Лекция 3. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 12 глава
Существенное значение имеет такое управление научно-техническим прогрессом, при котором сводятся к минимуму его непредвидимые отрицательные воздействия на состояние окружающей природной среды. Удовлетворение данного требования возможно при всестороннем прогнозировании развития науки и техники, целого ряда взаимосвязанных с этим процессом явлений. Однако полностью устранить неопределенность в картине будущих событий (в силу не только субъективных, но и объективных причин) невозможно. Поэтому особую значимость приобретает разработка способов получения опережающей информации о возможных последствиях технических нововведений. Искомую информацию можно получить благодаря выявлению индикаторов процессов, предваряющих начало тех или иных негативных последствий. В таком случае в систему управления научно-техническим прогрессом наряду с обратной связью, информирующей об основных результатах воздействия управляющих импульсов, по существу, вводится дополнительный контур обратной связи, дающий заблаговременную информацию о возникновении тех или иных непредвиденных тенденций в состоянии объекта и, соответственно, корректирующий исходную целевую установку или управляющее воздействие.
Реализация действенной системы управления научно-техническим прогрессом представляет собой задачу, имеющую целый ряд разнообразных аспектов, требующую для своего решения как глубоких научных изысканий, так и значительных организационных мер. В условиях глобализации возникает насущная потребность в разработке и принятии в международном масштабе методологических принципов, позволяющих управлять данным процессом на глобальном уровне. Это становится объективной необходимостью в силу жизненно важного значения для человечества и будущего нашей цивилизации оптимальной ориентации научно-технического прогресса.
Комплексная оценка технических систем. Видоизменение задач техногенеза в свете современной экологической ситуации отражается не только в эволюции традиционного содержания технического знания, вовлечения данных и понятий из отраслей естествознания, ранее не оказывавших влияния на развитие техники, но и в существенном изменении особенностей подхода к объекту исследования, методов познания и критериев оценки конечных результатов. В качестве одного из основных требований, предъявляемых к проектируемым техническим объектам, выступает их «экологичность». Последнее характеризует меру их взаимодействия с природной средой.
Под «давлением» экологических факторов меняются представления об объектной структуре технических наук. Становится неоспоримым, что она должна охватить и связи технических систем с природными реалиями. Технические науки должны исследовать не только абстрагированные от природной действительности объекты, но и энергетические, вещественные, информационные связи этих объектов (как прямые, так и обратные) с окружающей средой. Учет взаимосвязей технических систем с внешней средой необходим не только в пределах Земли, но и вне ее.
Экологический подход выступает основным средством описания связей технических объектов с окружающей средой. На его основе возможен целостный подход к технической системе и взаимодействующим с ним отдельным компонентам окружающей среды. Технический объект при этом должен быть представлен не как конфронтирующая с биосферой автономная система, а как подсистема биосферы (если ставится задача гармонизации взаимоотношения технических систем и биосферы). При разработке технической системы необходимо уделять особое внимание ее выходным физико-химическим параметрам, дабы не нарушились экологические требования. Для этого следует изменить принцип проектирования технических систем - при их проектировании изначально должны учитываться экологические соображения. Если в природе экологическая иерархия налагает ограничения на поведение животных, то существующая структура биосферы, ее установившиеся параметры должны определять необходимые условия развития техники на Земле.
Важное значение экологический подход приобретает для всесторонней социально-экономической оценки технических систем. Стала необходимой разработка своего рода измерительной шкалы, на основе которой по объективным признакам отдавалось бы предпочтение той или иной технической системе. До сих пор показателем того, насколько хорошо техническая система выполняет возложенные на нее функции, является понятие коэффициента полезного действия (КПД). Но КПД адекватно характеризует лишь величину потерь энергии системой и непригоден как комплексный критерий оценки технической системы. Таким образом, качество объективирования технической цели, по существу, не оценивается существующим показателем эффективности технических систем.
Между тем в современной технике все больший удельный вес приобретают так называемые большие системы. И эти системы не являются чисто техническими объектами, в них должны учитываться социальные условия и условия взаимодействия с биосферой.
