Биосфера и предотвращение

экологической катастрофы


С позиций самоорганизации в развитии открытых неравновесных систем выделяется плавный (эволюционный) этап, на протяжении ко­торого не происходит серьезных качественных изменений. Но в про­цессе его протекания возникают и накапливаются противоречия, в ко­нечном счете приводящие систему в крайне неустойчивое состояние. Долго пребывать в таком состоянии система не может. Так, появление человека в биосфере стало началом новой эры. На ранних стадиях развития цивилизации воздействие человека на биосферу было прак­тически незаметным. Этот период и был началом эволюционного раз­вития биосферы в условиях новой эры. Но постепенно человек своей деятельностью начал видоизменять флору и фауну планеты, изменять облик ее поверхности, иначе говоря, начал перестраивать биосферу.

Интенсивность воздействия на биосферу сельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстро нарас­тала в последние две сотни лет и достигла такого уровня, когда био­сфера больше не могла сохраняться в своем прежнем состоянии. На­зрел кризис системы, о чем и предупреждали человечество в 30-е го­ды В.И. Вернадский и другие ученые. Предполагается, что из кризис­ного состояния самоорганизующаяся система выходит скачком, меняя свою структуру и облик так, чтобы на новом уровне организации дос­тичь устойчивого состояния. Обычно существует несколько возмож­ных для перехода системы устойчивых точек бифуркации, и в усло­виях крайней неустойчивости развиваются флуктуации. Одна из та­ких флуктуации может подтолкнуть систему на конкретный путь пе­рехода в новое состояние. Это будет случайный акт, оцениваемый из вероятностных представлений. Но после того как переход произошел, назад возврата нет, система начинает новый эволюционный этап, оп­ределяемый стартовыми условиями совершившегося перехода.

Итак, биосфера и человечество как ее составная часть вступили в кризисный период своего развития. Кризис усугубляется многими не­благоприятными факторами. Так, впервые в своей истории человечес­тво стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности - теперь за считанные минуты может быть уничтожено все живое на Земле. Лишь по счастливой случайности осознание безумия использо­вания подобных источников в традиционных способах решения меж­государственных конфликтов - в войнах - появилось раньше, чем дело дошло до самоуничтожения.

Но за угрозой ядерного, радиационного или токсического уничто­жения биосферы вырисовывается другая, не менее страшная угроза, называемая экологической катастрофой. В ее основе - стихийная дея­тельность людей, сопровождающаяся загрязнением среды обитания, на­рушением теплового баланса Земли и развитием так называемого пар­никового эффекта. В ближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческой цивилизации сырьевых источников планеты. К этому добавляются демографический взрыв - очень быст­рый рост численности людей с тяжелыми для биосферы последствиями, а также другие неприятности, о которых так много пишут.

Выход из надвигающегося экологического кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушной эксплуатации ее челове­ком. Активность стихийной деятельности человека во многом зависит от этических норм его поведения. По мнению митрополита Волоколам­ского и Юрьевского Питирима,

Этические нормы поведения человека определяют как бытие, так и взаимодействие с окружающей средой. Земля отвечает не просто неурожайностью почвы или изменени­ем климата на нарушение нравственного ведения хозяйства, но и способна, накапли­вая отрицательное воздействие, выражать тектоническими изменениями свою реак­цию на поступки человека,

В.И. Вернадский, как и ряд других крупных ученых, был оптими­стом, верившим, что любые неприятности человечество преодолеет с честью и продолжит свое исторически предопределенное движение вперед. Но среди возможных устойчивых состояний, в которые био­сфера как система сможет перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключают жизнь на Земле или исключают сущест­вование на ней человеческой цивилизации. А так как механизм пере­хода управляется случайными факторами, то вероятность таких не­благоприятных для человека вариантов достаточно высока. Например, по случайным причинам или преднамеренно может произойти само­уничтожение человечества в ядерном конфликте. Или к тем же ре­зультатам приведет неспособность справиться с экологической ката­строфой. Благоприятным выходом из состояния скачка станет обра­зование ноосферы. Является ли в действительности переходный про­цесс в точке бифуркации независящим от воли человека, чисто слу­чайным явлением?

Оказывается, присутствие в системе разума меняет ситуацию. Предотвратить переходный процесс в биосфере человек не в силах, но есть возможность свести к минимуму или совсем убрать те неблаго­приятные флуктуации, которые и подталкивают неустойчивую систе­му к нежелательным для человека вариантам перехода. Например, запрещение и полное уничтожение ядерного и химического оружия (точнее, любого оружия массового уничтожения) устраняет флуктуа­цию, способную вызвать уничтожение биосферы в конфликте. Еще лучше, если будут достигнуты договоренности о значительном сокра­щении, а затем и полном уничтожении обычных видов вооружений. Тогда высвободятся огромные материальные, интеллектуальные и финансовые ресурсы, которые можно направить на предотвращение экологической катастрофы.

