Грозит ли нам "закат звезды"
В последние годы даже в серьезной литературе нередки предсказания приближающегося "конца мира". Так, в "Вестнике Академии наук" (1998, № 9) появилась статья Е.В. Балацкого "Настанет ли Апокалипсис?". К сожалению, к прогнозам такого рода приходится относиться всерьез. Если не принять меры, "конец мира" вполне возможен уже в 2020–2040 гг.
ПЛАЧУТ ТОЛЬКО БЕДНЫЕ
В 1798 г. Т.Р. Мальтус предположил, что все беды человечества проистекают от того, что рост населения опережает рост средств существования. Его неоднократно критиковали, ссылаясь на постоянное улучшение качества жизни. Но, похоже, Мальтус во многом прав, хотя в его время природные ресурсы казались неисчерпаемыми, и на пороге XXI в., в эпоху глобального загрязнения окружающей среды и истощения ресурсов, его тезис вновь привлек всеобщее внимание.
Все страны хотят жить хорошо. К примеру, как США. Но элементарный расчет показывает, что это невозможно. Сравним годовой доход на душу населения в разных странах. (Автор пользовался справочником "World Almanac. 1996", изданным в США, данные которого могут отличаться от других источников из-за разных методик расчетов, но различия невелики — от силы в 2–3 раза, так что порядок величин, необходимый для оценок, сохраняется.) Данные относятся в основном к 1995 г. Разумеется, с тех пор кое-что изменилось. Доход вырос в ряде стран и заметно уменьшился в России (до "перестройки" он составлял 8,2 тыс. долл. в год, ныне — около 3 тыс.) и других странах бывшего СССР. Однако в целом различие между бедными и богатыми не сокращается, а, наоборот, увеличивается. Его можно оценить в 10–100 раз. Общее же население Азии, Африки и Латинской Америки почти в 10 раз больше населения США, Канады, Западной Европы и Японии вместе взятых. Следовательно, чтобы всем достичь уровня жизни США, нужно увеличить производство по меньшей мере в 100 раз. Таких ресурсов в мире нет. Но зато есть свидетельства, что по производству некоторых видов энергии и продовольствия мы достигли максимума.
Впрочем, главное препятствие на пути к всеобщему благоденствию — нехватка ресурсов.
НЕФТЬ
До 1900 г. нефти было добыто 0,54 млрд баррелей (86,5 млн т), в 1901–1920 гг. — 6,47, в 1921–1940 гг. — 37,24, в 1941–1960 гг. — 73,39, в 1961–1980 гг. — 266,41, в 1981–2000 гг. будет потреблено 445,23, а в 2001–2020 гг. (по прогнозам) — 1081,79. Ее мировые запасы в 1997 г. оценивались в 1016 млрд баррелей, т.е. еще до 2020 г. нефти на Земле не останется. Как и все прогнозы, этот не очень точен. В последнее время появились данные о некотором замедлении роста добычи и потребления нефти, которую всюду, где удается, пытаются заменить газом (его ресурсы оценим далее). Но нас интересуют порядки величин, а с порядками у мало-мальски грамотных прогнозов как правило все в порядке (пусть читатель не судит автора слишком строго за этот каламбур). Удивительно быстро, всего за столетие, промотали бесценное сырье, создававшееся сотни миллионов лет.
Предположим (хотя надежды невелики), что за оставшееся время откроют новые месторождения. Тогда при сохраняющемся росте потребления истощение запасов нефти отложится на 10–20 лет, не больше.
Мы построили очень странную, я бы сказал, дикую цивилизацию, в центре которой стоит автомобиль. Около половины добываемой в мире нефти потребляется в США, причем значительная часть — для получения бензина, дизельного и ракетного топлива. Иными словами, ценнейшее сырье расходуется на то, чтобы богатые американцы разъезжали в роскошных машинах. А ведь из нефти можно получать продукты поценнее бензина.
Несколько слов о недавнем падении цен на нефть. В самом деле, если запасы нефти истощаются, почему же цены на нее упали до 10–12 долл. за баррель, и, по оценкам экспертов, возможно дальнейшее падение. Часто это объясняют теплыми зимами или ее избыточной добычей на Ближнем Востоке. Но есть и другая причина.
