Рациональное природопользование


В.В. ТЕТЕЛЬМИН
В.А. ЯЗЕВ





                РАЦИОНАЛЬНОЕ
                ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ












Издательский Дом
ИНТЕЛЛЕКТ

ДОёГОПруД№1Й
2012

Рецензенты:


Доктор химических наук, профессор РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Соловьянов А.А.

Доктор химических наук, профессор, заведующая кафедрой Московского государственного открытого университета Бабкина С.С.




    Тетельмин В.В., Язев В.А.
      Рациональное природопользование. Учебное пособие / Тетельмин В.В., Язев В.А. — Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2012. — 288 с.


     ISBN 978-5-91559-122-5


      В учебном пособии описывается круговорот вещества и энергии в биосфере, дается характеристика биосферы как планетарной организации жизни, а также созданной человеком «второй природы» — техносферы. Рассматриваются различные виды природных ресурсов и техногенного воздействия на окружающую среду и основные проявления глобального экологического кризиса. Приводится анализ правовых аспектов охраны окружающей среды и функции государства по управлению природопользованием. В книге представлена примерная картина будущей экологически устойчивой экономики — сферы разума.
      Для студентов и преподавателей общетехнических, биологических и экологических специальностей.










ISBN 978-5-91559-122-5

            © 2012, Тетельмин В.В., Язев В.А.
           © 2012, ООО Издательский Дом «Интеллект», оригинал-макет

  Оглавление



  ВВЕДЕНИЕ..............................................7

  Глава 1. ЗЕМЛЯ — СОВОКУПНОСТЬ ГЕОСФЕР................10
         1.1. Биосфера как планетарная организация жизни.10
             1.1.1. Природа............................10
             1.1.2. Общество.......................... 17
         1.2. Литосфера................................26
         1.3. Гидросфера...............................30
         1.4. Атмосфера................................32
         1.5. Техносфера как часть биосферы ...........33

  Глава 2. ЖИВАЯ МАТЕРИЯ ПЛАНЕТЫ.......................39
         2.1. Химический состав живой материи..........39
         2.2. Фотосинтез — первоисточник жизни на планете...................................44
         2.3. Птобальный цикл углерода.................48
         2.4. Круговорот вещества и энергии в биосфере.53
         2.5. Энергия жизни............................57

  Глава 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ ПЛАНЕТЫ..............63
         3.1. Ресурсы Земли............................63
         3.2. Земельные ресурсы........................70
         3.3. Лесные ресурсы...........................73
         3.4. Водные ресурсы...........................75
         3.5. Биологические ресурсы....................79
         3.6. Топливно-энергетические ресурсы..........82
         3.7. Рудные ресурсы...........................88

Оглавление

  Глава 4. ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ И НАРУШЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.........................................91
          4.1. Виды загрязнений окружающей природной среды............................................91
              4.1.1. Химическое загрязнение................91
              4.1.2. Физическое загрязнение ...............96
          4.2. Оценка загрязнений и классы опасности вредных веществ.................................100
              4.2.1. Оценка загрязнений окружающей среды. 100
              4.2.2. Классы опасности вредных веществ ... 101
          4.3. Загрязнение атмосферы и ближнего космоса...105
          4.4. Загрязнение гидросферы.....................113
          4.5. Деградация почв............................116
          4.6. Нарушение состояния литосферы .............120
              4.6.1. Горнопромышленное производство...... 120
              4.6.2. Нефтегазодобыча .................... 125
              4.6.3. Гидротехническое строительство...... 129
          4.7. Проблема утилизации отходов................133
              4.7.1. Отходы производства и потребления... 133
              4.7.2. Радиоактивные отходы................ 135
          4.8. Экологические проблемы городов.............138

  Глава 5. ГЛОБАЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС И ЕГО ПРОЯВЛЕНИЯ....................................... 144
          5.1. Эволюция природопользования................144
          5.2. Эволюция энергопотребления.................150
          5.3. Глобальность современных экологических проблем.........................................155
          5.4. Климатические проявления кризиса...........160
          5.5. Биологические проявления кризиса...........166
          5.6. Техногенные аварии и катастрофы............171
              5.6.1. Атомно-энергетический комплекс ..... 171
              5.6.2. Нефтегазовый комплекс............... 174
              5.6.3. Гидротехнические сооружения......... 180