Значительно труднее решить экологическую проблему. Человечес­тво не может (и не должно) отказаться от той цивилизации, которая создана на сегодняшний день и которая не только порождает благопо­лучие и комфортные условия существования современным людям, но также создает неблагоприятные флуктуации, способные подтолкнуть биосферу на переход, исключающий возможность существования в ней человека. Такие флуктуации пока еще до конца не выявлены, что усложняет определение способов их подавления. Однако совершенно ясно, что экологические проблемы возможно решать только совмест­ными усилиями всех стран, всех народов, всех людей. Нет сомнений, что понадобятся такие ограничительные меры, как снижение потреб­ления энергии, организация более экономного ведения промышленно­го производства, сокращение добычи и расходования важнейших по­лезных ископаемых. Необходимо изменить отношение к животному и растительному миру планеты, осознать демографические проблемы и сделать многое другое. Успешное решение всей совокупности воз­никших экологических и иных переходных проблем невозможно без научного предвидения результатов любой природопреобразующей и социальной деятельности людей, а также без создания налаженной системы управления и контроля при проведении в жизнь разрабаты­ваемых мероприятий.

В свете сказанного государственная и национальная разобщен­ность людей создает существенно неблагоприятную флуктуацию для переходного процесса. Ее подавление представляется очень сложной задачей, и события наших дней подтверждают это. Происходящий на наших глазах распад многонациональных государств, кровопролитные межнациональные конфликты в еще совсем недавно мирных уголках планеты, необъяснимые вспышки ненависти, агрессивности, жестоко­сти - все это дает повод говорить о господстве тенденции, противопо­ложной той, какую требует переход биосферы в ноосферу. Те силы, которые используют национальные предрассудки в своих корыстных интересах, сознательно разжигают рознь между людьми, совершают в современной кризисной ситуации тяжкое преступление в отношении не только своего народа, но и всего человечества.

Можно сказать, что в ситуации переходного скачка человечество держит экзамен на разумность. Кто-то из современных философов сказал, что человек - это эволюция, осознающая сама себя. Осознание предполагает выявление закономерностей эволюционного процесса и на основе полученного знания обеспечение последующего движения процесса развития системы в нужном для природы направлении, т. е. к достижению следующих по сложности уровней самоорганизации материи. С подобной задачей способен справиться не всякий разум. И если в одной из локальных точек Вселенной возник разум, не способ­ный в своем развитии достичь необходимого уровня для решения за­дачи осознания эволюции, он автоматически будет удален со сцены либо в результате самоуничтожения, либо из-за неспособности спра­виться с им же создаваемыми экологическими проблемами. В огром­ной Вселенной, по-видимому, найдутся другие локальные центры возникновения жизни и разума, где критический рубеж окажется преодоленным. Хотелось бы вместе с В.И. Вернадским и другими учеными-оптимистами верить, что непростой эволюционный путь биосферы пройден ею не напрасно и венчающий этот путь человек разумный подтвердит справедливость второй части своего имени.

Равновесие климата

Новейшие изыскания палеоклиматологов говорят, что компью­терные модели рисуют нам неполную, размытую картину того, что ожидает человечество, когда парниковый эффект скажется в полной мере.

Не один год работала экспедиция на Гренландском ледяном щите. Теперь она завершена. Пробурено 3 км льда - последние слои льда отложились на каменную скалу 250 000 лет назад. Сейчас участники экспедиции анализируют данные, полученные из ледяных кернов. Мно­го сведений дают мельчайшие воздушные пузырьки, включенные в лед. Соотношения двух изотопов кислорода в воздухе такого пузырька мо­гут сказать, при какой температуре воздух был заключен в лед.

Исследуя пузырьки воздуха, находящиеся в слоях льда, имеющего возраст 125 000 лет (период ЕЕМ - время, которое считалось теплым в истории Земли), климатологи сделали сенсационное открытие. Об­наружилась странная закономерность: средняя температура в течение десяти лет внезапно упала на 14°. Так продолжалось 70 лет, затем так же внезапно температура вернулась в прежнее состояние, и надолго. Но после этого опять так же резко наступили холода. Во время пе­риода ЕЕМ температура несколько раз прыгала таким образом то вниз, то вверх.

Выводы гренландской экспедиции, проводимой европейцами, вы­звали у некоторых ученых сомнения. Американский исследователь в той же Гренландии на расстоянии 30 км от европейской скважины пробурил свою до глубины, отвечающей периоду ЕЕМ. Полученный им результат подтвердил факт необъяснимых прыжков температуры.