В этом плане заслуживает внимания концепция «технологической оценки». Под последней понимается система методов, подходов, позволяющая всесторонне оценивать новую технику и осуществлять обоснованный выбор действий на различных уровнях принятия решений. Она призвана контролировать и направлять техническое развитие, чтобы содействовать достижению максимальных благ при минимальном общественном риске. При этом особое внимание предполагается уделять не непосредственной «пользе», которую должно принести техническое нововведение, а тому, ценой какого воздействия на окружающую природную и социальную среду достигается эта польза. Теперь ставки слишком высоки, чтобы нововведения оценивались просто с помощью ответа на вопрос: является ли техническая идея осуществимой? Или: является ли нововведение экономически рентабельным? Мотив экономической выгоды уже явно недостаточен.
Комплексная оценка технических нововведений, несомненно, может стать определяющим критерием для принятия решений относительно целесообразности развертывания того или иного направления развития техники. Однако без соответствующей правовой основы конкретные рекомендации относительно будущего развития техники в условиях рыночной экономики часто оказываются нереализованными или вовсе не принимаются во внимание.В целом же учет результатов комплексной оценки технических нововведений может явиться действенным ориентиром управления развитием техники и значительно содействовать экологизации технических наук.
Для разработки методов комплексной оценки технических нововведений требуется решение разнообразных вопросов, связанных со сложным характером взаимосвязи технического развития с социально-экономическими и ценностными факторами. Любая техническая система, выполняя некоторую функцию, неизбежно оказывает определенное воздействие на те или иные компоненты окружающей среды. Соответственно, при оценке технической системы должна отражаться взаимосвязь тех факторов, на которые она так или иначе воздействует. Это возможно осуществить только на основе системного подхода. Разумеется, в зависимости от реальной ситуации количество охватываемых составляющих может существенно меняться. В идеале в системном показателе эффективности технических систем должны учитываться но иерархическому принципу факторы самого различного характера (экономические, социальные, природные, технологические и т. д.).
Особое значение в данном случае приобретает учет сложной структуры последствий функционирования технических систем. В зависимости от степени целеосуществления получаются результаты как запланированные положительные, так и непредвиденные негативные. Всесторонняя оценка ущерба, наносимого природной среде от воздействия технических систем, чрезвычайно трудная задача, поскольку истинная его величина становится известной лишь через определенный интервал времени. Поэтому для простоты при обобщенной оценке целого ряда технических систем можно выявлять лишь их непосредственные воздействия на природную среду. Это не представляет особых трудностей, если в качестве последних считать «выходные» физико-химические параметры технических систем и потребляемую энергию.
Однако в целом для системной оценки технических объектов необходимо установление и количественное описание связей между различными структурами, образующимися вследствие технической деятельности в окружающей природной среде и обществе. Предварительную оценку последствий технической деятельности в принципе возможно осуществить с помощью метода моделирования.
В реализации концепции устойчивого развития существенную роль призвана выполнить инженерная экология, путем целенаправленного формирования техносферы.
Новая стратегия отношений человека к природе в принципе может реализоваться в русле технической цивилизации, но со значительной коррекцией ее современного состояния. В этой связи требуется переосмысление основных способов технического развития, кардинальное их изменение в соответствии с социально-экологическими критериями.
Человек в силу своей активности порой инициирует процесс уничтожения компонентов природы. Слабая восприимчивость к развитию скрытых необратимых процессов в природе является производной не только недостаточной чувствительности человека, но и намеренного прагматизма, породившего устойчивый стереотип вседозволенного потребительства.
Указанные обстоятельства исторически формировали экологический иррационализм, обусловивший негативные тенденции современного техногенеза. Экологическая проблема человечества в планетарном масштабе является непосредственным порождением технической деятельности людей. Следовательно, формирование инженерной экологии обусловлено объективной необходимостью регулирования такой деятельности и решения сложнейших комплексных проблем .
Инженерную экологию следует рассматривать как комплексную научно-техническую дисциплину, определяющую способы и средства преодоления негативных последствий техногенеза и достижения разумного компромисса между человеком и природой.