С 1992 г. в США действует закон, по которому допустимое содержание токсических веществ в выхлопах автомобилей резко снижено. За нарушение автомобильные фирмы платят огромные штрафы. Особенно жесткие требования предъявляются к бензину — он не должен содержать канцерогенные бензол и конденсированные ароматические углеводороды. (На Горьковском автозаводе мне рассказали о детях, которые изучали бензин в химических кружках и через несколько лет почти все умерли от рака.) Бензин с ароматическими углеводородами получают при каталитическом риформинге нефти. Без них же бензин имеет низкое октановое число и непригоден для автомобильных двигателей. Нужен другой бензин. Как его получить? Заменив каталитический риформинг алкилированием, изомеризацией, синтезом оксигенатов. Но это перестройка всей нефтеперерабатывающей промышленности, на которую только в США, по некоторым оценкам, потребуется около 300 млрд. долл. Поэтому многие высокоразвитые страны (например Япония) пока не решаются принять такой закон. Чтобы уменьшить эту чудовищную сумму, американские нефтедобывающие компании (как правило, объединенные с перерабатывающими) всемерно способствовали снижению себестоимости добычи нефти (до 4–6 долл. за баррель) и повышению уровня ее извлечения из скважин. Проще всего достичь этого при добыче легкой ближневосточной нефти. Поэтому именно ее добыча стремительно возросла, а цена упала. Но в 1999 г. она снова заметно выросла и к концу года превышала 20 долл./баррель.
США предусмотрительно "прибрали к рукам" основные источники нефти. Они потребляют не столько собственную нефть, сколько нефть Ближнего Востока, Мексики, Венесуэлы. Однако и у американцев в недалеком будущем возникнут проблемы в связи с исчерпанием ресурсов нефти.
В России с нефтью не вполне благополучно. В 1988 г. в СССР добывалось 624 млн. т, ныне в России — около 300 млн. т, и добыча сокращается (из-за низкого извлечения, изношенного оборудования и истощения старых месторождений). Есть надежды на новые запасы — в Красноярском крае, Иркутской и Томской областях, но все чаще нам втолковывают, что "второй Тюмени" не будет. Гигантское Самотлорское месторождение, на котором в 1990 г. получено 146 млн. т, в 1997 г. дало всего 15 млн. Воздвигнутый там г. Нижневартовск обречен на вымирание. Сильно преувеличены и перспективы месторождений на Каспии (в основном по политическим причинам). Несмотря на сокращение добычи нефти в России, экспорт ее растет, особенно после 17 августа 1998 г., когда экспортная цена стала ниже мировой.
ГАЗ
Во всех странах сейчас пытаются нефть заменить природным газом, используя его как топливо и сырье для получения синтетических материалов. На химическую переработку (в том числе в жидкое топливо, способное заменить бензин) расходуется всего 2,5% добываемого газа. Остальное идет на отопление и производство электроэнергии. Сегодня всего три завода в мире производят жидкое топливо из природного газа: в Малайзии, Новой Зеландии и Южной Африке.
Природный газ и непосредственно применяют на транспорте. Однако громоздкие баллоны газообразного метана на автомобилях и неудобны, и неэкономичны, а сжижать его (точка сжижения –161,5 °С) дорого. К тому же придется переделывать бензоколонки в газозаправочные станции с компрессорами, т.е., по существу, — в небольшие заводы.
Газа на планете значительно больше, чем нефти, особенно в России. Но и его при продолжающемся росте потребления едва ли хватит до середины ХХI в. Запасы газа оцениваются примерно в 350 трлн. м3 (в том числе разведано 136 трлн. м3 ). При прогнозируемом на 2010 г. мировом потреблении 3,5 трлн. м3 в год разведанные запасы газа иссякнут через 40 лет, т.е. почти одновременно с нефтью. Кроме того, добыча газа с каждым годом обходится все дороже.