Гренландия - это кухня европейской погоды. Следовательно, весь континент через десятилетия то погружался в северо-сибирскую об­становку, то разогревался до тропической жары.

Полученные данные заставили всерьез задуматься всех климато­логов. Температура в период ЕЕМ превышала (в теплый отрезок) се­годняшнюю среднюю глобальную температуру всего на три градуса. В этом смысле период ЕЕМ - своеобразный провозвестник ожидаемой нами температуры из-за «парникового» потепления Земли. Что, если вызванное человеческой деятельностью потепление приведет к такому же нестабильному состоянию климата - скачкам от холодных перио­дов к очень теплым? Тогда европейцам придется в следующем столе­тии то приспосабливаться к жизни в пустыне, то замерзать, как мерз­ли неандертальцы во времена великого оледенения.

Такая перспектива, конечно, страшнее, чем все другие сценарии предполагаемого развития климата на Земле (правда, не все ученые разделяют эту точку зрения). Ко всеобщему потеплению растения при­способиться еще могут, как и вообще сельское хозяйство, но к резкому изменению высокой температуры на низкую - несомненно, нет.

Исследователи предполагают, что драматические изменения кли­мата могут быть вызваны пертурбациями в атлантических течениях. В Атлантике в районе Исландии- Гренландии вращается, можно ска­зать, «тепловой вал». Поверхностный поток, несущий в 20 раз больше воды, чем все реки Земли, - известный Гольфстрим, - в этом месте остывает окончательно, поворачивает вниз и течет на юг. Там вода, нагреваясь, всплывает вверх и снова течет на север, неся с собой ог­ромное количество тепла.

По мнению ученых, океан чрезвычайно чувствителен к изменениям климата. Например, циркуляция Гольфстрима может остановиться, если на каком-либо участке его пути, предположим, остывшая вода Гольфстрима не сможет, как обычно, нырнуть на севере ко дну из-за того, что ее разбавит пресная вода растаявших ледников, и она потеряет соленость и станет легче, - а это может случиться при потеплении кли­мата. Тогда "машина" для переноса тепла на север остановится. Европа по климату превратится в Аляску, и это будет продолжаться до тех пор, пока северный конец Гольфстрима не станет опять солонее.

Только в последние 10 000 лет не было помех в установившемся климате и он оказался стабильным. Но никто не знает причин этого!

Поскольку мы не знаем, почему мы в таких исключительных ста­бильных условиях живем, мы не должны рисковать нарушить равно­весие климата, дать ему толчок своими «парниковыми газами».


Потребление энергии и среда нашего обитания

Последнее столетие непременно войдет в историю как эпоха стре­мительного роста городов, количества грузовых и легковых автомоби­лей, интенсивного строительства новых дорог и расширения авто­страд, освоения воздушного, а затем и космического пространств, соз­дания творящей чудеса микроэлектронной и компьютерной техники и многого другого, чего не мог себе представить самый образованный человек не такого уж далекого прошлого - человек времен Петра Первого. Вместе с тем это была эпоха дешевой энергии. Многие из нас помнят, как не так давно воздвигали громадные дома, не заботясь о их теплоизоляции, как строили гиганты-заводы без надлежащего учета экономии энергии.

Стало привычным пользоваться благами энергии: нажимая кноп­ку, мы получаем свет, звук, телевизионное изображение, тепло, холод и кондиционированный воздух, поворачивая кран, мы имеем холод­ную и горячую воду, не осознавая того, что на это расходуется не так уж мало энергии: достаточно представить, как трудно поднять всего лишь одно ведро воды хотя бы на второй этаж, не говоря о более вы­соких. Нажимая кнопку, мы имеем и другую сторону медали; затоп­ленные большие площади полезных земель, затопленные села и даже города, громадные горы отходов, кислотные дожди, загрязнение при­родной среды нефтью и отходами нефтяной и газовой промышленно­сти, аэрозоли в атмосфере, углекислый газ и смог, радиоактивные от­ходы и т.п.

Описание мрачной картины последствий производства энергии можно было бы продолжить. Но и без того понятно: оберегая энергию, мы сохраняем природную среду нашего обитания. Несомненно, береж­ное отношение к энергии касается не только семейного бюджета - оно непосредственно связано с дальнейшим развитием цивилизации. Та­кое отношение должно прививаться каждому еще в раннем возрасте. Им должны руководствоваться не только профессионалы-экологи и энергетики, но буквально все люди вне зависимости от профессии и занятий.