Оглавление

5

  Глава в. ПРИНЦИПЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.........................................185
         6.1. Объективные особенности природопользования..........................185
         6.2. Ресурсоемкое™. экономики ..................... 190
         6.3. Ассимиляционная емкость планеты ...............195
         6.4. Экологизация производства......................198
         6.5. Концепция экологически устойчивого развития....................................202

  Глава 7. ФУНКЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ........................................207
         7.1. Экологическая политика государства.............207
         7.2. Государственные кадастры в сфере природопользования..........................212
         7.3. Учет и регистрация вредных воздействий на природную среду..........................213
         7.4. Государственный экологический мониторинг ......213
         7.5. Планирование природоохранной деятельности .... 214
         7.6. Лицензирование в сфере охраны природной среды.......................................215
         7.7. Сертификация в сфере охраны природной среды.......................................215
         7.8. Экологический контроль.........................216
         7.9. Экологический аудит............................217
        7.10. Экологические платежи за загрязнение и пользование природными ресурсами...................218
        7.11. Экологическое страхование ответственности .....220

  Глава 8. ПРАВОВАЯ ОХРАНА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ.............................................222
         8.1. Право на благоприятную окружающую среду........222
         8.2. Правовая охрана атмосферного воздуха от загрязнений..............................224

Оглавление

          8.3. Правовая охрана вод от загрязнений.......225
          8.4. Правовая охрана почвы от загрязнений.....226
          8.5. Правовая охрана природной среды от загрязнений отходами........................227
          8.6. Нормирование в сфере охраны окружающей среды.........................................228
          8.7. Процедура оценки воздействия на окружающую среду.........................................231
          8.8. Экологическая экспертиза.................232

  Глава 9. НОВАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКОНОМИКА................234
          9.1. Особенности рыночных отношений ..........234
          9.2. Экономическая оценка природных ресурсов..238
          9.3. Будущие экологические налоги и субсидии .244
             9.3.1. Негативные экстерналии..............244
             9.3.2. Экологические налоги................247
             9.3.3. Сценарий налоговой реформы в нефтяной отрасли ..................................250
          9.4. Энергетика будущего......................252
          9.5. Население будущего.......................262
          9.6. Ноосфера — сфера разума..................270
             9.6.1. Разумная социализация природы.......270
             9.6.2. Сфера разума........................274

  Приложение 1. ДЕКЛАРАЦИЯ ПРИНЦИПОВ ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И РАЗВИТИЮ (Рио-де-Жанейро, 1992 г.).............................281

  Приложение 2. ДЕКЛАРАЦИЯ ПРИНЦИПОВ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОГО ИНТЕРНАЦИОНАЛА (Стокгольм, 1989 г.)..................................282

  ЛИТЕРАТУРА............................................284

 Введение

                             Чем более я люблю Отечество, тем более я стремлюсь обогатить мою страну сокровищами, извлеченными не из его недр.
Вольтер

  Идеологической основой курса «рациональное природопользование» являются воззрения мыслителей XX в. В.И. Вернадского, Тейяра де Шардена и Н.Н. Моисеева, которые считали, что будущее эволюции общества лежит в направлении социализации и одухотворения человечества. На протяжении всей своей истории общество рассуждает о необходимости установления социальной справедливости между людьми. Наступило время, чтобы и в отношениях между человеком и природой—носителем жизни тоже установились гармония и социальная справедливость.
     Вынесенное в заголовок книги словосочетание «рациональное природопользование» — это процесс планового, научно обоснованного использования человеком мировых природных ресурсов в рамках, которые демократическим путем устанавливаются мировым сообществом. Этот процесс можно назвать по-другому, а именно — разумная социализация природы, как процесс постепенного приспособления масштабов воздействия человеческого общества к возможностям биосферы.
     В настоящее время масштаб техногенных воздействий на биосферу намного превосходит ее ассимиляционный потенциал. В перспективе масштаб разрешенных воздействий должен постепенно уменьшаться до тех пор, пока не впишется в естественные рамки, разрешенные биосферой. Сфера разума или «экологический социализм» на Земле наступит, когда численность населения будет сообразовываться с возможностями биосферы удовлетворять нормальные потребности общества, когда человек будет забирать у природы вещество и энергию не стихийно, а четко просчитывая каждую тонну потребляемого вещества и каждую калорию потребляемой энергии.
     В XX в. произошло бурное развитие человеческого потенциала: почти в три раза увеличилась численность населения,