Предметное поле инженерной экологии не ограничивается отдельным производственным предприятием. Оно включает решение вопросов и на более высоком техносферном уровне, скажем на уровне кооперации ряда предприятий, от деятельности которых зависит состояние окружающей среды в городе, регионе.
Несмотря на то, что инженерная экология не обрела еще однозначного статуса, проблемы, которыми она должна заниматься, раскрывают ее место в общем комплексе наук, определяющих техническое развитие. Речь идет не только о таких задачах, как создание более совершенных очистных сооружений, минимизация отходов, не идущих в дело, и постепенное исключение вредных выбросов, но и о переходе на альтернативные технологии на основе экологического прогнозирования и экологической экспертизы технических нововведений. Особенностью инженерной экологии, по сравнению с другими техническими дисциплинами, является то, что развитие производства служит для нее подчиненной целью, а главной - уменьшение воздействия на окружающую среду. Она возникает на стыке социальной экологии, технических наук, экономики и других дисциплин и призвана исследовать связи различных технических систем с окружающей природной и социальной средой.
Таким образом, объектом инженерной экологии является экологическое взаимодействие любого технического объекта с внешним окружением. Возможными примерами таких систем могут служить отдельные предприятия с ареалом окружающей природной и социальной среды.
Инженерно-экологическое исследование ставит перед собой задачу изучения социально-экологических систем с целью определения потенциально возможных воздействий человека на природную среду, социально-экологических связей. В данном случае исследуется определенный тип систем, в которых природа, техника и общество образуют единое целое. Объединяющим их звеном является по существу экологическая деятельность. Стратегия экологической деятельности в локальных и глобальных масштабах ориентируется на разумное, минимально необходимое (в пределах экологических мер) преобразование окружающей среды при максимальном использовании ее адаптивного потенциала.
В инженерной экологии возникает необходимость междисциплинарных исследований процессов, возникающих при взаимодействии технических и социально-экологических систем. Поэтому проектирование техносферы в отдельных регионах как особый вид инженерной деятельности уже не может базироваться только на технических науках: «вырвавшись» за пределы чисто инженерной деятельности, инженерно-экологическое проектирование трансформируется в мегасистемное.
Инженерно-экологическая деятельность не подменяет традиционные виды инженерной деятельности и не является их придатком. Когда речь идет о проектировании социально-экологических, сложных человеко-машинных систем, традиционные установки инженерного мышления трансформируются и ведут к интеграции социально-гуманитарных, естественно-научных методов познания и практики в инженерной сфере. Но это не означает, что традиционные виды и сферы инженерной деятельности перестают существовать. Они продолжают эффективно функционировать, оказывая должное влияние на развитие техники.
Объективной мерой сохранности и рационального использования природных ресурсов в инженерной экологии служит коэффициент, вторичного (многоразового) использования природного сырья. Количественно такой коэффициент изменяется в пределах от нуля до единицы и выражает удельный вес общего использования природной компоненты. Чем ближе этот коэффициент к единице, тем больше шансов обеспечить сохранность окружающей природной среды в регионе. Основными направлениями, нацеленными на повышение коэффициента рационального использования природных ресурсов являются: создание малоотходных и безотходных технологий, использование почвощадящей техники и технологии землепользования, развитие менее ресурсоемких производств. Указанные направления реализуются в рамках комплексной междисциплинарной концепции оптимального использования территории.
Общий принцип оптимизации экосистем с позиции инженерной экологии заключается в минимизации интегральных потерь неживой и живой природы, формально выражаемых в виде абсолютно невосполнимых потерь, связанных с уничтожением биологических популяций (изменение биогеоценозов) за пределами границ самовосстанавливаемости; качественных потерь неживой природы в первоначальных количественных пропорциях (ухудшение плодородной структуры почв, изменение гидрогеологического режима течений, деградации почв в наиболее экологически уязвимых районах); обратимых потерь живой природы в границах самовосстанавливаемости или восстанавливаемости при содействии человека.