Проблемы производства энергии и ее сбережения не новы: ими занимались всегда и в первую очередь, конечно, ученые. Однако толь­ко сравнительно недавно, начиная с 1974 г., на государственном уров­не начали осознавать, что эпоха дешевой энергии завершается. На­помним, что в 1974 г. после введения арабскими странами эмбарго на продажу важнейшего энергоносителя - нефти последовало шести­кратное увеличение цен на нее. В 1973 г. США платили всего 2 долл. за баррель иностранной нефти (1 баррель равен 158,99 л). А 1981 г. принес еще один резкий подъем цены: один баррель нефти уже стоил 37 долл. Может показаться, что такое повышение цены имеет полити­ческую окраску, с чем нельзя не согласиться. Но в данном случае за политикой кроется реальная экономика: США, многие страны Запад­ной Европы и Японии потребляют гораздо больше энергии, чем полу­чают из собственных источников, и сокращение поставки энергоноси­телей повлекло бы остановку многих промышленных предприятий.

Приведенный пример нельзя рассматривать как крупномасштаб­ный энергетический кризис. Это всего лишь результат географическо­го и политического раздела производителей энергоносителей и их по­требителей. Но данный пример заставляет не только задуматься над проблемами экономного производства энергии и экономном ее по­треблении, но и искать новые способы получения энергии, которые приносили бы минимальный ущерб окружающей среде. Только при рациональном применении ископаемых энергоносителей (нефти, газа, угля) и разумном сочетании их с нетрадиционными источниками (источниками энергии приливов ветра, солнца, геотермального тепла и других) можно надолго сохранить хрупкое равновесие в природе - среде нашего обитания.

Сложная проблема производства энергии и сохранения окружаю­щей среды волнует всех людей и в первую очередь специалистов и ученых, которые предлагают разнообразные способы ее решения. Один из способов предложили ученые США. В штате Нью-Йорк ор­ганизована экспериментальная ферма, на которой выращивают гиб­ридную иву, специально выведенную для того, чтобы служить топли­вом для электростанций. "Энергетическая" ива не похожа ни на одну из естественных разновидностей, это плотный куст с гибкими ветка­ми, длина которых за год увеличивается почти на 3,5 м. Большая ско­рость роста - основная особенность гибрида. За год такой лес произ­водит в 5- 10 раз больше древесины, чем любой природный лес. Со­бирать урожай прутьев можно каждые три года на протяжении 20 лет. Для сжигания ветки рубят на куски длиной 5 см. Хотя такое топливо обходится не дешевле угля (с учетом того, что на ТЭЦ при­ходится заменять угольные топки новыми, специально сконструиро­ванными), зато дым от ивовых дров гораздо менее токсичен. Он со­держит меньше окислов серы и азота. Кроме того, если при сжигании нефти, угля и газа выпускается в атмосферу углекислый газ, который был давно похоронен в горных пластах и исключен из атмосферы, то сжигание дров высвобождает то количество углекислого газа, которое растения поглотили из атмосферы за прошлые три года и снова по­глотят к новому урожаю. Поэтому парниковый эффект не увеличива­ется. В Западной Европе такие леса уже занимают около 20 тыс. гек­таров. В США имеется 80 млн. гектаров брошенной земли, так что есть где развернуть энергетическое лесоводство.

Радиоактивное воздействие на биосферу

В текущем столетии в связи с активной деятельностью человека, связанной с производством ядерного оружия и бурным развитием атомной энергетики, появился новый вид воздействия на биосферу " радиоактивный. Если раньше радиоактивное воздействие можно было считать несущественным: радиоактивные источники были спрятаны природой в относительно недоступных местах для живого мира, то в последнее десятилетие в связи с добычей и обогащением ядерных мате­риалов в крупных масштабах радиоактивное воздействие на биосферу стало представлять серьезную экологическую опасность.

Слова "радиоактивное излучение" "радиоактивность" и "облучение" вошли в жизнь послевоенных поколений и до наших дней неразрывно связаны с первым и увы! кошмарным применением внутриядерной энергии - атомными бомбардировками Хиросимы и Нагасаки. Хотя исход Второй мировой войны был предрешен и япон­ский генералитет уже обсуждал порядок капитуляции перед союзни­ками, Соединенные Штаты совершили варварский акт, продемонст­рировав чудовищную мощь ядерного оружия.