Введение

  в 100 раз—скорость перемещения, в 1000 раз—энергопотребление, в миллион раз—мощность оружия. Сегодня мировое сообщество за один день производит больше, чем в начале прошлого века за один год. Однако достигнутая техническая вооруженность сделала более комфортной жизнь примерно пятой части населения планеты. История показала, что быстрый рост мирового валового продукта не уменьшил масштаб бедности и количества людей, умирающих от голода. В условиях глобализации проблемы одних стран становятся проблемами других: терроризм, незаконная иммиграция, инфекционные заболевания, нехватка ресурсов, загрязнение окружающей среды. Социальное расслоение в обществе продолжает усиливаться.
     Но человек несправедлив и по отношению к природе. Он без устали извлекает из земных недр уголь и золото, качает нефть и газ. Он истощает почву и рассеивает по всей планете радиоактивные отходы, а там хоть трава не расти! Между прочим, во многих местах уже и трава не растет, и пашня не родит, и рыба не нерестится. Численность населения Земли превысила то пороговое значение, которое задается ассимиляционным потенциалом биосферы. Природа стонет от хищнического отношения к ней со стороны человека. Миллиарды тонн добываемых ресурсов идут на удовлетворение избыточных потребностей стран «золотого миллиарда». Природных ресурсов не хватает, чтобы обеспечить среднеевропейский стандарт жизни всем жителям Земли. Отсюда возникает вопрос — насколько устойчива мировая экономическая система?
     В подавляющем большинстве стран государственная политика в области экологии была и остается маленьким фрагментом большой хозяйственной политики. Самоцелью такой политики являются тонны угля и нефти, кубометры леса и природного газа, киловатты энергии и килограммы ядерного топлива. Поэтому не случайно в мире, становится все больше островов экологического бедствия. Ручейки локального неблагополучия в каждом районе, в каждом городе, в каждой стране сливаются в глобальный экологический кризис, шаги которого слышатся все более явственно.
     Проживающие на Земле 7 млрд человек — должны заглянуть правде в глаза и признать, что масштаб поражающих

Введение

9

  сферу жизни техногенных факторов подводит человечество к большой беде. Абеда, как известно, должна людей объединять. Для выживания цивилизации нужно перейти от хищнической эксплуатации природы, от «коричневой экономики» к «зеленой экономике», которая удовлетворит сегодняшние нормальные потребности человека и не лишит жизненных благ наших потомков. Природа является всеобщим благом, она должна быть доступна для всех людей, населяющих нашу планету. В этом заключается суть рационального природопользования, суть разумной социализации природы.
     В книге рассмотрены разные стороны человеческой деятельности, которая не вписывается в естественный круговорот вещества и энергии в биосфере. Мы имеем тревожную ситуацию: наука сумела предсказать грядущие опасности, которые подстерегают землян, но человек не может остановиться в своих потребительских устремлениях. Человек оказался бессильным перед созданными созидательно-разрушительными силами. И все же земная цивилизация ради своего выживания должна пройти через технологическое перерождение, чтобы в будущем интересы экономики и экологии совпадали, а не расходились (см. приложения 1 и 2). Сегодня перед человечеством стоят две главные задачи:
     •    не допустить дальнейшего уничтожения природного ландшафта и биосферы в целом;
     •    восстановить разрушенную природную среду и вернуть ей первоначальное предназначение.
     Для решения этих задач нужно постепенно приспосабливать масштабы воздействия человеческого общества к естественным возможностям биосферы, начинать процесс плановой и разумной социализации природы. Переход к рациональному природопользованию будет происходить демократическим путем с согласия всех людей, населяющих нашу планету. Для этого необходим единый общемировой регулирующий орган, который ограничивал бы выбросы парниковых газов, оптимизировал бы добычу природных ресурсов, сохранял бы леса и биологическое разнообразие на планете, а в итоге поддерживал бы главное общественное благо — всеобщий мир на Земле.