В оценке последствий техногенного воздействия на природу важное значение имеет выявление допустимых масштабов этого воздействия, при которых оно не причинило бы вреда человеку и природе. Любое техногенное воздействие на природу характеризуется ответной реакцией, выражающейся, как правило, в следующих формах: адаптационной с локальным, статистическим смещением равновесия; восстановительной, характеризующейся полным возвратом экосистемы в исходное состояние; частично восстановительной (или невосстанавливаемой), характеризующейся необратимыми сдвигами экосистемы от исходного (равновесного) состояния.
Наряду с традиционными методами инженерной деятельности инженерно-экологическая практика включает специфические средства, подходы. Таковыми, например, являются различные мониторинга экологической информации, методы комплексных оценок технических нововведений, методы моделирования взаимодействия технических систем с окружающей средой и некоторые другие.
В целом средства информатики приобретают особую роль в инженерной экологии. Информатика сейчас представляет собой объемную сферу научно-технической и производственной деятельности; науку, технику, информационную технологию и индустрию. Информация ценится за свое содержание, возможность многократно воспроизводиться и вводить в интенсификационный процесс новое качество в вещественно- и энергоемкой форме.
В инженерной экологии последствия техногенных воздействий на структуры экологических систем определяются посредством оценочных показателей. Инженерно-экологические показатели определяются до и после воздействия или одновременно в зоне техногенного воздействия на структуры экологических систем и вне этой зоны в максимально приближенных к ней, почти одинаковых условиях.
Проводя тщательный анализ структур экологических систем, инженер-эколог ставит перед собой задачу определить показатели только тех факторов и условий, которые ограничивают равновесное существование и развитие экологических систем при постоянном допустимом воздействии на них со стороны техносферы.
Инженерно-экологические показатели подразделяются на технологические, экологические, экономические. Технологические показатели характеризуют те факторы, которые обусловлены функционированием технических систем. Экологические показатели выявляют характеристики самих экологических систем, выявляя их способность к самоорганизации, самоочищению и адаптации к технологическим воздействиям. Экономические показатели характеризуют эффективность использования и охраны природных ресурсов на основе экологических и технологических инженерно-экологических показателей.
Важной задачей инженерной экологии является экологическая экспертиза технических объектов и деятельности. Инженерно-экологическая экспертиза представляет собой процесс оценки технологического воздействия на структуры экологических систем в условиях внедрения проектных решений. Экспертизе подлежат все источники этого воздействия. Инженерно-экологической экспертизой рассматриваются технологические процессы, технические системы и отдельные механизмы, конструкционные материалы, те, что определяют интенсивность, степень и опасность воздействия на экологические системы.
Целью инженерно-экологической экспертизы считается определение эффективности использования природных ресурсов и допустимой дозы воздействия на природную среду при строительстве новых, расширении и реконструкции действующих предприятий, освоении новых видов техники и технологии.
Итак, любая технология в определенной степени открыта в отношении к отдельным экосистемам. Поэтому остается актуальной задача исследования различных сторон взаимодействия техники и природной среды.
В последнее время в инженерной экологии приоритетное значение приобретают вопросы совершенствования методов прогнозирования в области технологического рискси Повышение эффективности прогнозирования в области технологических рисков связано с необходимостью системного подхода к компонентам среды, взаимодействующим с техническими объектами, разработкой метода управления в аварийных ситуациях, принятия решений в условиях нехватки информации. Реальность такова, что не следует строить иллюзий относительно возможности полного предотвращения серьезных аварий, необходимо заблаговременно создавать средства, позволяющие овладеть обстановкой при любых условиях.
В этой связи представляют несомненный интерес рекомендации ЮНЕП (Программы ООН по окружающей среде) относительно методов профилактики и управления послеаварийными событиями на локальном уровне. Считается, что при всех существующих различиях (в степени и характере риска, системах ценностей, имеющейся инфраструктуре, техническом и людском потенциале и т.д.) в любых ситуациях обязательным является выполнение некоторых основных правил: предоставление населению и выражающим его интересы различным организациям информации относительно конкретного риска, существующего в данном регионе; подготовка адаптированного к местным условиям плана действий; обеспечение совместимости действий промышленности и местных органов власти; содействие усилиям местного населения в контроле за выполнением программ действия. Считается, что эти задачи должны решаться тремя основными группами партнеров: 1) представителями местных органов власти (префектами, генеральными советниками, мэрами и др.); 2) представителями промышленности (государственного и частного сектора); 3) движениями, организациями (экологическими, религиозными, профсоюзными и т.п.).