При взрывах атомных бомб более 100 тыс. японцев погибли прак­тически мгновенно, пораженные световой и ударными волнами. Де­сятки тысяч выживших в момент взрыва подверглись действию про­никающих излучений и скончались в течение нескольких дней и не­дель от острой лучевой болезни, вызванной переоблучением и отяго­щенной травмами и обширными ожогами кожи. На этом не закончил­ся список тех, кто погиб от облучения. Точные сведения о числе жертв атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки не опубликова­ны до сих пор. В статьях американских военных специалистов эти данные занижены по причинам, среди которых в первую очередь сле­дует упомянуть политические мотивы. Наиболее полную информа­цию имеют прогрессивные японские организации, проводившие спе­циальные исследования. По их данным, к концу 1946 г. в результате взрывов атомных бомб погибло около 160 тыс. жителей Хиросимы и 70 тыс. жителей Нагасаки. В течение последующих 30 лет (1947-1976 гг.) от лучевой болезни скончалось еще около 90 тыс. человек. По прогнозам в дальнейшем жертвами отдаленных последствий пере­облучения окажутся еще 360 тыс. человек.

Вблизи хиросимского Музея мира на бывшем огромном пустыре, а ныне на краю большого парка прямо под точкой взрыва американ­ской атомной бомбы установлен черный каменный саркофаг с книгой записей имен жертв атомной бомбардировки. Прошло более 50 лет, но ежедневно в ней появляются все новые имена скончавшихся из-за последствий облучения. Сначала умирали жители Хиросимы, нахо­дившиеся в ней в августе-сентябре 1945 г., потом их дети, а теперь дети их детей. По данным профессора Джозефа Ротблата, английского специалиста по радиационной биологии, в Хиросиме за пять лет по­сле взрыва бомбы умерло втрое больше людей, чем при взрыве. Они погибли от совместного действия ожогов, травм и облучения.

Полностью разрушенную первой атомной бомбой Хиросиму на­чали возрождать через несколько лет после взрыва. Спустя 10 лет был построен город прежней величины.

Взрыв одного из четырех блоков Чернобыльской АЭС в ночь на 26 апреля 1986 г. не разрушил ни одного жилого дома и даже не оста­новил сразу работу самой АЭС. Но через 10 лет после этой аварии опустошенные эвакуацией города и деревни прилегающих к Черно­былю районов Украины и Белоруссии по-прежнему остаются пусты­ми. Жить на этой территории, превышающей 1000 кв. км и сильно загрязненной радионуклидами, будет нельзя еще и через 300- 400 лет. Здесь будут работать лишь экологи и генетики, изучая влияние раз­ных уровней хронической радиации на растения и животных. Эконо­мическая "цена" чернобыльской аварии за 10 лет составила, по под­счетам экспертов, около 200 млрд. долл. Но это лишь расходы и поте­ри первого десятилетия.

Прямой эффект чернобыльской аварии был крайне тяжелым. Де­сятки людей погибли от острой лучевой болезни. Многие жители бы­ли переоблучены и их здоровью нанесен существенный ущерб.

В России, на Украине, в Восточной и Западной Европе, США в последние 10 лет не было начато строительство ни одной новой АЭС. Однако продолжали достраивать реакторы, которые были уже близки к завершению. Естественно, что их проекты модифицировались. В СССР в 1989-1990 гг. из-за усилившейся антиядерной пропаганды остановилось и такое строительство, хотя это означало замораживание уже задействованных огромных инвестиций. После распада СССР Россия возобновила работы по вводу в действие реакторов, строи­тельство которых было почти завершено к 1986 г. В 1993 г. был вве­ден в действие четвертый реактор ВВЭР-1000 на Балаклавской АЭС. Возобновились работы по завершению строительства третьего реакто­ра ВВЭР-1000 на Калининской АЭС и пятого реактора РБМК-100 на Курской АЭС.

Армения, лишенная всех источников органического топлива, ре­шила реактивировать Армянскую АЭС, закрытую после землетрясе­ния в 1988 г. Серьезное преобразование этой АЭС, состоящей из двух блоков ВВЭР-440, финансировалось армянской диаспорой. Введение одного из этих реакторов в эксплуатацию в декабре 1995 г. отмеча­лось почти как национальный праздник. Ослабли антиядерные на­строения и в независимой Украине.

В нашем лексиконе появились термины "острая лучевая болезнь", "отдаленные последствия облучения", тревожно звучащее слово "радиация". Раньше эти термины применялись преимущественно в узком круге специалистов, занимающихся разработкой способов ис­пользования атомной энергии в первую очередь для мирных целей. Вряд ли найдется человек, который не слыхал бы об успешном при­менении облучения в терапии опухолей, при стерилизации продуктов питания и медицинских препаратов, для предпосевной стимуляции семян и в других отраслях человеческой деятельности вплоть до кри­миналистики и искусствоведения.

И все-таки у многих, если не у большинства, при слове "радиация" возникает тревожное состояние, иногда называемое атомным синдромом, означающим болезненное состояние психики.

