающей среды ООН ГЕО-4 (GEO-4) [8.5].

В настоящей главе рассматриваются только те воздействия на окружающую среду, которые обусловлены энергопотреблением и процессами, происходящими в энергоустройствах и установках. Рассматриваются также меры, которые могут использоваться для уменьшения отрицательных воздействий энергопотребления на окружающую среду.

Первым (хотя не связанным с энергетикой), вызвавшим широкий резонанс сигналом об опасности отравления окружающей среды человеком, следует считать книгу Безмолвная весна (Silent spring) американского морского биолога Рэйчел Луизы Карсон (Rachel Louise Carson, 1907–1964), изданную в 1962 году [8.6]. В этой книге описываются тяжелые последствия бездумного использования инсектицидов, особенно дихлордифенил-трихлорметилметана (ДДТ, С14H9Cl5) в сельском хозяйстве, в том числе передача ядовитых веществ по пищевой цепи в организм человека и других живых существ. Несмотря на противостояние крупных химических концернов, публикации Карсон привели к всемирному запрету ДДТ и ряда других ядохимикатов. Для полноты можно отметить, что инсектицидные свойства ДДТ были открыты в 1939 году швейцарским химиком Паулем Германом Мюллером (Paul Hermann Mьller, 1899–1965), после чего этот препарат стал широко применяться для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, для уничтожения малярийных комаров и т. д. В 1948 году Пауль Мюллер за это достижение был удостоен Нобелевской премии в области медицины.