Пределы роста. 30 лет спустя

Стоки для загрязнений и отходов

За последние несколько десятилетий человек стал новой силой природы. Мы изменяем физические, химические и биологические системы ранее неизвестными способами, с более высокими скоростями и на больших территориях, чем это когда-либо раньше видела Земля. Вольно или невольно человек проводит на планете грандиозных эксперимент. Результаты его неизвестны, но уже сейчас заметно его глубокое влияние на все виды жизни на Земле.

Джейн Любченко (Jane Lubchenco), 1998

Во время проведения Стокгольмской конференции по проблемам окружающей среды в 1972 г. в мире насчитывался всего десяток стран с министерствами или агентствами по охране окружающей среды. Сейчас трудно найти страну, в которой не было бы природоохранной бюрократии. Разработаны самые разные программы экологического образования, появилось множество специализированных групп, привлекающих внимание к конкретным экологическим проблемам. Роль этих относительно новых организаций по защите окружающей среды носит смешанный характер. Но при этом сказать, что мир полностью решил проблемы с загрязнением среды, нельзя. Впрочем, как и заявить, что в этой области нет никакого прогресса.

Самого большого успеха удалось добиться в борьбе со специфическими загрязнителями, которые однозначно вредны для здоровья человека и которые можно выделить и просто запретить использовать. На рис. 3.23 показано, как, например, в США запрет на использование свинца в топливе привел к снижению его концентрации в крови людей. За последние несколько десятилетий в определенных местах уменьшилась концентрация и других видов загрязнений, например, цезия-137 в Финляндии и ДДТ в Прибалтике.

В промышленно развитых странах после определенных усилий и затрат значительных средств удалось добиться некоторого успеха в уменьшении выбросов части (не всех) самых типичных загрязнителей воздуха и воды. Рисунок 3.24 показывает, как страны Большой семерки[116] снизили выбросы диоксида серы почти на 40 % в результате установки на дымовые трубы газоочистителей, а также перехода на топливо с низким содержанием серы. Химически уловить другие загрязнители, например, диоксид углерода или оксиды азота, довольно сложно; такие выбросы держались примерно на одном и том же уровне на протяжении 20 лет, несмотря на экономический рост — в основном это происходит вследствие того, что выросла энергоэффективность.

В истории с загрязнением реки Рейн можно увидеть и успехи, и неудачи в защите водной среды от отходов.

После Второй мировой войны растущие уровни загрязнения постепенно привели к уменьшению концентрации растворенного кислорода в водах Рейна, а ведь от кислорода зависят практически все речные формы жизни. Уровень кислорода достиг минимума примерно в 1970 г., и река стала почти безжизненной, но к 1980 г. положение улучшилось, в основном в результате больших финансовых вложений в очистку сточных вод. Однако с токсичными тяжелыми металлами (ртутью и кадмием) очистным сооружениям справляться не удавалось, и их концентрация в водах Рейна уменьшилась только потому, что страны, через территорию которых протекает река, приняли очень жесткие законы против загрязнения окружающей среды. В результате к 2000 г. тяжелых металлов в воде оставалось уже очень мало. Но вот в иле и донных отложениях они по-прежнему есть, а поскольку тяжелые металлы химически не разрушаются, их концентрация по-прежнему велика, особенно в дельте Рейна. Концентрация хлора тоже продолжает оставаться высокой. Страны, находящиеся ниже по течению, до сих пор не придумали способ борьбы с главным источником хлора — соляными копями в Эльзасе — хотя и предполагается, что их, наконец, закроют. Загрязнение нитратами из-за стоков с сельскохозяйственных полей, где используются химические удобрения, тоже остается высоким. Поскольку источники таких загрязнений не точечные, а распределенные, очистные сооружения в этом случае бесполезны. Единственный способ борьбы — изменить принятые методы ведения сельского хозяйства по всему бассейну Рейна. И несмотря на остающиеся проблемы, стоило отпраздновать

Рис. 3.23. Уменьшение содержания загрязнителей в окружающей среде и в организме человека

Концентрации определенных загрязнителей в некоторых регионах за последние десятилетия уменьшились. Самый большой прогресс — следствие прямого запрета на использование токсичных веществ, например, свинца в топливе или пестицида ДДТ в сельском хозяйстве, а также результат прекращения наземного испытания ядерного оружия (атмосферных ядерных взрывов). (Источники: Swedish Environmental Research Institute; AMAP; ЕРА).