Авария на ЧАЭС - не только разрушение блока, но и взрыв (без преувеличения) всеобщего интереса к проблеме действия излучения на живые организмы, в первую очередь на человека, а также к тому процессу, который называется облучением. В печати, по радио, на телевидении замелькали ранее применявшиеся только в специальной литературе термины - "дозиметрия" и "радиобиология", специальные единицы - рентгены, рады, бэры, а иногда даже такие экзотические, как грэй, зиверт. Большой выброс радиоактивных веществ из аварий­ного блока и в связи с этим возникшая необходимость введения ра­диометрического контроля в районах, прилегающих к 30-километровой эвакуированной зоне, вовлекла в круг практической дозиметрии много лиц, ранее не соприкасавшихся с проблемами ра­диоактивности измерений. Незнание количественных критериев ра­диационной опасности, а также неумелое применение средств защиты привели к ряду ошибочных действий. По этой же причине серь­езными ошибками пестрят многочисленные послеаварийные со­общения.

Один из важных уроков из аварии в Чернобыле состоит в том, что изучение основ дозиметрии ионизирующих излучений и радиацион­ной биологии - неотъемлемый элемент современной цивилизации и культуры. Нам известны многие виды излучений, которые могут взаимодействовать с облучаемой средой, не обязательно вызывая ио­низирующее действие. Одно из них всем хорошо знакомо - вспомним последствия длительного пребывания летом на ярком солнце. Ожог (иногда второй степени!) - следствие переоблучения кожи в резуль­тате воздействия инфракрасного излучения на клетки эпидермиса (верхнего слоя кожи), тогда как загар - воздействие более глубоко проникающего ультрафиолетового излучения на пигмент в составе подкожной клетчатки.

Отмеченное в последние годы ослабление слуха у подростков - следствие акустического переоблучения различного рода аудиотехникой. Причина выявленной в годы Второй мировой войны анемии у операторов мощных радиолокаторов - воздействие чрезвычайно больших доз сверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Одна из существующих в современной биофизике гипотез связывает акселерацию людей в послевоенные годы с переоблучением населения Земли вездесущими радиоволнами.


Энергообеспечение и захоронение ядерных отходов

Жизнь современного общества немыслима без мощных источни­ков энергии. Их немного - гидро-, тепловые и атомные электростан­ции. Использование энергии ветра, солнца, приливов и т.п. пока не получило широкого распространения. Тепловые станции выбрасыва­ют в воздух громадное количество пыли и газов. В них содержатся и радионуклиды, и сера, которая потом возвращается на землю в виде кислотных дождей. Гидроресурсы даже в нашей огромной стране ог­раничены, и к тому же строительство гидростанций в большинстве случаев приводит к нежелательному изменению ландшафта и клима­та, В ближайшее время одним из основных источников энергии оста­нутся атомные электростанции. Они отличаются многими достоинст­вами, в том числе и экологическими, а применение надежной защиты может сделать их достаточно безопасными. Но остается еще один важный вопрос: что делать с радиоактивными отходами? Все радио­активные отходы АЭС, скопившиеся за все время их работы, хранятся на территории станций. В целом действующая на АЭС схема обраще­ния с отходами пока обеспечивает полную безопасность, не оказывает влияния на окружающую среду и соответствует требованиям МАГА­ТЭ. Однако хранилища уже переполняются, требуются их расшире­ние и реконструкция. Кроме того, приходит пора демонтировать станции, отслужившие свой срок. Расчетное время эксплуатации оте­чественных реакторов - 30 лет. С 2000 г. реакторы будут останавли­ваться практически ежегодно. И пока не будет найден простой и де­шевый способ захоронения радиоактивных отходов, говорить о серь­езных перспективах атомной энергетики преждевременно.

Радиоактивное загрязнение Земли началось и возрастало с каж­дым принципиальным шагом, и каждый раз на несколько порядков: после декабря 1942 г., когда итальянский физик Энрико Ферми (1901-1954) запустил первый ядерный реактор, после июня-августа 1945 г. - первого испытания и двух применений ядерного оружия, после августа 1954 г. - первого испытания водородной бомбы, после 1954 г. - пуска первой атомной электростанции в Обнинске; в сен­тябре того же года произошла катастрофа в Кыштыме - вблизи этого уральского города взорвалось хранилище жидких радиоактивных от­ходов. Все население с площади более тысячи квадратных километров было эвакуировано, а зона объявлена заповедником и до сих пор вы­ведена из землепользования. Только чернобыльская катастрофа имеет тот же порядок по величине загрязнения, что кыштымская, но она превосходит по числу пострадавших.

