Быстрое развитие энергетики ставит много глобальных проблем. Одну из них - не грозит ли человечеству энергетический голод - мы уже обсудили. Он невозможен уже потому, что на Земле достаточны запасы энергии. Атомная и термоядерная энергетика способна обеспечить ею человечество на многие тысячи лет.
Есть и другая проблема, которой мы коснулись в начале книги: можно ли допускать дальнейший рост энергетики? Получается парадокс! Сначала мы беспокоились о том, хватит ли топливных ресурсов для развития энергетики, а теперь волнуемся вроде бы о противоположном - можно ли вообще ее развивать. Но положение дел действительно таково, что нужно думать и о том и о другом. Взгляды различных специалистов на сам возрос "Энергия природа - человек" очень различны, а часто диаметрально противоположны.
"Римский клуб"
Возникшая в 1968 году упоминавшаяся нами в начале книги новая футурологическая частная, между прочим, международная организация, так называемый "Римский клуб", в своих докладах предупреждает; если не остановить рост производства или не упорядочить его, если не внести жесточайшую экономию энергии и всех других ресурсов и резко не сократить их массовое потребление, то, возможно, в самом начале третьего тысячелетия наступит гибель мировой цивилизации.
Последствия происходящей деградации планеты, заявляет председатель "Римского клуба" А. Печчеи, могут привести к окончательному исчезновению человека как вида. Времени для того, чтобы как-то исправить положение, продолжает он, практически нет. "Учитывая нынешние темпы развития, есть основания полагать, что не пройдет и десяти лет, как возможность некоторых мер, сегодня еще кажущихся реальными, исчезнет окончательно... Я хочу сказать, что мы не можем терять ни минуты".
Нужно заметить, что среди членов "Римского клуба"
и его докладчиков (сейчас докладов уже семь) немало известных и серьезных ученых. В материалах клуба, особенно в докладе "Энергия: обратный счет", было множество фактических данных по энергетике. Сделанные ими мрачные выводы основывались не на простых рассуждениях, а на результатах многочисленных расчетов, проведенных на вычислительных машинах. Для этого были созданы "глобальные математические модели развития общества", в которых были учтены экономика, промышленность, энергетика, ресурсы, демография, экология.
Сама попытка научного прогнозирования, как и накопленный материал, представляет значительную ценность. Однако выводы, сделанные докладчиками "Римского клуба", подвергаются серьезной и заслуживающей внимания критике многих ученых - энергетиков, экономистов, социологов, политологов. В нашу задачу не входит подробный анализ методов, предпосылок и всех выводов, предлагаемых "Римским клубом", так как эго увело бы нас в сторону. Обратимся к сути лишь энергетической проблемы.
Потенциальная опасность развития энергетики для природы и человека, или, если сказать мягче, отрицательные последствия ее развития, известна. Это недопустимое загрязнение атмосферы различными вредными газообразными веществами, аэрозолями, перегрев водоемов и рек, нарушение растительного покрова и ландшафта всей планеты. Более далекие, но и более глобальные изменения, обусловленные энергетикой, - это изменение климата в отдельных районах мира, общий перегрев земли, таяние ледников, подъем уровня воды в океанах. Последствия, существующие и проявляющиеся в разной мере уже в наше время, как видите, достаточно многочисленные и грозные. Но все же они только потенциальные, а не неизбежные, с ними можно бороться, их можно избежать, предотвратить. Как это сделать?
Мы уже говорили, что отказаться от масштабного применения энергии, уйти от эры развитой промышленности и сельского хозяйства к патриархальной жизни, пытаясь сохранить "естественное равновесие" природы, несомненно, худшее из всего, что можно придумать, ибо это приведет к физической гибели большей части человечества. Да и переход на неиндустриальные методы хозяйствования без масштабного применения энергии может закончиться еще большим оскудением природы.
Еще триста лет назад, когда людей на Земле было в 10 раз меньше, можно было выращивать растения, не заботясь об удобрении почвы. Сегодня это немыслимо.
Отказ от удобрений погубит не только пахотные земли, но и пастбища. А ирригация? Все перестанет плодоносить, если отказаться от нее.