появление первого лосося в водах реки в 1996 г., ведь в долине верхнего Рейна, около Баден-Бадена, лосось исчез больше 60 лет назад[117].

Другие промышленно развитые страны действовали схожим образом, направляя крупные инвестиции в улучшение качества воды основных

Рис. 3.24. Объемы выбросов некоторых загрязнителей воздуха

Промышленно развитые страны прилагают серьезные усилия для повышения энерго-эффективности и ограничения выбросов некоторых загрязнителей в окружающую среду. Хотя экономика с 1970 г. удвоилась (измерено по валовому внутреннему продукту, ВВП), тем не менее, выбросы диоксида углерода СO₂ и оксидов азота NO_x остались практически на прежнем уровне (в основном за счет большей энергоэффективности), а выбросы оксидов серы (SO_x) даже уменьшились на 40 % (как за счет повышения энергоэффективности, так и вследствие применения новых технологий очистки). (Источники: World Bank; OECD; WRI.)

реки водоемов. Вложением нескольких десятков миллиардов долларов в очистные сооружения бывшие сточные ямы удалось превратить в водоемы с качеством воды, пригодным для разведения лосося. Самый известный пример, наверное, Темза. Даже вода Нью-Йоркского залива с 1970 г. стала чище (рис. 3.25)[118]. Более чистая вода означает, что выбросы в расчете на единицу человеческой деятельности уменьшились сильнее, чем за это же время выросли объемы самой деятельности. Экологическая нагрузка на водотоки уменьшилась. То же самое происходит во многих промышленно развитых странах и с качеством воздуха. За счет сочетания строгого законодательства, финансовых вложений в технологии очистки, а также перехода на новые, более чистые технологии производства, уровень загрязнения воздуха пылевыми частицами, диоксидом серы, моноксидом углерода и свинцом в США и в Великобритании за последние несколько десятилетий был уменьшен очень резко. И даже концентрация тех загрязнителей, которые сложно уловить (например, оксиды

Рис- 3.25. Концентрация кислорода в загрязненных водах

Органическое загрязнение может привести к уменьшению концентрации кислорода, поддерживающего водные формы жизни в реках. С 60-70-х гг. XX в. в очистные сооружения были вложены очень большие средства, что позволило увеличить концентрацию кислорода в Рейне, Темзе и водах Нью-йоркского залива. (Источники: A. Goudie; P. Kristensen and H. Ole Hansen; OCED; DEP.)

азота NO_х и озон в нижних слоях атмосферы), тоже уменьшилась[119]. Это произошло несмотря на то, что за прошедшее время производство энергии и тепла только возросло, да и транспортная отрасль набрала еще большие обороты в перевозке людей и грузов. Удалось добиться определенных успехов в избавлении от более современных токсичных веществ, таких как полихлорированные бифенилы (ПХБ), ДДТ, другие пестициды[120]. И все же такой успех в основном носит локальный характер, в то время как общая картина не так однозначна: многие загрязнители по-прежнему присутствуют в среде, переносятся по всему земному шару вместе с потоками, которые их содержат, накапливаются в жировых тканях различных животных…

В богатых странах на борьбу с загрязнениями тратится очень много денег. Самые большие проблемы с состоянием воды и воздуха сейчас наблюдаются в странах Восточной Европы и развивающихся странах, где потратить миллиард долларов на борьбу с загрязнением окружающей среды никому и в голову не придет, потому что это невозможно. Данная проблема привлекла всеобщее внимание в 2001 г., после того как в Юго-Восточной Азии мгла от выбросов на несколько недель закрыла небо.

Лучшие результаты достигнуты в борьбе с теми загрязнителями, воздействие которых человек ощущает на себе непосредственно, и тогда проблема привлекает к себе политическое внимание. Видимые невооруженным глазом загрязнители воды и воздуха удается успешно отслеживать, с ними удается успешно бороться, прежде всего за счет увеличения экологической эффективности в ведущих мировых производственных корпорациях. Такие усилия должны быть постоянными, чтобы продолжающееся расширение человеческой деятельности можно было компенсировать соответствующими мерами.

