Реферат: Тенденции развития современного естествознания
В биосфере — системе, где в процессе длительного миллионолетнего развития формировались сбалансированные биохимические, геофизические и геохимические процессы саморегуляции, самоочистки и самовозобновления — появилась подсистема, созданная человеком, который очень быстро забрал на себя потоки энергии, необходимые многим другим подсистемам, и это нанесло последним непоправимый вред.
В ноосфере (антропогенной подсистеме) технико-экономический прогресс начал заменять эволюцию. Эта подсистема, как свидетельствует жизнь последних десятилетий, развивается агрессивно, без координирующих обратных связей и учета экологических законов, развивается по схеме не компенсатора, а усилителя, и не ориентирована на экологически сбалансированное развитие. Все чаще возникает эколого-экономическая нестабильность в разных регионах планеты, а это провоцирует политические дестабилизации, возникновение локальных, региональных и глобальных конфликтов. Однако сегодня стало ясно, что наступление техносферы сопровождается такими изменениями природной среды, которые уже начали угрожать самому существованию человека на Земле. Происходит ускоренное разрушение основных, жизненно важных участков биосферы, которое прогрессирует и уже способно привести к ее полной деградации и гибели, что автоматически означает гибель человечества, поскольку люди не могут существовать в другой среде, чем та, в которой они появились и существуют. Следовательно, все активнее двигая вперед «технический прогресс», человечество лишь ухудшает общую ситуацию в биосфере и свое собственное положение в ней. Следовательно, необходимо обратить внимание на гармонизацию дальнейшего развития общества в сторону учета экологических факторов и разработки программ защиты национальной природной среды от воздействия любого вида человеческой деятельности. [1, с.132-135]
2. Химические процессы и энергетика
В настоящее время трудно переоценить развитие различных отраслей химической промышленности, как и достижений химической науки. Химизация народного хозяйства неотъемлема от технического прогресса, тесно связана с ним. В мире выходит более 7000 научных журналов, публикующих новые научные материалы по химии. В среднем за год выходит более 100000 статей. Совершенствование химических производств, выпускающих самую разнообразную продукцию, обусловило ускоренное развитие химической промышленности за последние 30-40 лет. За последние 70 лет созданы новые отрасли промышленности: в частности синтетического каучука, химических волокон и пластмасс, минеральных удобрений, средств защиты растений, витаминов, антибиотиков и др. Многие полимеры и резина широко применяются при изготовлении различных деталей машин. Нефть, уголь, природный газ, вода, древесина и др. являются важнейшими источниками сырья для химической промышленности.
Химизация народного хозяйства является одним из направлений технического прогресса, способствует интенсификации и ускоренному развитию промышленности и сельского хозяйства. Нет ни одной отрасли промышленности, где бы не использовались продукты переработки нефти и природного газа. Производственные мощности нефтехимических и химических производств выросли во много раз. Кроме того, появилось много новых технологических процессов, предназначенных для крупнотоннажных производств, а бурный рост полимеров явился стимулом ускоренного развития нефтехимии, которая наряду с энергетикой, металлургией и машиностроением обеспечивает технический прогресс многих отраслей промышленности.
Особенностью химической промышленности является производство большого ассортимента разнообразной продукции. Только путем переработки бензола можно получить гексахлоран, хлорбензол, бензолсульфохлорид, нитробензол, фенол и др. Современная химия отличается разнообразием путей синтеза. На одну технологическую схему приходится от 20 до 80 теоретических схем. При этом ведется постоянное совершенствование всех существующих схем технологических процессов. Одновременно ведется постоянная разработка технологических методов, обеспечивающих защиту окружающей среды от загрязнения промышленными химическими выбросами. Большую роль в этом играет создание и внедрение безотходно технологии получения сырья, полупродуктов и готовой продукции. Сохранение чистоты окружающей среды — большая социальная проблема, связанная с сохранением здоровья людей. В то же время она сочетается с важной экономической задачей — утилизацией и возвращением в производство ценных продуктов, сырья, материалов и воды. Необходимо создать такие процессы, оборудование, технологические схемы, которые бы исключили загрязнение окружающей среды. Изменение технологии должно идти по пути уменьшения количества выбросов и отходов, сокращения затрат на очистку газов и воды, циркулирующих в производственных системах, быть предприятиями комплексного использования сырья, работающими без отходов. Для создания безотходного промышленного производства в масштабе всей страны необходимы научно-технические основы планирования и проектирования региональных территориально-промышленных комплексов, в которых отходы одних предприятий могли бы служить сырьем для других. Внедрение таких комплексов требует перестройки связей между предприятиями, и отраслями народного хозяйства, больших затрат. На базе имеющихся научных и реализованных на практике разработок уже сегодня возможно создание региональных производственно-хозяйственных систем с высоким уровнем замкнутости при использовании материальных ресурсов.