Взаимодействие указанных групп должно обеспечиваться специальным координационным комитетом, на который возлагаются функции информирования населения и разработки плана мероприятий на случай аварии. Важность информационной работы определяется тем, что при лучшем знании реальных опасностей и мер, принимаемых для обеспеченна безопасности, население уже иначе воспринимает ситуацию.
Интенсификация технического прогресса неизбежно ведет к повышению технологического риска. Наиболее опасны процессы деградационного характера, связанные с переходом «материя -энергия». В частности, следствием таких переходов являются повышение уровня радиационного фона на отдельных территориях, парниковый эффект как фактор глобального нарушения экологического равновесия, локальные экологические скачки, обусловленные авариями, отказами и другими последствиями функционирования технических систем. В основе техногенного воздействия на компоненты природы лежат монотонные и скачкообразные количественные превращения, рано или поздно приводящие к качественно новым состояниям. Соответственно, важнейшими направлениями инженерной экологии становятся работы, посвященные вопросам регулирования крупномасштабного технологического риска, послеаварийных действий на региональном и глобальном уровнях. В целом, благодаря инженерной экологии осознается, что вопросы надежности, безопасности технических объектов, устойчивого их функционирования не столько техническая, сколько комплексная, в том числе социально-экологическая задача.
В последнее время экологические критерии развития техники все в большей степени приобретают правовой статус, фиксируются в качестве Законов, и по существу начинают регламентировать дальнейшее развитие техники и технологии в развитых странах. Это привело к тому, что стало интенсивно развиваться безотходная (малоотходная) технология, возникло экологическое производство, новый смысл и значение приобрела биотехнология, значительно увеличились экологические программы в космонавтике.
Безотходное и экологическое производство. В связи с необходимостью уменьшения отходов производства возникла новая концепция развития промышленных производств, получившая название экологизации производства. Она предполагает ликвидацию всевозможных отходов, создание малоотходных, а в идеале - безотходных технологий.
В настоящее время для уменьшения отходов в различных производствах осуществляется раздвоение технологического процесса на непосредственно производящую и нейтрализующую части. Последняя объединяет разнообразные способы очистки и разложения отходов. Главная цель - восстановление равновесия между производящей и нейтрализующей технологиями. Аналогично организмам-деструкторам в живой природе нейтрализующая технология должна разрушать отходы и возвращать составляющие их элементы в природную среду, не нарушая геохимические круговороты в биосфере.
Новые возможности в этой области открываются вследствие использования биологических методов очистки. Например, некоторые микроорганизмы обладают способностью перерабатывать сложные соединения в простейшие элементы, накапливать металлы, радиоактивные отходы, окислять и делать растворимыми сульфиды никеля, урана и меди, создавая тем самым благоприятные условия для «извлечения» этих металлов путем электролиза.
Различные виды моллюсков являются замечательными фильтраторами водных бассейнов. Сейчас ведутся работы по выведению новых их популяций с повышенной стойкостью к загрязненной среде, изыскиваются возможности регулирования их численности.
Однако если учесть, что современная промышленность переводит преобладающую часть исходного сырья в разнообразные отходы, то станет понятной грандиозность задачи нейтрализации отходов. Строительство очистных сооружений требует все более значительных затрат. Стоимость их становится сопоставимой, а порой даже превосходящей стоимость основных производственных фондов. В отдельных случаях их строительство необходимо, и надобность в этом не отпадет и в будущем. Но следует помнить, что любой отход производства представляет собой неиспользованное вещество, на создание которого затрачен определенный труд. Поэтому выгоднее использовать отходы в качестве исходного сырья для других целей, чем их просто разлагать.
Полное использование отходов возможно путем создания замкнутых технологических процессов, объединения мелких предприятий в крупные производственные комплексы, где отходы одних могут служить сырьем для других. В таком случае не только сводится до минимума химическое загрязнение природной среды, но значительно повышается и эффективность использования природных ресурсов .