Труднее всего управлять такими загрязнителями как ядерные отходы, ядовитые вещества и вещества, угрожающие мировым биогеохимическим циклам (например, парниковые газы). Их сложно химически связать или разложить, физиологически сложно обнаружить их присутствие (органы чувств не помогут), а их ограничение очень сложно контролировать экономически и политически.

Ни одной стране не удалось решить проблему ядерных отходов. В природе такие отходы опасны для любых форм жизни как вследствие прямой токсичности, так и из-за способности вызывать мутации. Если ядерные материалы попадут не в те руки, их можно использовать как угрозу, терроризируя весь мир. В природе нет процессов, которые могут обезвредить такие отходы и сделать их безопасными. Распадаются они строго по своему внутреннему расписанию, оцениваемому периодом полураспада, который может составлять десятки, сотни, тысячи лет. Они — побочные продукты в производстве ядерной энергии, их накапливают, располагают под землей или в бассейнах с водой в защитной оболочке ядерных реакторов, в надежде, что кто-нибудь когда-нибудь придумает хорошее место для их размещения. В результате идея крупномасштабного использования ядерной энергии вызывает широко распространенное скептическое отношение.

Еще один важный класс проблемных отходов — синтезированные человеком химические соединения. Раньше они никогда на планете не существовали, поэтому ни один организм в природе не приспособлен для их разложения или превращения в безопасные соединения. Сейчас постоянно коммерчески используется более 65 тысяч промышленных химических соединений. Токсикологические данные получены только для малой части. На рынок ежедневно выбрасывают новые соединения, при этом многие их них тщательно не проверялись на токсичность[121]. В мире ежедневно создаются многие тысячи тонн вреднейших веществ, большая часть из них — в промышленно развитых странах. Постепенно общество начинает осознавать эту проблему; во многих странах уже предпринимают усилия для восстановления почв и грунтовых вод, отравленных за десятилетия безответственного хранения химических отходов.

Наконец, существуют соединения, которые загрязняют Землю в целом. Такие глобальные загрязнители влияют на всех, независимо от того, кто их создает. Уже стал классическим пример с хлорфторуглеводородами (ХФУ), которые разрушают стратосферный озоновый слой. Озоновая история завораживает, ведь это был самый первый явный случай выхода за глобальные пределы. Нам эта история кажется настолько показательной и настолько вселяющей надежду, что мы полностью расскажем ее в гл. 5.

Большинство ученых, а сейчас еще и многие экономисты, полагают, что следующим глобальным пределом, с которым мы столкнемся, будет парниковый эффект и проблема изменения климата.

Климатическая система Земли изменилась как в глобальном, так и в региональном масштабе, причем некоторые из этих изменений можно наверняка приписать человеческой деятельности.

С 1860 г. среднегодовая температура Земли увеличилась на 0,6±0,2 °C, а два последних десятилетия были самыми жаркими за прошедшее столетие.

Повышение приземной температуры в северном полушарии в XX в. больше, чем в любом из столетий за прошедшие 1000 лет.

Распределение осадков изменилось, причем количество атмосферных осадков в некоторых регионах резко возросло;

С 1900 г. уровень моря поднялся на 10–20 см; большинство ледников и глетчеров, расположенных вне полярных зон, тают и сокращаются; площадь и толщина льда в Арктике летом существенно уменьшается.

Человеческая активность приводит к увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере, что приводит к ее нагреву, в то время как в некоторых регионах сульфатные аэрозоли вызывают охлаждение атмосферы.

Большую долю вклада в потепление за последние 50 лет можно приписать человеческой деятельности[122].

Десятилетиями ученые измеряли накопление диоксида углерода в атмосфере, происходящее из-за сжигания ископаемого топлива. Мы опубликовали сводные данные по концентрации СO₂ еще в первой нашей книге[123]. Уже более ста лет известно, что углекислый газ задерживает тепловое (ИК) излучение и вызывает увеличение температуры Земли, подобно тому, как парники пропускают солнечную энергию внутрь, но не позволяют теплу выйти наружу. А в последние 30 лет стало еще более понятно, что в результате человеческой деятельности в окружающую среду поступают и другие парниковые газы — метан, оксиды азота и те самые хлорфторуглеводороды, которые ответственны за разрушение озонового слоя (рис. 3.26). И их количество экспоненциально растет.