Химические процессы могут быть легко автоматизированы и оптимизированы. Поэтому в ближайшем будущем автоматизированные системы управления технологическими процессами, компьютеры для постановки экспериментов, автоматизация и рационализация информационного поиска станут обычным явлением.
Химические процессы требуют меньше затрат, чем другие процессы, и отличаются высокой производительностью. Не осуществляются сейчас в производственных условиях синтезы химических веществе использованием магнитных полей высоких напряжений. Эти синтезы, как и электросинтезы, требуют еще изучения. Уже сегодня проводят испытания некоторых реакций восстановления, окисления углеводородов, получения металлоорганических соединений с участием металла электрода, анодного фторирования, получения диметилсебацината пропиленоксида для производств; пластмасс и искусственных волокон, электрохимического инициирования полимеризации и др.
Последние из перечисленных процессов представляют большой интерес для возможной защиты металлов от коррозии, так как полимерные соединения можно наносить на поверхность металлов.
Исключительно большая роль принадлежит химии в создании синтетических пищевых продуктов. Некоторые из них уже сегодня можно получить в лабораторных условиях. Раскрытие тайн химической формы движения материи будет способствовать развитию химической промышленности. [3, с.8-10]
Важнейшей стороной проблемы взаимодействия энергетики и окружающей среды в новых условиях является все более возрастающее обратное влияние — определяющая роль условий окружающей среды в решении практических задач энергетики (выбор типа энергетических установок, дислокации предприятий, выбор единичных мощностей энергетического оборудования и др.).
Таким образом, на современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды является весьма многосторонней, находится на острие научно-технической мысли и требует особого внимания. Большое число разнородных исследований по определению отдельных воздействий энергетических объектов на реки, на чистоту воздуха в городах, на растительность и т. п. выполняется гидрологами, климатологами, географами, геологами, биологами и др. Хотя значительное число исследований отдельных вопросов не могло дать общей характеристики состояния проблемы, накопление объема материалов способствовало подготовке качественно нового этапа подхода к ее рассмотрению.
Современная энергетика состоит из крупных объединений, обладающих высокой концентрацией производства энергии, централизацией ее распределения, широкими возможностями взаимозаменяемости энергетических ресурсов и развитыми внутренними и внешними связями. Эти черты придают энергетике признаки больших систем, для изучения которых на современном уровне знаний продуктивно используется системный анализ. Развитие энергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, паров и твердых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твердых, жидких и газообразных токсичных веществ). В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты. Многообразие структур, свойств и явлений, существующее как единое целое с развитыми внутренними и внешними связями, позволяет характеризовать окружающую среду как сложную большую систему. С точки зрения человека основной целью этой большой системы является обеспечение равновесного, или близкого к нему, функционирования.
Очевидно, что задачи развития энергетики и сохранения равновесного естественного функционирования природной среды заключают объективное противоречие. Взаимодействие энергетики с окружающей средой происходит на всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добычи, переработки, транспортировки, преобразования и использования энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафт литосферы, потреблением и загрязнением вод морей, рек, озер, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, твердых, жидких и газообразных веществ во все среды, так и использованием электрической и тепловой энергии от общих сетей и автономных источников. Современный этап проблемы взаимодействия энергетики с окружающей средой следует рассматривать как результат сложного исторического развития этих взаимодействующих больших систем. При этом имеют место принципиальные различия в их развитии: коренные изменения в природной среде происходят в геологической шкале времени, а изменения масштабов развития энергетики — в исторически краткие отрезки времени. [4, с.12-13]
3. Сохранение озонового слоя
Определенное влияние на климат нашей планеты оказывает существование в стратосфере на высоте 25—30 км озонового слоя. Озон образуется в верхних слоях атмосферы при реакции молекулярного кислорода с атомарным, являясь продуктом диссоциации молекулярного кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Озоновый слой удивительно тонок. Если бы весь озон, содержащийся в атмосфере, сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку толщиной от 2 мм у экватора до 4 мм у полюсов. Однако и существующее количество озона надежно защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.
Вся жизнь на Земле зависит от энергии Солнца, которая поступает в виде лучей видимого света, длинноволновые (инфракрасные и тепловые) и коротковолновые (ультрафиолетовые). Последние имеют наибольшую энергию и действуют на живую природу. Их действие зависит от длины волн (чем она меньше, тем выше энергия) и проявляется в разрыве молекул белков, неблагоприятных мутаций. До Земли доходит три вида ультрафиолетовых излучений: УФ-А (длина волн 400— 315 нм), УФ-В (315—280 нм) и УФ-С (280 и ниже). Наиболее опасны УФ-В и УФ-С. Вот озоновый шар и защищает нас и всю биосферу от губительного действия коротковолнового ультрафиолетового облучения Солнца.