Сегодня ядерная энергия - результат активной человеческой дея­тельности. В 1991 г. в мире работало 412 энергетических блоков, больших ядерных реакторов с общей мощностью 329 ГВт. Эта мощ­ность использовалась примерно на 70%, и за 1992 г. ядерная энергетика произвела 2,004*10¹² кВт*ч, или 21%, всей электроэнергии, производя­щейся в мире. Для этого потребовалось 52 тыс. т. природного урана, обогащенного нечетным изотопом. Цепная реакция в современных ядерных реакторах порождена преимущественно изотопом урана-235. Но уран выгорает в реакторах только на несколько процентов. Ис­пользованное ядерное топливо после некоторого срока хранения пе­рерабатывают: из него извлекают несгораемый уран и образовавшийся в реакторе плутоний, которые снова годны для получения энергии. То, что остается при этой переработке, и называется высокоактивны­ми ядерными отходами. В их составе есть актиноиды, изотопы транс­урановых элементов (все они радиоактивны) и продукты деления урана (радиоактивна часть из них) - всего 38 изотопов с периодами полураспада от 10 млн. до 5 лет.

В настоящее время отходы содержат в специальных хранилищах, где размещаются стальные контейнеры, в которых отходы сплавлены вместе со стекло-минеральной матрицей. Захоронение отходов пока не производится, но проекты захоронения активно разрабатываются.

В последнее время продолжает обсуждаться старая идея физиков-реакторщиков - переработать долгоживущие радиоактивные изотопы в ядра с меньшим временем жизни с помощью ядерных реакций, про­текающих в самих реакторах, если эксплуатировать последние в осо­бом режиме. Казалось бы, чего проще, и никакого дополнительного оборудования не нужно. К сожалению, различие скоростей наработки новых и переработки уже образовавшихся долгоживущих изотопов невелико, и, как показывают расчеты, положительный баланс насту­пит лишь примерно через 500 лет. До этого времени человечество «утонет» в горах радиоактивных отходов. Другими словами, сами се­бя реакторы излечить от радиоактивности не могут.

Радиоактивные шлаки можно изолировать в специальных толсто­стенных могильниках. Беда только в том, что такие захоронения должны быть рассчитаны по крайней мере на сотню тысяч лет безо­пасного хранения. А как предугадать, что может случиться за такой огромный период?

Как бы там ни было, хранилища отработанного ядерного топлива должны располагаться в таких местах, где заведомо исключаются зем­летрясения, смещения или разломы грунтовых пластов и тому подоб­ное. Кроме того, поскольку радиоактивный распад сопровождается разогревом распадающегося вещества, спрятанные в могильнике шла­ки нужно еще и охлаждать. При неправильном режиме хранения мо­жет произойти перегрев и даже взрыв горячих шлаков.

В некоторых странах хранилища особо опасных в экологическом отношении шлаков долгоживущих изотопов располагаются под зем­лей на глубине в несколько сотен метров, в окружении скальных по­род. Контейнеры со шлаками снабжают толстыми антикоррозийными оболочками, многометровыми слоями глины, препятствующей проса­чиванию грунтовых вод. Одно из таких хранилищ строится в Швеции на полукилометровой глубине. Это сложное инженерное сооружение с разнообразной контрольной аппаратурой. Его будут обслуживать 75 специалистов.

Строители говорят, что уверенность в надежности таких сверх­глубоких радиоактивных могильников вселяет в них то, что в Канаде на глубине 430 м обнаружено рудное тело объемом свыше миллиона кубометров с огромным, 55%-ным содержанием урана (обычно руды содержат проценты или даже доли процента этого элемента). Это уникальное рудное образование, возникшее в результате осадочных процессов примерно 1,3 млн. лет назад, окружено слоем глины толщи­ной в разных местах от 5 до 30 м, который действительно накрепко изолировал уран и продукты его распада. На поверхности над рудным телом и в его окрестностях нет никаких следов ни повышения радиоак­тивности, ни увеличения температуры. Однако как будет в других местах и при других условиях?

Кое-где радиоактивные шлаки остекловывают, превращая в проч­ные монолитные блоки. Хранилища снабжаются специальными систе­мами контроля и отвода тепла. В качестве оправдания можно опять сослаться на естественный феномен. В Экваториальной Африке, в Га­боне, около 2 млн. лет назад случилось так, что вода и урановая руда собрались в созданной самой природой каменной чаше внутри скаль­ных пород и в такой пропорции, что получился естественный, «без вся­кого участия человека», атомный реактор, и там в течение некоторого времени, пока не выгорел скопившийся уран, шла цепная реакция де­ления. Образовывался плутоний и те же радиоактивные осколки, как и в наших искусственно созданных атомных котлах. Изотопный анализ воды, почвы и окружающих горных пород показал, что радиоактив­ность осталась замурованной и за 2 млн. прошедших с тех пор лет ее диффузия была незначительной. Это позволяет надеяться, что остеклованные источники радиоактивности в ближайшую сотню тысяч лет то­же останутся наглухо изолированными.