Глобальное изменение климата быстро обнаружить невозможно, поскольку погода естественно меняется день ото дня и год от года. Климат — это долгосрочная усредненная погода, поэтому его изменение

Рис. 3.26. Концентрации глобальных парниковых газов

Диоксид углерода, метан, закись азота и хлорфторуглеводороды уменьшают рассеивание тепла от Земли в космическое пространство, и в результате температура на Земле увеличивается. Концентрация этих газов в атмосфере — за исключением ХФУ, которые были впервые синтезированы в середине 80-х гг. XX в — росла примерно с 1800 г. (Источники: CDIAC; UNEP.)

можно оценить только за очень продолжительный период. Тем не менее глобальное потепление уже десять лет назад стало очевидным, и с тех пор это явление только усиливается, причем с тревожной скоростью. Уже стало привычным читать в газетах, что очередной прошедший год снова стал самым жарким за все время наблюдений — и это неудивительно, учитывая скорость, с которой растет средняя глобальная температура, как показано на рис. 3.27.

Со спутников видно, что в северном полушарии уменьшаются ледовые и снеговые шапки, арктический лед становится тоньше; западные туристы, путешествовавшие на российском ледоколе к Северному полюсу, с удивлением обнаружили там открытую воду вместо льда. В период с 1980 по 1998 гг. в мире было отмечено более ста случаев «обесцвечивания» кораллов, когда рифы становились белыми и все

Рис. 3.27. Рост мировой температуры

Среднемировая температура за последнее столетие выросла на 0,6 °C. Пунктир отображает среднегодовые значения; сплошная линия показывает усреднение за пятилетние периоды. (Источник: СDІАС.)

живое на них вымирало, тогда как за весь предыдущий век таких случаев было только три. Обесцвечивание кораллов — это реакция экосистемы рифа на необычное повышение температуры океанской воды[124].

Даже некоторые экономисты (а уж они-то хорошо известны своим скептическим отношением к «сеющим панику» экологам) начинают признавать, что с атмосферой происходит что-то необычное и серьезное и что виной тому могут быль сами люди. В 1997 г. группа из более чем 2000 экономистов, включающая шесть Нобелевских лауреатов, сделала заявление:

Данные свидетельствуют о явном воздействии человека на глобальный климат.

Как экономисты, мы уверены, что глобальное изменение климата приведет к существенным экологическим, экономическим, социальным и геополитическим рискам, и меры, препятствующие этому изменению, безусловно оправданны[125].

Одна из причин растущей озабоченности экономистов — рост измеряемых экономических потерь от погодных катаклизмов, хорошо заметный начиная с 1985 г. (рис. 3.28).

Ни одно из таких наблюдений не доказывает, что происходящее изменение климата вызвано антропогенной деятельностью. И даже если бы доказывало, все равно последствия глобального изменения климата для будущей деятельности человека или для экосистемы точно предсказать невозможно. Некоторые используют такое отсутствие однозначности для того, чтобы запутать проблему[126], поэтому очень важно пояснить, что же мы в действительности знаем. В этом мы опираемся на мнение нескольких сотен исследователей и ученых, которые образовали при ООН Межгосударственную группу экспертов по изменению климата (UN Intergovernmental Panel on Climate Change) и примерно каждые пять лет выпускают детальные отчеты[127].

Точно установлено, что антропогенная деятельность, особенно сжигание ископаемого топлива и сведение лесов, влияет на накопление в атмосфере парниковых газов.

Точно установлено, что атмосферная концентрация диоксида углерода — основного парникового газа — экспоненциально растет. Концентрация СO₂ отслеживалась десятилетиями с помощью прямых наблюдений, а данные по прошлым периодам можно получить из проб воздуха, взятых из образцов полярного льда с разных глубин.

Парниковые газы удерживают тепло, которое в противном случае рассеялось бы в космическом пространстве. Это свойство хорошо изучено, оно является следствием структуры молекул, которые поглощают излучение в определенном диапазоне длин волн.

Поглощение тепла приводит к повышению температуры Земли относительно обычных значений.

Потепление будет распределяться неравномерно: на полюса придется больше, чем на экваториальную область. Поскольку погода и климат на Земле определяются в основном разностью температур между полюсами и экватором, в результате изменятся сила и направление ветров и океанических течений, а также количество осадков.