Россия природным газом намного богаче, чем другие страны: разведанных запасов около 49 трлн. м3. Но они удивительно быстро расходуются. Я помню, как после войны говорили о "неисчерпаемых запасах" газа в Поволжье. Построили газопровод Саратов-Москва. Сейчас эти "неисчерпаемые запасы" практически исчерпаны, и мы почти весь газ получаем с севера Тюменской области. Свыше 70% добываемого в стране газа приходится на два богатейших месторождения планеты: Уренгойское и Ямбургское. Скоро вступит в строй гигантский газопровод с полуострова Ямал. Но не лучше ли поберечь газ? Ведь цены на него растут. Однако мы торопимся и усиленно его распродаем, не думая о будущем. Очень дорога транспортировка газа по газопроводам. Например, его подача с севера Тюменской области в Киев или Минск обходится вдвое дороже, чем в Москву или Санкт-Петербург (в Западную Европу — еще в два раза дороже).
Есть еще богатый источник природного газа: газогидраты, или соединения метана с водой. Они залегают под океанами и в толщах вечной мерзлоты, а при обычных давлении и температуре быстро разлагаются. Природного газа в газогидратах, видимо, значительно больше, чем в свободном состоянии, однако технологии его добычи из-под дна океана или слоя вечной мерзлоты без серьезного ущерба для окружающей среды пока не разработаны.
ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Каменного угля на Земле гораздо больше, чем нефти и газа. По оценкам специалистов, его запасов может хватить на сотни лет. Однако каменный уголь — экологически грязное топливо, в нем много золы, серы, вредных металлов.
В Китае, например, основной вид топлива — именно каменный уголь. Из-за высокого содержания в нем серы в городах Северного Китая зимой трудно дышать. Из каменного угля можно получать и жидкое топливо для транспорта (его делали в Германии во время Второй мировой войны), но оно обходится очень дорого (450 долл./т), и сейчас его не выпускают. В России заводы по производству жидкого топлива из угля в Ангарске, Салавате, Новочеркасске закрыты из-за нерентабельности.
Теплотворная способность угля ниже, чем нефти и газа, а его добыча значительно дороже. Во многих странах, в том числе и в России, угольные шахты закрываются, ибо уголь в них слишком дорого и трудно добывать. В большинстве стран легко добываемый уголь уже добыт. Журналисты и "зеленые" часто призывают шире использовать возобновляемые источники энергии: солнечную энергию, энергию воды, ветра и т.д. Однако много энергии от них не получишь. Лауреат Нобелевской премии по физике академик П.Л. Капица неоднократно подчеркивал,что солнечная энергия — рассеянная: отдача 1м2 освещенной Солнцем поверхности в средних широтах не более 100 Вт. В статье академика В.А. Легасова ("Природа", 1981, № 2) дан ответ на вопрос: "Целесообразно ли покрыть пустыню Каракумы, где много солнечных дней, самыми дешевыми преобразователями солнечной энергии — алюминиевыми нагревателями?". Оказывается, затраты энергии и загрязнение окружающей среды при производстве необходимого для этого алюминия во много раз больше "выигрыша" от их использования.
В Калифорнии я видел солнечные батареи на крышах домов богатых американцев, используемые для обогрева. Хозяева даже щеголяли своими "экологически чистыми" энергоустановками, не задумываясь над тем, что, во-первых, это очень дорого, во-вторых, там и без того тепло, в-третьих, такой установки хватит от силы на небольшой дом. Конечно, в некоторых условиях (например, в космических аппаратах) солнечная энергия незаменима. Но вряд ли она в обозримом будущем даст более 1% в суммарном мировом производстве энергии. По оценкам специалистов, солнечной энергии хватило бы на всех при населении мира в 200 млн.
Энергия рек использована практически полностью. Расчет на энергию ветра вряд ли оправдан. Видимо, перспективнее делать ставку на энергию морских течений. Единственный реальный сегодня и не имеющий серьезных ограничений в обозримом будущем источник энергии — атомная энергетика. Запасы урана достаточно велики, и атомной энергии хватит еще надолго, даже с учетом роста энергопотребления в ХХI в. Во Франции уже сегодня 78% электроэнергии производится на атомных станциях, в Японии — 33%. При правильном использовании и серьезном отношении атомная энергетика оказывается вне конкуренции и с экологической точки зрения, значительно меньше загрязняя окружающую среду, чем сжигание углеводородов. В частности, суммарная радиоактивность золы каменного угля гораздо выше, чем радиоактивность отработавшего топлива всех атомных электростанций.