  Глава 1

        ЗЕМЛЯ—СОВОКУПНОСТЬ ГЕОСФЕР

                  Природу побеждают, только повинуясь ее законам.
Ф. Бэкон


  1.1. Биосфера как планетарная организация жизни

  1.1.1. Природа
  Сначала дадим несколько определений. Все, что относится к органической форме жизни, определяется терминами с приставкой био: биота, биотоп, биоценоз. Биота—это совокупность всех живых организмов в природе. Биотоп— место обитания животных и растений с однородными условиями. Биоценоз— совокупность растений и животных, населяющих биотоп.
    Биопгаорганизует биосферу и управляет потоками вещества напланете, используя солнечную энергию. Человек появился и живет в биосфере, которая управляется естественной биотой. Биота обуславливает преобладающую часть химических превращений напланете. В биогеохимических циклах участвуют около 40 биогенов — химических элементов, которые необходимы организмам. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через себя всю атмосферу, весь объем мирового океана, массу почвы и минеральных веществ. Отсюда суждение академика В.И. Вернадского об огромной преобразующей геологической роли живого вещества.
    Экология— это наука о совместном существовании людей и всего живого в едином для всех пространстве, которое не может быть выбрано по желанию человека и не может быть заменено на какое-то другое. Земля и биосфера—единственное для человечества пространство. На других планетах или в иных мирах человек жить не может. Поэтому разрушение био

1.1. Биосфера как планетарная организация жизни

11

  сферы приближает гибель цивилизации. Многие мыслители надеялись, что в дальнейшем поведение человека будет разумным и биосфера, в которой пребывает человек, станет сферой разума.
     Экосистема или биогеоценоз — это динамическая пространственная система, включающая в себя живые организмы и среду их обитания. Экосистемы никогда не достигают статического равновесия, они могут лишь проходить через ряд равновесных состояний. Все части экосистемы взаимодействуют друг с другом, используя потоки энергии и создавая круговорот вещества. Размер экосистем может быть различным — от глобальных до отдельных географических объектов. Самой большой экосистемой на Земле является биосфера, включающая отдельные биогеоценозы.
     Биосфера— это оболочка Земли, которая населена и преобразуется живыми существами. Биосфера включает в себя всю гидросферу, части атмосферы и литосферы, а также сами живые организмы и растения. Перечисленные земные оболочки наряду с другими образуют геосферы. Поскольку источником энергии на Земле является Солнце, то живые организмы в основном распределены в верхних частях лито- и гидросферы. Однако биосфера не кончается там, куда не доходит свет. Благодаря гравитации поток вещества и энергии распространяется на большие глубины. По трещинам земной коры микроорганизмы опускаются на глубину до 2 км, где температура достигает 80 °C.
     Среди живых организмов в количественном отношении преобладают формы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития. Микроорганизмы практически управляют всей биосферой, используя поток солнечной и химической энергии. Они же были первыми создателями биосферы. Основной поток жизненной энергии проходит через микроорганизмы, которые обеспечивают круговорот биогенов. Примерная численность микроорганизмов на Земле определяется цифрой 1О³⁰. Именно они являются фундаментом жизни, именно они управляют биосферой. Все многоклеточные организмы—это лишь небольшая надстройка над миром мик

Глава 1. Земля — совокупность геосфер

  роорганизмов. Человек — это один из огромного множества организмов в этой надстройке. Вместе с человеком живут до 600 видов микроорганизмов: бактерии, грибы, вирусы, без которых человек не может жить.
     Водная оболочка Земли или гидросфера— это место скопления огромного количества биологических, минеральных и энергетических ресурсов. Вода — единственное вещество на Земле, одновременно существующее в трех агрегатных состояниях. Ряд аномальных особенностей воды поддерживает жизнь на Земле и формирует климат и рельеф. Океанский фитопланктон поставляет почти половину кислорода атмосферы. В морской воде обнаружено более 70 химических элементов. Живые организмы проникают на всю глубину Мирового океана. Однако оптимум для жизни находится на поверхности раздела водной и газовой оболочки Земли.
     В приповерхностном слое воды обитают пассивно плавающие одноклеточные растительные организмы и свободно плавающие рыбы и беспозвоночные. В районе континентального шельфа находится зона с большим количеством разнообразных форм морских организмов. На глубинах континентального подножья (до 3500 м) и в ложе океана (до 6000 м) живут сообщества, связанные с выходом горячих гидротермальных и холодных сульфидно-метановых источников.
     Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, носит название тропосфера Толщина ее в средних широтах составляет примерно 12 км. Выше находится стратосфера, в которой под воздействием космического и ультрафиолетового излучения Солнца молекулы кислорода преобразуются в озон. С биогенными процессами связано поступление в атмосферу почти всего кислорода, а также СО₂, СН₄, N₂, H₂S и других газов; с техногенными процессами — поступление СО₂, СО, NO, SO₂, углеводородов и других газов. Земная кора также является поставщиком многих газов. Споры бактерий и грибов встречаются в стратосфере на высоте до 20 км от поверхности Земли.
     Жизнь как явление определяется тремя субстанциями: информацией, энергией^ материей.