На потеплевшей Земле океан расширится, уровень его станет выше. Если потепление окажется достаточным для того, чтобы растопить полярные шапки, то уровень океана поднимется очень значительно, хотя это и займет много времени.

Три фактора придают этим рассуждениям довольно большую неопределенность. Во-первых, неизвестно, какой была бы глобальная температура без антропогенного воздействия. Если какие-нибудь долговременные климатологические факторы, не связанные с накоплением парниковых газов, и без того приводили к потеплению, то парниковые газы только усиливают этот эффект. Во-вторых, точно неизвестно, как именно изменятся температуры, ветры, течения, осадки, экосистемы и экономика человеческого общества в каждой конкретной точке земного шара при потеплении.

В- третьих, неопределенность кроется и в контурах обратных связей. Круговорот углерода и круговорот энергии на планете Земля — очень сложные процессы. Могут внести свой вклад компенсирующие механизмы, контуры с отрицательной обратной связью, которые приведут к

Рис. 3.28. Экономические потери в мире от погодных катаклизмов

Последние два десятилетия XX в. были отмечены ростом экономических потерь от погодных катаклизмов. (Источник: Worldwatch Institute.)

остановке накопления парниковых газов или к стабилизации температуры. Один из таких механизмов уже работает: океаны поглощают примерно половину избыточной концентрации диоксида углерода, выделяемой в результате антропогенной деятельности. Этого недостаточно для того, чтобы полностью остановить рост концентрации СO₂ в атмосфере, но достаточно для того, чтобы замедлить его.

Но могут возникнуть и положительные обратные связи, способствующие дестабилизации, — чем больше будет подниматься температура, тем сильнее будут тенденции к дальнейшему росту. Например, поскольку потепление приводит к таянию снегов и льдов, поверхность Земли будет отражать в космическое пространство меньше солнечных лучей, и это еще больше усилит потепление. Если начнут оттаивать почвы в тундре, это приведет к высвобождению большого количества связанного в них метана, что, в свою очередь, приведет к еще большему потеплению и высвобождению еще больших количеств метана.

Никто не знает, сколько положительных или отрицательных обратных связей проявится при увеличении концентрации парниковых газов в атмосфере и какие из них окажутся доминирующими. К счастью, в 90-е гг. удалось достичь большого прогресса в научных исследованиях в этой области, и сейчас компьютерное моделирование способно с высокой точностью просчитывать последствия изменения климата[128]. Полученный в результате «Прогноз погоды на 2050 год» вызывает большие опасения и способен привлечь внимание общественности.

Вопрос не в том, изменится ли климат в будущем из-за человеческой деятельности. Вопрос в том, насколько он изменится (масштабы), где (в каких регионах) и когда (с какой скоростью произойдет изменение). Ясно также, что изменение климата во многих частях света неблагоприятно повлияет на социально-экономический сектор (включая использование водных ресурсов, ведение сельского и лесного хозяйства, рыболовство и строительство жилья), на экологические системы (в особенности на коралловые рифы) и на здоровье людей (в особенности на инфекционные заболевания). В третьем оценочном отчете Межправительственной группы по проблемам изменения климата (IPCC, Third Assessment Report) сделан вывод о том, что изменение климата так или иначе затронет большинство людей на планете[129].

Ученым достоверно известно, что в истории Земли бывали температурные скачки и что планета не так-то быстро возвращалась к прежнему состоянию, сглаживая перепады. Скачки были довольно хаотичными. На рис. 3.29 показана динамика температуры Земли и концентрации двух парниковых газов — диоксида углерода и метана[130]. Изменения температуры и концентрации газов происходили одновременно, и точно определить, что из них причина, а что следствие, затруднительно. Скорее всего, эти факторы взаимосвязаны вследствие сложных обратных связей.

Но самая важная информация на рис. 3.29 заключается в том, что существующие на сегодня концентрации диоксида углерода и метана выше, чем они были 160 тысяч лет назад. Какими бы ни были последствия, сейчас уже точно установлено, что человеческая деятельность переполняет стоки за счет выбросов парниковых газов гораздо быстрее, чем планета может с ними справляться. Налицо значительное нарушение равновесия в глобальной атмосфере, и с каждым днем ситуация ухудшается по экспоненте.