Управляемый термоядерный синтез — практически неисчерпаемый и сравнительно дешевый источник энергии. Однако после недавнего приступа оптимизма здесь наступило явное затишье, и физики все дальше отодвигают экономически целесообразное решение этой проблемы (теперь уже не ранее XXII в.). Но даже если проблема получения дешевой энергии будет таким образом решена, при большом энерговыделении неизбежен перегрев приземного слоя атмосферы — парниковый эффект — с серьезными последствиями.
ДЕФИЦИТ ВОДЫ И ПИЩИ
Похоже, человечеству грозит и недостаток пищи. Около 1985 г. производство зерна, мяса, рыбы и ряда других продуктов на душу населения достигло максимума и сейчас уменьшается. Одна из причин неурожаев — нехватка воды. В свою очередь, многие ученые связывают ее с непрерывным в последнее десятилетие повышением температуры из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа. За последние 100 лет средняя температура атмосферы возросла на 0,6 °С. В 1995–1998 гг. наблюдался особенно большой ее рост. Углекислый газ, метан и некоторые другие газы поглощают тепловое излучение и усиливают парниковый эффект. Об этом подробно говорилось в статье М.Н. Изакова ("Экология и жизнь", 1998, № 1). На всемирных экологических форумах в Рио-де-Жанейро (1992 г.) и Киото (1997 г.) всем странам предложено сократить выбросы углекислого газа. Впрочем, по мнению ряда ученых (в частности, недавно скончавшегося академика А.Л. Яншина), рост концентрации углекислого газа в атмосфере благотворно влияет на климат.
Значительно более важный фактор, определяющий дефицит воды в глобальном масштабе (в том числе и на орошение) — резкое увеличение ее расхода на промышленные и бытовые цели. В некоторых районах Индии, Китая, США уровень подземных вод в последние годы из-за этого заметно понизился. В отдельных местах для полива приходится использовать уже не дождевые, а глубоко залегающие ископаемые воды. В районе Пекина уровень подземных вод понизился на 50 м по сравнению с уровнем 50-х годов, и крестьянам запрещают использовать воду подземных источников для полива. Экономические расчеты показывают, что использование воды в городском хозяйстве прибыльнее, чем в сельском хозяйстве. Одна из величайших рек Китая, Хуанхэ, уже не доходит, как прежде, до Желтого моря за исключением отдельных наиболее влажных годов. Крупная река Колорадо в США далеко не каждый год добирается до Тихого океана. Амударья и Сырдарья давно уже не впадают в Аральское море, которое из-за этого почти пересохло. Нехватка воды резко ухудшила экологическую обстановку во многих регионах и вызвала начинающийся продовольственный кризис.
Мировое производство зерна, мяса, рыбы и ряда других продуктов на душу населения непрерывно снижается с 1985 г. Неудивительно, что цены на них растут год от года. По прогнозам, к 2010 г. цены на пшеницу и рис поднимутся в два с лишним раза. В наиболее бедных странах это может вызвать массовый голод. Важная причина нехватки продовольствия — сокращение с 1956 г. пахотных площадей на душу населения из-за эрозии почвы и изъятия плодородных земель на другие цели. В 70-е годы в ряде стран Азии и Америки произошла "зеленая революция", когда урожайность многих культур резко возросла за счет внедрения новых сортов, орошения, применения удобрений и гербицидов. Благодаря этому удалось компенсировать снижение урожая, связанное с уменьшением сельскохозяйственных площадей. Однако в Австралии и Африке этого добиться не удалось — не хватило воды для орошения. Теперь ее явно недостает и в Азии, и в Америке.
Нередки ссылки на то, что, дескать, предел возможностей фотосинтеза для общего производства зеленой массы далеко не достигнут, и у человечества в связи с этим есть радужные перспективы. Но не эффективность фотосинтеза определяет сегодня урожайность, а истощение почв и нехватка воды. Рост производства удобрений уже не сопровождается ростом урожайности.