Иногда шлаки замуровывают в глыбы особо прочного бетона, ко­торые сбрасываются в океанские глубины, хотя это далеко не лучший подарок нашим потомкам...

В последнее время всерьез обсуждается возможность забрасывать контейнеры с долгоживущими изотопами с помощью ракет на неви­димую обратную сторону Луны. Вот только как обеспечить стопро­центную гарантию, что все запуски будут успешными, ни одна из ра­кет-носителей не взорвется в земной атмосфере и не засыплет ее смертоносным пеплом? Риск очень велик. Да и вообще мы не знаем, для чего понадобится обратная сторона Луны нашим потомкам.

А радиоактивных шлаков на АЭС образуется немало. Например, в Швеции, энергетика которой на 50% атомная, к 2010 г. накопится примерно 200 тыс. куб. м требующих захоронения радиоактивных отходов. Из них 15% содержат долгоживущие изотопы, не выгорев­шие в атомных реакторах остатки концентрированного ядерного го­рючего, и требуют особо тщательного хранения. Это объем концерт­ного зала и только лишь для одной маленькой Швеции!

Наиболее рациональное место захоронения - недра Земли. Для гарантии радиационной безопасности земной поверхности через мил­лионы лет глубина захоронения должна быть минимум полкилометра. Для большей уверенности лучше расположить отходы еще глубже, но. увы, стоимость горных работ растет быстрее, чем квадрат глубины.

Относительно недавно была высказана идея захоронения высоко­активных ядерных отходов в глубоких скважинах, заполненных лег­коплавкой, инертной, водонепроницаемой средой. Наиболее удачным заполнением скважин может оказаться природная сера. Герметичные капсулы с высокоактивными отходами погружаются до дна скважины, расплавляя серу собственным тепловыделением. Предложенная идея пока не реализована.


Перемены в базисных отраслях промышленности

Некоторое время назад министру целлюлозно-бумажной про­мышленности СССР поручили поставить особо прочный корд для колес тяжелых реактивных самолетов.

Он выдвинул условие:

- Корд сделаем, если целлюлозу будет отмывать самая чистая во­да на нашей планете - байкальская.

Когда обратились за консультацией к науке, один из академиков подтвердил безопасность для природы Байкала этого производства.

Проектировщики будущего завода заверяли: все сделаем, чтобы озеро не пострадало.

За Байкал вступились научные и общественные силы, потому что, несмотря на заверения проектировщиков, озеро страдало от по­строенного на его берегу завода. Угроза Байкалу, в котором сосредо­точена пятая часть мировых запасов пресной воды, всколыхнула всех защитников природы на планете.

Полумеры, срочно принятые на заводе под давлением обществен­ных сил, не могут полностью обезопасить озеро. Строительством за­вода мы переступили границу, за которой природа начинает умирать.

Где предел развитию производства, предел, поставленный самой природой? В 1971 г. вышла книга американского профессора Денниса Медоуза «Пределы роста», написанная им по заказу «Римского клу­ба» - собрания выдающихся ученых для обсуждения злободневных проблем мира.

Медоуз призывает изменить хозяйственную стратегию человече­ства, учесть, что размеры Земли и ее ресурсы ограничены; ее возмож­ности перерабатывать отходы и приносить урожаи тоже не беспре­дельны, К сожалению, многие газеты и журналы сопровождали рецен­зии на книгу Медоуза ироническими заголовками: «Будущее скоро минует нас», «Второе пришествие в 2040 году!». Ученого обвиняли в нарушении социального мира, поскольку усматривали в его прогнозе призыв к ограничению производства, а следовательно, и массовую безработицу (хотя нигде в своей книге он не говорит о «нулевом рос­те»). Но у Медоуза были и более дальновидные, вдумчивые читатели. Именно они после выхода книги организовались в партии «зеленых» и группы охраны природы. Тогда же возник «Гринпис».

Прошло более двадцати лет после выхода книги, и Медоуз полу­чил возможность проверить, какой путь прошло за это время челове­чество. В ту же компьютерную модель, что послужила для первой книги, были заложены данные - за 1990 г., и компьютер нарисовал современный портрет человечества и планеты. В нем, к сожалению, сохранились многие старые черты: миллионы нищенствующих в раз­вивающихся странах, гигантские выбросы промышленности и быто­вые отходы стали еще больше. Но появились и новые штрихи, вселя­ющие оптимизм.