1.1. Биосфера как планетарная организация жизни

13

     Информация— это мера порядка в системе: расположение элементарных частиц в атомном ядре, атомов в молекуле, молекул в веществе. Информация нематериальна, так как не зависит от своего материального носителя, на котором она записывается. При копировании информация сохраняется, но способна засоряться и утрачиваться. При этом растет энтропия — степень неупорядоченности, мера хаоса. Любой хаос пресекается только разумно приложенной энергией.
     Энергия— количественная мера движения и превращения материи. Энергия существует в ряде форм — механической, тепловой, электрической, магнитной, лучистой, химической, ядерной энергии и может рассеиваться в окружающую среду в тепловой форме. В этом случае также происходит рост энтропии, то есть нарастает неупорядоченность в системе.
     Материя— субстанция мира, существующая в формах вещества и поля. Универсальными свойствами материи являются время — способность изменяться и пространство — способность занимать место или простираться. Человек, как и все материальное, существует в энергоинформационном пространстве.
     Живая материя играет ведущую роль в геохимических процессах. Ее общая масса на планете составляет 2- 10¹² т. Вещества и энергию, необходимые для поддержания жизни, организмы черпают из окружающей среды. Живая материя воссоздается, преобразуется и разлагается. Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10% биомассы. Главная функция биосферы— обеспечение циркуляции химических элементов между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.
     В глобальном круговороте участвует множество химических элементов и соединений, наиболее важными из которых являются вода углерод, сера, азот и фосфор. В результате биотического круговорота происходит созидание органического вещества и его разрушение. Определяющим звеном этого процесса являются растения, с которыми связано образование свободного кислорода при фотосинтезе. Вклад растений в общую биомассу является подавляющим и составляет 99%. Рас

Глава 1. Земля — совокупность геосфер

  тения извлекают из почвы многие элементы, которые затем попадают в организмы растительноядных животных. Пища хищников включает белки, жиры и др. В пищевой цепи экосистем существует три вида организмов:
     •   продуценты (растения), аккумулирующие солнечную энергию;
     •   консументы (животные), потребляющие и трансформирующие энергию, накопленную продуцентами;
     •   редуценшы(животные, бактерии, грибы), использующие до 90 % энергетических запасов растений и животных после их отмирания. При разрушении микроорганизмами отмерших растений и умерших животных в окружающую среду поступают минеральные соединения и биотический круговорот начинается вновь.
     Жизнь структурирована в биогеоценозы — элементарные сообщества организмов. Косная и биотическая составляющие биоценоза тесно связаны между собой круговоротом биогенов. Этот круговорот идет со скоростью намного порядков большей, чем геологический круговорот. Наглядным примером биогеоценоза является зрелое дерево в лесу и участок земли под его кроной. В этой системе присутствуют продуценты, основным из которых является дерево, растения под его кроной и некоторое число консументов на самом дереве. Основная масса консументов находится в почве — микроорганизмы и гифы грибов: в 1 м³ почвы обитает свыше 3 трлн микроорганизмов и до 2 млн км гифов грибов микронной толщины. Человек живет и действует в границах биосферы — сфере существования жизни на Земле. Академик В.И. Вернадский писал: «Живое вещество в биосфере играет основную активную роль и по своей мощности ни с чем, ни с какой геологической силой, не может быть даже сравнимо».
     Как сказано выше, главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротахимическихэлементов и вещества между геосферами и живыми организмами. Основным источником энергии для обеспечения подобного движения вещества является Солнце. В результате биологического круговорота происходит созидание органического вещества и его