форме (например, êоллоидная сера), таê и в виде соединений (например, êупоросов) используется в êачестве средств уничтожения вредителей и болезней растений, что приводит ê заãрязнению почв на больших площадях, а таêже ê прониêновению серы в ãрунтовые и поверхностные воды.

Крóãоворот êислорода. Основная масса êислорода на Земле находится в связанном состоянии в молеêулах воды, оêсидах, солях и иных твердых веществах и непосредственно для использования в эêосистеме недоступна. Доступный для фотосинтеза êислород содержится в атмосфере (приблизительно 1,1 1015 т) и теоретичесêи проходит через растительные êомпоненты биосферы в течение 2,5 тыс. лет. В процессе фотосинтеза СО2 превращается в орãаничесêое веществосвыделениемсвободноãоО2.

3.2. АНТРОПОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА (РЕСУРСНЫЙ ЦИКЛ)

Человеê интенсивно трансформирует процессы êруãоворота всех химичесêих элементов не тольêо на лоêальном (эêосистемном) уровне, но и на уровне биосферы в целом, а таêже на ãлобальном (планетарном).

Однаêо человечесêое общество с еãо производством – часть биосферы и, êаê мы уже отмечали, принципиальных различий в утилизации природных ресурсов между человеêом и друãими орãанизмами нет с точêи зрения эêолоãии: различия заêлючаются лишь в масштабах. Тот фаêт, что человеê научился утилизировать природные ресурсы, создавая для этоãо (из тех же ресурсов) специальные средства (êаê принято ãоворить, средства или орудия производства), сути дела не меняет. Сêоль бы ни были масштабными процессы антропоãенной трансформации вещества, они осуществляются в рамêах ãлобальных биоãеохимичесêих циêлов. Более тоãо, человеê не в силах радиêально изменить эти циêлы. Самое большее, что он может, – это изменить баланс вещества на определенных этапах ãлобальных циêлов и на определенных территориях. Последствием может быть даже исчезновение человеêа êаê биолоãичесêоãо вида, но циêличесêий хараêтер движения вещества от этоãо не изменится: он существует даже на мертвых планетах.

Для тоãо чтобы создать необходимую продуêцию, получить энерãию, сырье, человеê находит и добывает природные ресурсы, перевозит их ê местам переработêи, производит из них предметы, êоторые в итоãе поступают в пользование в виде средств производства или в виде ãотовых изделий (здания, сооружения, станêи, машины, предметы быта и êультуры). Таêим образом, человеê вовлеêает природные ресурсы в ре-

188

сурсный циê л.

Под ресурсным циêлом понимают совоêупность превращений и пространственных перемещений определенноãо вещества или ãруппы веществ на всех этапах использования еãо человеêом (вêлючая еãо выявление, подãотовêу ê эêсплуатации, извлечение из природной среды, переработêу, превращение,

возвращение в природу). Слово "циêл" предполаãает замêнутость процесса. Известно, что в природе все химичесêие вещества (вода, ãазы, металлы) движутся по замêнутому циêлу. Если бы не было замêнутости, то эти вещества теоретичесêи оêазались бы уже исчерпанными êаê возможное сырье для производства биомассы и перешли бы в êаêое-либо иное состояние. Ресурсный циêл êаê êруãоворот фаêтичесêи незамêнут (рис. 3.6): использованные ресурсыне возвращаютсявместаизъятия.

Рис. 3.6. Концептóальная модель ресóрсноãо циêла

ПоГ. В. Стадницêому, 1989

Сопоставление ресурсноãо циêла êаê антропоãенноãо êруãо-

189

ся большое êоличество золы, шлаêов, разноãо рода оêсидов, выбрасываемых в атмосферу или отвалы на поверхность Земли. Если же уãоль, нефть и друãие ресурсы перерабатываются химичесêой промышленностью, то неизбежно образование побочных твердых, жидêих и ãазообразных продуêтов, представляющих технолоãичесêие отходы и формирующих таê называемые хвостовые выбросы, êоторые наносят вред эêосистемам. Уãлеводороды в составе нефти или сера в êаменном уãле, ртуть и êадмий в недрах Земли ниêаêоãо вреда не приносят, а попадая с продуêтами сãорания в воздух и воду эêосистем, нарушают êачество среды, отрицательно влияют на здоровье людей, выступая êаê лимитирующие фаêторы.

Таêим образом, можно сформулировать основополаãающий заê он ресурсноã о циê ла.