Газ-озон известен ученым по тому, например, что он образуется во время грозы. Являясь сильнейшим окислителем, этот газ широко применяется в технике (например, для обеззараживания воды). Образовался озон в атмосфере за счет молекул обыкновенного двухатомного кислорода О2 . Энергия коротковолнового ультрафиолетового облучения поглощается О2 и используется им на фотохимическую реакцию образования озона из кислорода. Поэтому до поверхности Земли доходят только длинноволновые облучения УФ-А, от действия которых наш организм уже приспособился защищаться, синтезируя в коже слой темного вещества — меланина (загар).
Основной причиной разрушения озонового слоя является попадание в стратосферу фреонов и оксида азота в результате промышленной деятельности человека. Фреоны — полностью замещенные фторхлорпроизводные углеводородов, широко используются в качестве хладоагентов, распылителей в аэрозольных упаковках, а также получаются как побочные продукты, например при электролизе металлов на графитовых анодах из расплавов фторидов и хлоридов. Наиболее распространены фреон-11 (CFC13 ) и фреон-12 (CF2 C12 ). По имеющимся оценкам в атмосферу с 1958 по 2000 гг. выброшено около 2,9-106 т фреона-11, фреона-12. Оксиды азота попадают в стратосферу, например, при запусках ракет. На высоте озонового слоя молекулы фреонов под действием ультрафиолетового излучения подвергаются разложению с образованием атомарного хлора. Следует отметить, что озон поглощает и некоторую часть, до 20%, инфракрасного излучения Земли, благодаря чему он оказывает, как и углекислый газ, существенное влияние на тепловой баланс планеты.
Ученые обеспокоены тем, что в последние годы резко уменьшился озоновый слой над Антарктидой до такой степени, что образовалась дыра, содержания озона которой на 40—50% меньше обычного. Появляется эта дыра антарктической зимой (с августа по октябрь), а потом уменьшается в размерах. Сегодня констатируется факт, что она не затягивается летом и ее площадь превышает площадь материка Антарктида. В то же время отмечается повышение ультрафиолетового фона в странах; расположенных в южном полушарии ближе к Антарктиде, где врачи констатируют рост заболеваний, вызываемых УФ-облучением (рак кожи, катаракта глаз).
Недавно выявлена озоновая дыра и в Северном полушарии (над Шпицбергеном, правда, меньшая по размерам. Появление и увеличение площади озоновых дыр и уменьшения содержания озона в атмосфере может привести к: уменьшению урожаев сельскохозяйственных культур, заболеванию людей и животных, увеличению опасных мутаций, а с ростом этих факторов и к ликвидации жизни на Земле.
В 1985 году в Монреале правительства большинства стран мира подписали протокол по охране атмосферного озона, где обязали все страны к началу XXI века уменьшить употребление фреонов на 50% с тем, чтобы в дальнейшем совсем отказаться от них. Согласно закону Украины «Об охране окружающей природной среды», все предприятия должны были сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Но даже при выполнении этих требований следует продолжать защищать людей от УФ-излучения, так как хлоруглероды могут сохраняться в атмосфере сотни лет. [5, с.59-61]
Заключение
В начале XXI столетия, когда человечество переживает чрезвычайно сложный период угрожающего разрастания глобального экологического кризиса и необходимо заботиться о ее нейтрализации и ликвидации, переходить к новой политике природопользования и новой философии жизни, Внедрять новые технологии, реализовывать новые программы нужно постепенно, осторожно, с учетом уже допущенных ошибок и возможностей их исправления с использованием мирового опыта. Новое общество обязано принимать далеко идущие решения, которые обеспечивают долгосрочное постоянство развития. В ближайшие 20—30 лет на человечество ожидают огромные трудности, и есть надежда, что они будут преодолены: уже делаются первые попытки предотвратить разрастание экологического кризиса, появляется первый позитивный опыт реализации новой экологической политики, все больше стран переводят проблему охраны природы с ранга сохранения биосферы в ранг самых приоритетных, актуальных, таких, что нуждаются в немедленном решении. Пример этого — всплеск природоохранной активности во всем мире за последние 20 лет — от поражающих докладов Римского клуба и судьбоносных международных экологических форумов до выработки десятков локальных, региональных и международных программ сохранения и возобновления природных ресурсов, ландшафтов, территорий и акваторий, развития экологического воспитания и образования, появление многочисленных экологических материалов в средствах массовой информации, возникновения сотен «зеленых движений» и организаций во всех уголках мира.
С 1990 г. во многих странах мира (с 1991 г. — в Украине) принимаются новые законы об охране окружающей природной среды, ужесточается контроль за соблюдением природоохранного законодательства.
Следовательно, новый подход современной экополитики к проблеме сохранения биосферы и стабильного развития нашего общества, новый взгляд на биосферу базируются на принципах современной и будущей человеческой деятельности: этических и эколого-экономических.
Литература
1. Білявський Г.О., Бутченко Л.І. Основи екології: теорія та практикум. К.: Лібра, 2007. – 368с.
2. Білявський Г.О. та ін. Основи екології. – К.: Либідь, 2008. – 408с.