Процессы, инициируемые нарушением равновесия, по человеческим меркам могут считаться медленными. Чтобы они проявились в виде таяния льда, подъема уровня моря, изменения океанических течений, усиления штормов, изменения в распределении осадков и миграции насекомых, птиц и млекопитающих, должны пройти десятилетия. Но вполне вероятно и то, что климат может измениться резко, если сработают положительные обратные связи, о которых мы можем даже не знать. В отчете комитета Национальной академии наук США (National Academy of Sciences) за 2002 г. сообщается:

Недавние научные исследования показали, что повсеместно происходит значительное изменение климата, причем идет оно поразительно быстрыми темпами. Так, за последнее десятилетие температура в Северной Атлантике выросла на столько же, на сколько и за весь период со времени последнего оледенения, и это сопровождалось значительным изменением климата на большей части земного шара… Резкие изменения климата в прошлом до сих пор объяснены не до конца[131].

Анализ образцов льда показывает, что в прошлом на Земле случались резкие скачки температур (ледниковые и межледниковые периоды); концентрации диоксида углерода и метана в атмосфере менялись одновременно с изменением температуры. Современные концентрации этих газов значительно превышают даже те уровни, которые имели место на планете задолго до появления на ней человека. (Источник: СDIАС.)

Рис. 3.29. Парниковые газы и средняя глобальная температура за прошедшие 160 тыс. лет

Независимо от того, быстрыми будут эти изменения или медленными, мы знаем, что отрицательные последствия будут сказываться веками, если не тысячелетиями.

Негативные воздействия на окружающую среду в результате человеческой деятельности, которые мы уже обсудили в этой главе, вовсе не являются необходимым. Их вполне можно избежать. Загрязнение теперь становится не признаком прогресса, как было раньше, а признаком неэффективности и халатности. Промышленность это уже осознала и ищет пути уменьшения выбросов и экономии ресурсов, пересматривая все производственные процессы от начала и до конца, двигаясь от решений «на конце трубы» (уменьшения выбросов от действующих процессов производства. Промышленность переходит к «чистому производству» (создавая такие виды продукции и такими способами, чтобы минимизировать выбросы загрязнений и использование ресурсов) и к «промышленной экологии» (когда потоки на выходе из одного производства используются в качестве сырья для другого). Производители микросхем вкладывают деньги в ионообменные колонны, позволяющие улавливать тяжелые металлы, и в результате, кроме значительной экономии от повторного использования металлов, получают еще и меньшие счета за воду, и более выгодную ставку страхования. Производственные компании уменьшают выбросы загрязнителей в атмосферу и гидросферу; снижается потребность в воде и производство твердых отходов; в год на эксплуатационных расходах экономятся сотни миллионов долларов. Химические заводы решают снизить выбросы СO₂, чтобы уменьшить предполагаемые платежи и штрафы за производство отходов и одновременно существенно сэкономить на энергетических расходах.

Большая часть таких мер, как это ни покажется удивительным, дает прямую выгоду даже в кратковременной перспективе, не говоря уже об улучшении связей с общественностью, которое при этом имеет место. Экономическая выгода, без сомнения, служит мощным стимулом для дальнейшего снижения экологической нагрузки в расчете на единицу потребления.

Если увеличить вдвое средний срок службы продукции, используемой в экономике, если вдвое больше материалов подвергать переработке и повторному использованию, если для производства продукции использовать вдвое меньше материалов, чем раньше, то все это позволит уменьшить материальные потоки в системе в восемь раз[132]. Если использовать энергию эффективнее, если эксплуатировать возобновимые источники энергии, если землю, воду, продовольствие и древесину использовать по безотходным технологиям и одновременно восстанавливать леса, то это остановит накопление в атмосфере парниковых газов и многих других видов загрязнителей.

Общая оценка… показывает, что существующее использование природных ресурсов и нагрузка на окружающую среду превышают поддерживающую емкость долговременные возможности Земли… Если бы каждый житель планеты пользовался такими же экологическими благами, как в Северной Америке, то нам пришлось бы иметь для этого три планеты вместо одной, чтобы удовлетворить мировую потребность в сырье с использованием существующих технологий… Чтобы приспособиться к грядущему росту численности населения и экономического производства в ближайшие четыре десятилетия, потребовалось бы от шести до двенадцати дополнительных планет.