Резко сократились рыбные запасы. С 1950 г. по 1989 г. мировой улов вырос с 19 до 89 млн. т, после чего прироста уже не было. В результате, за последнее десятилетие потребление рыбы на душу населения сократилось на 11%. Увеличение рыболовецкого флота не ведет к росту улова. Похоже, мы достигли предела, определяемого биологическими законами. По мнению многих специалистов, с 1990 г. мир вступил в новую эпоху — эпоху дефицита природных ресурсов. Запасы продовольствия будут неуклонно сокращаться, а конкуренция между экспортерами пищевой продукции сменится жестокой конкуренцией среди ее импортеров.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Наряду с исчерпанием природных ресурсов все ускоряющийся рост населения планеты создает опасность глобального загрязнения среды обитания, ведущего к непредсказуемым катаклизмам: неведомым ранее болезням, эпидемиям, ухудшению качества воды, пищи и жизни в целом. Этими проблемами много занимался "Римский клуб", объединяющий ряд известных политических деятелей (М.Тэтчер, Дж.Картер и др.) и крупных ученых. В 1992 г. на всемирной экологической конференции в Рио-де-Жанейро представители 143 стран подписали так называемую "Концепцию устойчивого развития" и обязались резко сократить вредные выбросы в атмосферу. Но какова же основная причина, и кто главный виновник загрязнения атмосферы? Согласно статистике, среди всех источников загрязнения на первом месте — выхлопные газы автотранспорта (до 70% всех болезней в городах вызвано ими), на втором — выбросы тепловых электростанций, на третьем — химическая промышленность. (По данным Российской академии наук, атомная промышленность — на 26-м месте.)
Очень опасны диоксины, образующиеся при сжигании мусора, которого, естественно, больше всего в развитых странах. Правда, некоторые из них уже практикуют раздельный сбор и уничтожение разных компонентов мусора, при котором количество образующихся вредных соединений намного меньше.
Сегодня всем ясно, что борьба с загрязнением окружающей среды обойдется человечеству недешево. Даже в самых богатых странах средств на все не хватит. Поэтому ученые должны обозначить приоритеты в этой борьбе с тем, чтобы выделяемые средства не распылялись, а направлялись на самые ответственные участки.
В США это уже поняли и сосредоточили огромные деньги (более 5 млрд. долл.) на разработке очистных устройств — катализаторов — для автомобилей с карбюраторными двигателями. Надо признать, что дышать в их городах в последние годы стало значительно легче. Разумеется, наши ученые знают, как очистить воздух и российских городов. Но это очень дорого, поэтому пока катализаторы на основе платины, добытой в России, очищают воздух в Лос-Анджелесе, Чикаго или Токио. Вскоре США перейдут на несравненно менее вредный бензин без опаснейших канцерогенов — ароматических углеводородов. Нам же придется подождать.
Не менее загрязнены сегодня и гидросфера (прежде всего ядовитыми стоками), и почвы (кислотными дождями и сточными водами, в том числе радиоактивными). Так что не только истощение ресурсов, но и опасное для жизни неустранимое загрязнение окружающей среды — ближайшая перспектива человечества при продолжающемся увеличении населения и безудержном росте производства и потребления, особенно в развитых странах.
ЧИСЛЕННОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ
Стремительно растущая численность населения — самая серьезная проблема Земли. Если бы она стабилизировалась, остальные проблемы решились бы легче и быстрее. Но многочисленные попытки сократить рождаемость не увенчались успехом.
Существует немало прогнозов изменения численности населения планеты на различные промежутки времени. Но их обоснованность и достоверность, мягко говоря, небесспорны. Недавно профессор С.П. Капица предложил новый феноменологический закон роста населения. По его мнению, экспоненциальный рост, продолжавшийся все время существования человечества, сменился более умеренным, так что можно рассчитывать на стабилизацию в начале ХХII в. на уровне 12–13 млрд. Отсюда следует "оптимистический" вывод — Мальтус в очередной раз посрамлен. Увы, даже если допустить справедливость этой схемы, нет никакой уверенности в том, что сырье и пища не кончатся раньше, чем будет достигнут этот новый "замечательный предел", иначе говоря, что человечеству при современных уровне и структуре потребления удастся встретить ХХII в.
НЕОБХОДИМОСТЬ ОГРАНИЧЕНИЙ
Мне не раз доводилось слышать историю о "золотом миллиарде". Самые богатые страны с численностью населения около 1 млрд., обеспечив себя природными ресурсами (в значительной мере за счет других стран) и очистив "свою" окружающую среду, "забывают" об остальных 5 млрд. — на всех ресурсов все равно не хватит.