Масса извлеченных (И) природных ресóрсов (сырьевых, энерãетичесêих, строительных) равна массе возвращаемых (В) в природнóю средó, но в радиêально измененных формах и/или не в места их первоначальной лоêализации:

И = В,

что в ряде слóчаев связано с их превращением в лимитирóющие фаêторы, т. е. с заãрязнением оêрóжающей среды êаê объеêтивным процессом.

Таêим образом, получается, что заãрязнение среды образуют... природные ресурсы. На их добычу, перевозêу затрачены оãромные средства, энерãия, время, и они же в êонечном счете ухудшают êачество среды. Не случайно существует афоризм: заãрязнение среды – это природные ресурсы, оêазавшиеся не на своем месте. Не умея поêа использовать ресурсы полностью или мноãоêратно, человеê вынужден добывать и перерабатывать в убыстряющемся темпе все новые и новые их порции, создавая проблему их же исчерпаемости. Получается своеãо рода "заêолдованный êруã".

Большое êоличество отходов образуется при добыче и обоãащении полезных исêопаемых. При добыче êаменноãо уãля пустая порода выбрасывается в терриêониêи, занимающие десятêи тысяч ãеêтаров плодородных земель, причем ãорящие терриêониêи заãрязняют атмосферу.

На êаждую тонну производимоãо êалийноãо удобрения образуется от 3 до 4 т ãалитовых отходов, в основном содержащих хлорид натрия. Крупнотоннажным отходом производства фосфорных удобрений является фосфоãипс, êотороãо при переработêе апатитовоãо êонцентрата получается 4,25 т, а при перера-

191

ботêе фосфоритов Каратау – 5,6 т на êаждую тонну эêстраêционной фосфорной êислоты. Большое êоличество отходов получается и при обоãащении фосфатноãо сырья.

При обоãащении медных руд в отходы идет флотационный серный êолчедан. Он используется для производства серной êислоты. Однаêо при обжиãе серноãо êолчедана образуется êолчеданный оãароê (примерно 0,73–0,75 т на 1 т пирита). Ежеãодно еãо сêапливается более 5 млн. т. Оãароê используется далеêо не полностью, хотя содержит в основном железо, а таêже цветные и драãоценные металлы. Просачиваясь через отвалы, поверхностные воды в результате выщелачивания сульфидов увеличивают свою êислотность и обоãащаются железом, медью, ниêелем, êальцием, сульфатами и друãими веществами. Эти воды заãрязняют реêи, водоемы и подземные воды. Высоêая êонцентрация тяжелых металлов может оêазаться опасной для растений, подавляя их рост.

Тепловые элеêтростанции дают десятêи миллионов тонн пылевидной золы и êусêовых шлаêов в ãод. Отвалы êрупной тепловой элеêтростанции занимают сотни ãеêтаров ценных земель, но эти отходы представляют собой потенциальное сырье для производства строительных материалов. Зола может быть сырьем для извлечения ряда металлов: железа, алюминия. Одно из преимуществ извлечения металлов из золы – отсутствие затрат на добычу и измельчение исходноãо сырья, сопровождающееся заãрязнением водноãо и воздушноãо бассейнов. Зола может быть использована в производстве наполнителей бетонов, силиêатноãо êирпича, шлаêи – в производстве шлаêоситаллов, шлаêопортландцемента, шлаêовой ваты и др.

Еще более сложные заêономерности сопровождают антропоãенный êруãоворот вещества при использовании ресурсов эêолоãичесêих систем.

Лесной биоãеоценоз представляет собой мощный аêêумулятор солнечной энерãии. Если вырубается древостой, то вся эêосистема может преêратить свое существование просто потому, что изымается и отчуждается основная масса запасенной энерãии и вещества, êоторая должна была передаваться на следующие трофичесêие уровни. На месте уничтоженной эêосистемы может возниêнуть новая, но, в ряде случаев, значительно менее продуêтивная. Таêим образом, в данном случае рассеивание вещества и энерãии резêо опережает ее восстановление, и биолоãичесêий естественный êруãоворот прерывается.

В данной ситуации существует таêже возможность "замêнуть" ресурсный циêл. Посêольêу леса способны ê самовосстановлению, т. е. принадлежат ê относительно возобновимым ресурсам, ресурсный циêл осуществляют таê, чтобы использовать уêазанную особенность леса. Эта задача относится ê области рациональноãо лесопользования и решается путем системы соответствующих орãанизационно-технолоãичесêих мероприятий, соêращающих потери, повышающих уровень использования древесины и, следовательно, снижающих объемы и площади вырубаемых лесов, а таêже способ-

192