Один из крупнейших современных натуралистов, В. Ульрих, директор зоопарка в Дрездене, рассказывает о тяжелых переживаниях индийского крестьянина.
В качестве топлива он использует сухой коровий навоз.
Этим нарушается естественный круговорот вещества:
травоядные животные потребляют растения, но люди не возвращают почве изъятые из нее вещества - их сжигают. При таком примитивном ведении хозяйства превращение громадных территорий в пустыню лишь вопрос времени. "Чертов круг", по выражению В. Ульриха, замкнулся. Где же выход? Он - в развитии энергетики и промышленности, производящей минеральные удобрения.
Несколько лет назад в экологической науке появился новый термин "дезертификация" - превращение земель в пустыни. Ежегодно она охватывает по разным причинам 50 тысяч квадратных километров. По утверждению большинства специалистов, главную ответственность за такое нарушение нормальных природных условий несет человек, ибо пустыни возникают из-за плохо контролируемой ирригации, а также нерационального использования пастбищ, слишком интенсивной обработки почвы и вырубки леса. Вот где скрывается зародыш дезертификации. Но есть много средств, способных ее предотвратить, и все они требуют применения энергии.
Серьезные проблемы возникают и с водообеспечением людей, земель, промышленности на юге европейской и азиатской частей нашей страны. Для их решения необходимо строительство могучих гидротехнических сооружений. И опять речь идет об энергии. Вот и чудится, что современный человек, подобно пассажирам мифологического судна, очутился между Сциллой и Харибдой.
Сможет ли атомная энергетика стать тем Одиссеем, который выведет человека в "чистые воды"? Пока атомная энергия - наилучший помощник человека, обещающий решение труднейших проблем, стоящих перед ним.
Рубикон энергетики
Каковы же пределы развития энергетики? Есть ли у нее свой Рубикон, который нельзя переходить?
Среди ее отрицательных последствий первым названо засорение воздушного бассейна. В атмосферу Земли ежегодно выбрасываются сотни миллионов тонн различных веществ. Вот сколько их: твердых веществ - 130 миллионов тонн; двуокиси серы - 180-200; окиси углерода - 350-400; окислов азота - 60-65; углеводородов - 80-90 миллионов тонн. Выходит, что вся наша атмосфера представляет собой аэрозоль, так как содержит массу взвешенных частиц.
Источники аэрозольных частиц, проникающих в атмосферу, разнообразны. Это и сажа от сжигания угля и мусора, и некоторые отходы черной металлургии.
В целом ежегодно воздух насыщается многими миллионами тонн различных веществ. Массу аэрозольных частиц поставляют химические предприятия в процессе превращения газов в твердые тела. Так, при образовании сульфатов из двуокиси серы в воздух за тот же срок уходят 150 миллионов тонн частиц. Всего из-за деятельности человека в год в атмосферу вносится 350- 400 миллионов тонн пыли. По сравнению с ее естественными источниками это еще не так много. Из-за различных природных процессов: землетрясений, деятельности вулканов, пыления почвы, попадания в атмосферу морской соли, пожаров и химических реакций - в атмосфере образуется в Ю раз больше пыли. Казалось бы, оснований для беспокойства пока еще нет. На самом деле оно имеет причины. Основные источники образования пыли расположены вблизи тех мест, где люди живут, отдыхают и работают. Там и повышена ее концентрация.
Исследователи установили, что в кубическом сантиметре парижского воздуха более 100 тысяч пылинок, а над Тихим океаном - всего 500. В две тысячи раз меньше! Это крайний случай. Тем не менее считается, что запыленность в сельской местности в среднем всего лишь в 10 раз меньше, чем в городе.
Энергетика является мощным источником ежегодного поступления в атмосферу 140-160 миллионов тонн очень вредного газа - двуокиси серы. Это следствие сжигания угля и нефти. Поступление двуокиси серы из природных источников эквивалентно 600 миллионам тонн. Значит, человеческая деятельность ответственна за четвертую часть серы, проникающей в биосферу.
Содержание в атмосфере окислов азота на 90 процентов определяется природными источниками. Но наибольшие возмущения в состав атмосферы вносит окись углерода, образующаяся в энергетических установках.
