5.3.5 Естественнонаучные проблемы сохранения окружающей среды

Естественнонаучные знания и окружающая среда

Хорошо известно, что первопричиной многих негативных процессов в природе и в обществе явилась антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе. Для решения возникающих проблем необходимо совершенствовать техносферу, снизив ее негативное влияние на человека и на природу до допустимых уровней. Достижение этих целей взаимосвязано. При решении задачи обеспечения безопасности человека в техносфере одновременно решаются задачи охраны природы.

Защита окружающей среды и обеспечение безопасности человека должны быть основаны на естественнонаучных знаниях. Прежде всего, необходима объективная оценка воздействия человека на биосферу. Как известно, основными видами этого воздействия являются следующие:

• воздействие на земную кору (добыча полезных ископаемых, откачка подземных вод, строительство водохранилищ);

• воздействие на климат (вырубка лесов, орошение засушливых земель, создание искусственных каналов, выброс в атмосферу огромного количества химических соединений и т.д.);

• воздействие на гидросферу и водный баланс планеты (распашка целинных земель и их сельскохозяйственное освоение, агротехнические и лесомелиоративные мероприятия, загрязнение вод промышленными и бытовыми отходами);

• воздействие на почвы и растительный покров (увеличение площади пашни, сокращение лесов, эрозия и засоление почв);

• воздействие на животный мир.

Для объективной оценки антропогенного воздействия на биосферу и оценки состояния окружающей среды необходимы современные научные методы и чувствительная аппаратура. Чрезвычайно важны при этом эффективные способы утилизации отходов, разработка безотходных технологий, на которых должна основываться любая производственная деятельность человека. Необходима совместная работа физиков, химиков-аналитиков, метеорологов, океанографов, биологов, гидрологов и представителей других наук. Вопрос о возможных последствиях влияния тех или иных факторов на организм решают медики и другие специалисты. При этом важна объективная оценка риска и издержек, связанных с наличием опасных факторов. Любое решение, в том числе и политическое, касающееся тех или иных вопросов сохранения окружающей среды, должно основываться на квалифицированной, объективной и всесторонней естественнонаучной экспертизе.

Сохранение водных ресурсов

Необходимые для жизнедеятельности всего живого на Земле водные ресурсы – это моря, океаны, реки, озера, ледники, грунтовые воды. Наша страна богата водными ресурсами как никакая другая. Сохранение водных ресурсов как таковых, сохранение их чистоты – одна из важнейших задач, стоящих перед человечеством.

Причиной загрязнения водных ресурсов и даже их частичного уничтожения в первую очередь связана с деятельностью человека. Это и сбросы в реки различного вида отходов, применение воды для охлаждения различных агрегатов, строительство ГЭС, нарушение водного баланса при работе оросительных систем и т.д.

Существует несколько способов сохранения водных ресурсов:

• оптимальная комбинация химической и биологической очистки сточных вод;

• внедрение озонирования воды для ее обеззараживания;

• высокотемпературное сжигание отходов и обработка их адсорбентами и ионообменными смолами;

• окисление загрязняющих веществ при высокой температуре и высоком давлении;

• циклическое применение воды при теплоотводе от различных механизмов и агрегатов;

• возвращение в производственный цикл ценных веществ (например, металлов), вызывающих загрязнение почвы и воды;

• создание быстроразлагающихся заменителей пестицидов, применяемых как средство борьбы с болезнями и вредителями растений.

Все эти методы основаны на естественнонаучных знаниях, совершенствование соответствующих технологий невозможно без дальнейшего развития физики, химии, микробиологии и других наук. Необходимо отметить, что успешное решение проблемы сохранения окружающей среды, в том числе и водных ресурсов, зависит и от бережного отношения к природе каждого живущего на Земле.

Утилизация бытовых, промышленных и радиоактивных отходов

В наши дни человек активно воздействует на природу, в невиданных ранее масштабах добывает и использует земные богатства. В результате накапливается большое количество бытовых и промышленных отходов.

Применяемые в течение длительного времени способы захоронения бытовых и промышленных отходов основывались на том, что миграция отходов маловероятна, содержащиеся в них соединения окисляются, гидролизуются или перерабатываются бактериями в безвредные продукты. Однако исследования показали, что некоторые виды отходов разлагаются медленно (например, некоторые виды пластмасс разрушаются десятки лет), часть отходов перерабатывается бактериями в токсичные вещества. Загрязняющие вещества от различных источников могут мигрировать, т.е. распространяться в поверхностных слоях земной коры на большие расстояния и проникать в водяные пласты. Засоряются не только огромные площади суши, но и моря и океаны.

Вынужденное захоронение всех видов отходов в грунте требует физических, химических и биологических исследований, результаты которых позволяют представить реальную картину миграции составляющих отходы соединений, а также процесс их разложения.

В настоящее время более половины пластиковых отходов выбрасывают, закапывают, четверть сжигают и столько же перерабатывают для повторного использования. Сжигание позволяет превратить полимеры в воду и углекислый газ. Однако наличие в пластиках, резинах, синтетических тканях хлора, сурьмы, фосфора, серы, ароматических соединений приводит к образованию чрезвычайно ядовитых летучих продуктов, включая диоксины. Очистка дымовых газов от этих примесей весьма дорогостояща и не всегда эффективна. Поэтому сжигание отходов экологически невыгодно, хотя его широко практикуют.

Внимание исследователей и инженеров сконцентрировано на повторном использовании пластиковых отходов. Активно ведутся исследования по созданию биоразлагаемых полимеров для использования в виде упаковки, посуды разового употребления и других бытовых нужд.

Особого внимания требует захоронение радиоактивных отходов, количество которых постоянно растет. В настоящее время принято считать, что оптимальным является способ захоронения радиоактивных отходов в могильниках под землей. Этот способ требует тщательного изучения геохимии окружающего могильник грунта. Необходимо иметь достоверное представление о возможной миграции радионуклидов, последствиях воздействия радиации и тепловыделения на изменение химического состава грунта и грунтовых вод. Большое значение имеет изучение сейсмической обстановки в данном регионе.

Повышению надежности захоронения способствуют связывание радионуклидов в соединения с низкой растворимостью в воде, адсорбция их на твердых поверхностях. При выполнении надлежащих условий существует реальная возможность долговременного и надежного захоронения радиоактивных отходов в геологических формациях.