Что же делать при этом не столь богатым странам? Представляется, что новой глобальной стратегией выживания должно стать разумное ограничение потребления.
Следует, например, отказаться от использования индивидуальных автомобилей. Этот тезис вызывает резкие возражения, особенно у автовладельцев, но, как ни заманчиво каждому иметь свой автомобиль, в мире на это не хватит ресурсов, а если бы это произошло, человечество просто-напросто задохнулось бы. Альтернативой могли бы стать велосипеды и другие экологически чистые транспортные средства.
По оценкам специалистов, в США на кондиционирование воздуха в летнее время расходуется столько же электроэнергии, сколько на все нужды потребляется в Китае — стране с населением 1200 млн. Конечно, во многих районах США летом очень жарко и влажно. Но не стоит ли для экономии энергии на лето переезжать в другие места, где не так жарко?
Уже говорилось о вреде диоксинов, образующихся при сжигании мусора. Если раньше мусор состоял в основном из пищевых отходов, бумаги, тряпья, то сейчас это преимущественно пластиковая тара. Уменьшить выброс диоксинов не так уж сложно — для этого надо лишь разумнее относится к выбору упаковки многих продуктов.
Еще один пример. Всем известно, что деревья — "легкие" планеты (по оценкам специалистов, леса бассейна Амазонки дают треть атмосферного кислорода). Между тем их нещадно вырубают, в том числе и для производства бумаги. А ведь ее потребление нетрудно резко сократить (в мире выпускается огромное количество ненужной бумажной рекламы, одноразовой бумажной посуды и т.п.).
Мир сегодня стремительно приближается к кризису, связанному с перенаселенностью, исчерпанием природных ресурсов и загрязнением окружающей среды. Он вполне может прийтись на середину ХХI в. Приведет ли это к глобальным катаклизмам: ядерной войне, полному истощению озонового слоя, всемирной эпидемии СПИДа или других неведомых прежде болезней либо сведется к разрастанию локальных конфликтов, характерных прежде всего для стран с низким уровнем жизни, — сегодня на этот вопрос ответить невозможно. Но не задумываться об этом всем — и богатым, и бедным — преступно.
ЧТО ДЕЛАТЬ?
Изложенную в статье позицию многие сочтут неоправданно пессимистичной и даже алармистской. Но важно не придумать название, а предложить выход. Конечно, мы верим во всемогущество науки. Однако не слишком ли сложна задача, стоящая перед ней, и не слишком ли мало времени отведено для ее решения? Ведь спасительные открытия должны быть совершены в ближайшие 10–20 лет, не требовать от общества слишком больших затрат для реализации и быстро дать глобальный эффект.
Столь модная ныне концепция устойчивого развития, используемая все чаще как безотказное оружие в политических баталиях, несмотря на все усилия многочисленных ее адептов, представляется слишком неконкретной, чтобы всерьез говорить о ней как о спасении цивилизации. Конкретных предложений высказывалось тоже немало, но все они воспринимаются мировым сообществом крайне сдержанно.
Не вызывает сомнений одно: рыночная экономика в принципе неспособна решить возникшие проблемы, ибо по своей сути ориентирована на неограниченное удовлетворение спроса. А нам, похоже, предстоит смириться с сознательными ограничениями. Глобальная стратегия должна быть направлена не на постоянно увеличивающийся рост потребления, а на разумное его ограничение и перераспределение.
Среди мировых экологических проблем необходимо выбрать главные, ибо одновременно очистить воздух, воды и почвы не удастся — слишком дорого. Надо договариваться всем странам (и богатым, и бедным), на чем следует сосредоточиться в первую очередь. Безусловно, приоритетным направлением в этом смысле остаются безотходные технологии (на них экономить — преступление перед человечеством).
Непростые задачи стоят и перед гуманитариями. Академик Н.Н. Моисеев не раз подчеркивал, что будущее мира немыслимо без новой морали. Принцип "не навреди себе и ближнему" должен быть дополнен: "веди себя так, чтобы потомкам было лучше, чем тебе". Иначе не выжить! А так, как живем мы, действительно дальше жить нельзя!
Список использованной литературы:
Журнал "Экология и жизнь". Статья О.В. Крылова, доктор химических наук.