Основная часть этого вредного газа выделяется двигателями внутреннего сгорания. А это составляет около трех четвертых всего количества окиси углерода.
Вес атмосферы земного шара, состоящей в основном из азота и кислорода, равен 5 триллионам тонн (5*10^12 тонн). Поэтому поступление в нее всего каких-то сотен миллионов тонн в год различных газов, казалось бы, не может существенно изменить ее состав. И в самом деле, в результате различных физико-химических реакций, происходящих в атмосфере и при ее взаимодействии с поверхностью Земли и океанов, в ней поддерживается некоторая постоянная и небольшая концентрация вредных газов. Скажем, на миллиард частей воздуха приходится всего 1-4 части двуокиси азота или серы.
Но это только кажется, что данная величина маленькая.
В действительности она недалека от предельно допустимой для человека 30 частей серы на миллиард частей воздуха. Концентрация двуокиси серы в городах в среднем составляет уже около 15-20 частей, то есть в 20 раз больше средней по земному шару, что говорит о приближении к пределу допустимого. А во многих городах она, увы, еще выше. Так, в 1964 году в Чикаго она была уже равна 150 частям на миллиард, то есть в 5 раз превышала предельно допустимую.
Загрязнение атмосферы ведет к ухудшению здоровья, потере трудоспособности, гибели людей. Не всегда заметно, что причина заболеваний кроется в составе атмосферы. Но статистика и чрезвычайные ситуации рельефно отражают действительное положение дел. Вот одна из таких ситуаций. 5 декабря 1952 года перед взором жителей Лондона произошло нечто невероятное: солнце совершенно исчезло с небосвода. Необычайно плотный смог - смесь дыма, тумана и вредоносных газов - держался над английской столицей 3-4 дня. По официальным данным, за это время умерло более 4 тысяч человек. Английские специалисты определили, что воздух над столицей содержал несколько сот тонн дыма и двуокиси серы.
Автомобильный транспорт повышает концентрацию окиси углерода и азота до 10-20 частей на миллион частей воздуха. При определенных условиях под действием солнца в воздухе происходит длинная цепочка реакций и образуется фотохимический смог. Им в настоящее время "заражены" почти все крупные города многих зарубежных стран - Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Детройт, Милан. В Токио июльский смог 1970 года привел к отравлению 8 тысяч человек. Более 400 человек пострадало 24 мая 1974 года от отравления ядовитым смогом в Токио и прилегающих к нему районах. Там при наступлении жарких и безветренных дней уже несколько раз концентрация вредных для здоровья газов поднималась выше допустимых пределов. По токийскому радио и телевидению можно услышать такие сообщения:
"Внимание! Говорит токийский центр по контролю за загрязнением воздуха. Предупреждаем жителей квартала Кото, Эдогава и Котсусина. В воздухе повысилось количество вредных веществ. Внимание! Срочно прекратить школьные занятия на открытом воздухе, детей вернуть в классы. Как можно меньше находиться на улице. Пользуйтесь автомобилями только при крайней необходимости..." Только в 1972 году такие тревожные сообщения объявлялись 176 раз - смог угрожал жителям удушьем.
Население Советского Союза избавлено от смога; и все же есть еще города, в которых превышены предельно допустимые концентрации по некоторым газам.
Нужно сказать, что ситуация с двуокисью седы усложняется тем, что еще нет эффективных способов очистки лродуктов сгорания угля и нефти.
Увеличение содержания в воздухе серы вызывает не только заболевания и смертность, но и приводит к ряду других нежелательных последствий, таких, как повышенная коррозия металлических конструкций, приносящая миллиардные убытки, кислотность дождевой воды, замедляющая рост лесов и развитие культурных растений. Есть и менее печальные последствия. Ученые из Бирмингемского университета (Англия) заявили, например, что процент натуральных блондинок (наверное, и блондинов) с каждым годом снижается. Причина - увеличение в воздухе серы, которая вызывает потемнение волос.
Пожалуй, на этом примере стоит остановиться и сказать, что один Рубикон энергетика уже перешагнула или стоит на его берегу. Нельзя ей дать перейти его.