Повторное использование образующихся отходов на сегодня вполне реально. В перспективе промышленное производство будет в основном базироваться на возобновляемых и вторичных ресурсах и только на расширенное воспроизводство потребуется первичное природное сырье. Само развитие техники способствует созданию безотходных производств, основой которых является цикличность вещественно-энергетических потоков. Именно по этому принципу функционирует и сама биосфера, в которой устойчиво сохраняются сложившиеся циклы вещества, энергии и
информации.
Для массового внедрения замкнутых технологических процессов необходимо решить по меньшей мере две задачи. Первая из них непосредственно связана с определением конкретных способов переработки отдельных отходов в те или иные полезные вещества. Для этого предстоит выяснить строение, состав, количество многочисленных загрязнителей природной среды по различным отраслям производства, разработать технологические процессы для их полного использования в качестве исходного сырья. Современный уровень химической науки, особенно аналитической химии и химической технологии, позволяет с оптимизмом смотреть в будущее.
Вторая задача гораздо сложнее. Она связана с возможностями решения энергетической проблемы. Дело в том, что создание замкнутых технологических процессов приводит к многократному повышению затрат энергии.
Создание полностью безотходных производств - длительный процесс, требующий решения сложнейших экономических, технологических, энергетических и других задач. Поэтому в ближайшей перспективе следует в основном ожидать перехода к малоотходным производствам. Под малоотходным понимается такой способ производства, когда вредное воздействие на окружающую среду не превышает допустимого уровня, и только небольшая часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на нейтрализацию или длительное хранение.
Не умаляя в целом значения идей безотходной технологии, важно отметить, что если даже человечество, в конечном счете, добь ется того, что все технологические процессы станут безотходными, то вряд ли выпуск по безотходной технологии инсектицидов, канцерогенных, токсичных и других вредных для биосферы веществ приблизит решение экологической проблемы.
Природная среда загрязняется не только отходами, но и основными продуктами. Концепция безотходной технологии все внимание сосредоточивает на устранении отходов. Сама постановка вопроса такова, что основные продукты, порой более опасные, чем отходы, упускаются из поля зрения, следовательно, создание только безотходных технологий не решит проблему загрязнения среды.
Все это выдвигает вопрос о необходимости развертывания особого экологического производства, т.е. воспроизводства отдельных компонентов, условий природной среды. Другими словами, сложившаяся в настоящее время экологическая ситуация свидетельствует о том, что человечество в своем развитии переступило ту грань взаимодействия с природой, когда оно могло не заботиться о поддержании естественных условий своего существования.
Идею подобного производства в той или иной форме высказал В.И. Вернадский. В работе «Опыты описательной минералогии» он писал, что с истощением природных ресурсов предстоит развернуть их производство, имитировать в коротком интервале времени геологическую работу, происходящую в природе тысячелетиями.
Задача экологического производства не ограничивается только нейтрализацией негативных последствий человеческой деятельности, следует создавать рекреационные зоны и искусственные экосистемы, восстанавливать численность популяции животных и растений, поддерживать благоприятные климатические условия и т. д.
Если экологизация производства предполагает приспособление различных технологий к сложившимся природным (биосферным) условиям, то экологическое производство, исходя из ограниченных возможностей сложившихся биосферных явлений, предполагает планомерное производство и воспроизводство компонентов и условий природной среды.
Большие надежды возлагаются на развитие способов получения нужных веществ на основе изменения генетического кода растений, животных и микроорганизмов и биотехнологию. Биотехнология зародилась на базе традиционных микробиологических производств, в основном бродильных. В древности биотехнологические методы применялись в хлебопечении, виноделии, сыроварении, при получении спирта брожением, при силосовании кормов и т.д.
Биологическая промышленность зарождалась долго и трудно, в кропотливом отборе и анализе сотен тысяч эмпирических фактов. Дальнейшее ее развитие, как и развитие техники в целом, было связано в первую очередь не с эволюционным совершенствованием традиционных технологий, а с возникновением принципиально новых производств, основывающихся на химии и биологии (производство антибиотиков, биополимеров и т.д.).
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|