Среди отрицательных явлений, связанных с развитием энергетики, обращает на себя внимание повышение температуры окружающей среды. В первую очередь тепловые сбросы сказываются на температуре водоемов.
Нужно сказать, что воздействие энергетики (в общем случае всей промышленности) на природу изучено пока недостаточно. Незнание же, как известно, порождает полярные точки зрения на многие проблемы, по которым хотелось бы иметь более определенные суждения, Так, по поводу подогрева воды в водоемах одни специалисты говорят, что он вреден, и называют этот процесс тепловым загрязнением, вызывающим нарушение биологического равновесия. Но вот в конце сентября 1977 года в центре ядерных исследований Карлсруэ (ФРГ) собралось одно из самых представительных совещаний: свыше 100 специалистов из различных стран.
В конце концов они пришли к довольно неожиданному выводу, что нагревание вод не должно иметь вредных последствий, наоборот, одновременное, мол, повышение температуры и содержания кислорода в воде создает благоприятные условия для развития микроорганизмов, разлагающих вредные вещества.
Совещание в ядерном центре не было случайным. Дело в том, что атомные электростанции имеют более низкий КПД, чем электростанции на органическом топливе.
Это означает, что в АЭС для выработки одного и того же количества электроэнергии не только используется больше тепла, но и больше его сбрасывается в окружающую среду.
Вопреки выводам совещания в Карлсруэ многие специалисты считают, что, по-видимому, в некоторых случаях подогрев воды в водоемах вреден. В связи с этим конструкторы стремятся разрабатывать АЭС, потребляющие минимальное количество воды. Такие АЭС будут полезны и даже необходимы там, где вообще нет воды или ощущается ее большой недостаток. Так можно избежать повышения температуры водоемов.
В настоящее время неизбежно общее повышение и температуры атмосферы в местах нахождения электростанций, промышленных предприятий или крупных индустриальных районов. А это приводит к возникновению нежелательных воздушных потоков, изменению влажности воздуха и солнечной радиации - в общем, к изменению микроклимата. Правда, плотность искусственной энергии, обусловленной деятельностью человека, пока еще невелика: всего 0,02 ватта на квадратный метр поверхности Земли. Мощность же солнечного излучения почти в 10 тысяч раз больше. И конечно, такое искусственное энерговыделение не может вызвать возмущений атмосферы планеты. Но уже есть районы, где плотность искусственного энерговыделения существенно выше и вызывает опасение. Например, на территории Японии она равна 2 ваттам на квадратный метр поверхности, то есть почти один процент от солнечного, а в Рурском промышленном районе ФРГ она выше уже в 10 раз (20 процентов от солнечного). Ясно, что такие источники энергии могут серьезно влиять на микроклимат в прилегающих райрнах.
Метеорологи считают, что дальнейший рост искусственного энерговыделения в районах, подобных Руру, Бельгии, юго-востоку США, скажем, на один порядок может вызывать не только значительное изменение микроклимата, но и нарушения в генеральной циркуляции атмосферы всей планеты. Таков еще один рубеж для энергетики, при приближении к которому нужно задуматься, как же быть с климатом.
Очень широко, особенно в последние годы, обсуждается вопрос об общем перегреве Земли в результате деятельности человека. Часто пишущие об этой проблеме прибегают к чрезмерному упрощению. В результате появляются статьи под устрашающими заголовками:
"Энергетика - стоп!", "Время ледников приходит" или уже упоминавшаяся "Ожидается мезозой".
Действительно, расчеты, проведенные многочисленными учеными, показывают, что повышение доли искусственного тепла до 2-3 процентов от солнечного может вызвать изменение теплового баланса Земли и ее климата. Однако, как пишет академик Е. Федоров, доля искусственного тепла, равная 2-5 процентам, - это 30 - 75 единиц Q в год. Как мы видели ранее, такого уровня энергетика за счет известных сейчас источников энергии достигнет лишь через 200-500 лет. Но многие исследователи справедливо отмечают, что такое изменение теплового баланса в атмосфере Земли, какое вызывается при 2-5-процентной доле искусственных источников энергии, может возникнуть значительно раньше и произойдет оно за счет изменения прозрачности атмосферы.