4.2. Экологическое нормирование, контроль и прогнозирование

4.2.1. Понятие «природный ресурс»

Понятие «природный ресурс» условно и приобретает смысл только в течение некоторого отрезка времени, соизмеримого с исторической шкалой времени, протяженностью в несколько тысяч лет, зачастую и короче: протяженностью в сотни или десятки лет. Относительность понятия «биологический природный ресурс» обсуждена выше при анализе степени замкнутости круговоротов веществ в экологических системах.

В прирордопользовании принято следующее определение: ресурсы природные – это тела и силы природы на данном этапе развития, которые использует человек для поддержания своего существования. Природные ресурсы используют в качестве:

• непосредственных предметов потребления (питьевая вода, кислород воздуха, дикорастущие съедобные и лекарственные растения, рыбы и др.);

• средств труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные пути и т.д.);

• предметов труда, из которых производят все изделия (минералы, древесина и др.);

• источников энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых, энергия ветра и т.п.);

• объектов отдыха, оздоровления и других подобных целей.

Вся жизнь и деятельность человека, территориальное расселение и размещение производительных сил зависят от количества, качества и местоположения природных ресурсов.

4.2.2. Классификация природных ресурсов

по признакам исчерпаемости и возобновимости

В основе классификации природных ресурсов лежат несколько признаков: происхождение, виды хозяйственного использования, по заменимости, по исчерпаемости [30,34]. Наибольший интерес для целей обоснования путей рационального природопользования представляет деление природных ресурсов по признаку исчерпаемости. Соответствующая классификация представлена в виде схемы на рис.4.5.

Природные ресурсы, прежде всего исчерпаемые, играли и продолжают играть огромную роль в жизни и экономическом развитии человеческого общества. В результате их извлечения из природы и переработки создан современный материальный мир, функционируют важнейшие отрасли экономики, начиная с добывающей промышленности, удовлетворяются потребительские нужды населения.

Возобновляемость ресурсов природы означает их способность (или неспособность) к самовосстановлению посредством природных циклов или процессов. Исчерпаемость отражает скорость исчерпания. Для исчерпаемых ресурсов характерна высокая скорость исчерпания; для неисчерпаемых – низкая. Таким образом, критерий исчерпаемости носит относительный характер. Поэтому ряд природных ресурсов занимает промежуточное положение по отношению к данному классификационному признаку (см. рис.4.5).

Рис. 4.5. Классификация природных ресурсов

по их исчерпаемости и возобновимости [30]

Полезные ископаемые постоянно образуются в недрах земной коры в результате непрерывно протекающих процессов, но скорости их формирования измеряются по геологической шкале времени, т.е. миллионами, многими сотнями миллионов лет; например, возраст каменных углей насчитывает более 350 млн. лет [34], а интенсивное формирование высококачественных железистых кварцитов в результате химического осадконакопления проходило в докембрийскую эпоху рудообразования: свыше 570 млн. лет назад, при общем возрасте планеты Земля – около 4,5 млрд. лет. Активное же использование полезных ископаемых имеет продолжительность около 100 лет. В течение последних 50 лет многие ресурсы особо активно потребляются. Так согласно прогноза Айерса, опубликованного в Лондоне в 1997 г., к 2040 г. добыча природного газа, нефти, угля станет экономически нецелесообразной, уже сегодня желательно уменьшить использование нефти на 85 %, природного газа – на 70 %, угля – на 20 % [22]. Таким образом, освоение минерального сырья происходит по исторической шкале времени и характеризуется возрастающим объемом изъятия. Поэтому все минеральные ископаемые ресурсы рассматривают в качестве не только исчерпаемых, но и невозобновимых ресурсов.

Особое место занимают почвенно-земельные ресурсы. В естественном природном виде – это материальный базис, на котором происходит жизнедеятельность человеческого общества. Морфологическое устройство поверхности (рельеф) существенно влияет на хозяйственную деятельность, на возможность освоения территории. Однажды нарушенные земли (например, карьерами или искусственной планацией рельефа при крупном промышленном или гражданском строительстве) в своем естественном виде уже не восстанавливаются.

Относительно (не полностью) возобновимые ресурсы хотя и восстанавливаются в исторические отрезки времени, но возобновляемые объемы их значительно меньше объемов хозяйственного потребления. Именно эти виды ресурсов очень уязвимы и требуют особенно тщательного контроля со стороны человека. К относительно возобновимым ресурсам относятся очень дефицитные природные богатства: 1) продуктивные пахотно-пригодные почвы; 2) леса с древостоем спелого возраста; 3) водные ресурсы в региональном аспекте.

Продуктивных пахотно-пригодных почв сравнительно немного, по разным оценкам на 1990 год их площадь не превышала 1,5-2,5 млрд. га [34]. Наиболее продуктивные почвы, относящиеся к первому классу плодородия, занимают, по оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), всего 400 млн. га. Продуктивные гумусовые слои образуются крайне медленно – на формирование 1 мм слоя, например, черноземных почв требуется более 100 лет [32]. В то же время процессами ускоренной эрозии в результате нерационального землепользования за один год может быть разрушено несколько десятков мм верхнего, наиболее ценного пахотного слоя. Согласно [11] возраст некоторых типов почв составляет:

• черноземы и темно-каштановые почвы – не менее 2500-3000 лет;

• светло-каштановые почвы и солонцы – 1000-2000 лет;

• дерново-подзолистые, серые лесные, бурые лесные почвы – 800-1000 лет;

• дерново-каштановые, торфяно-глеевые, горно-луговые, лугово-каштановые почвы – порядка 500-800 лет.

Антропогенное разрушение почв в последние десятилетия происходит особенно интенсивно.

Леса с древостоем спелого возраста, т.е. леса, древостои которых достигли промышленной спелости и пригодны для производства пиловочника и других видов промышленной лесной продукции, пользуются повышенным спросом и поэтому усиленно вырубаются. Для полного восстановления вырубленных лесов необходимо длительное время: 100÷150 лет. Поскольку, прирост биомассы таких лесов невелик, то нормы допустимых рубок должны быть научно обоснованы. При нарушении этого принципа естественного восстановления древесины не происходит.

Запасы пресных вод (см. рис.4.5) сосредоточены неравномерно, и на обширных территориях существует дефицит вод, пригодных для употребления в системах водопользования. Особенно сильно страдают от недостатка воды аридные (зоны полупустынь) и субаридные (зоны пустынь) районы, где нерациональное водопотребление (например, водозабор в объемах, превышающих естественное восстановление вод) сопровождается быстрым, часто катастрофическим истощением водных запасов. Необходим точный учет количества допустимого изъятия водного ресурса по регионам.

Возобновимые ресурсы (см. рис.4.5) – это прежде всего ресурсы растительного и животного мира. И те и другие восстанавливаются довольно быстро (от нескольких месяцев до нескольких лет), объемы естественного возобновления хорошо и точно рассчитываемы. Поэтому можно полностью избежать их истощения при хозяйственном использовании (например, древесины в лесах, травостоя на лугах и пастбищах, диких животных при промысле), если потребление соответствующей биомассы не превышает пределы ежегодного возобновления, при эксплуатации строго ограниченных территорий.

Производными в разряде неисчерпаемых ресурсов (см. рис.4.5) являются климатические ресурсы. Наиболее жесткие требования к климату предъявляют сельское хозяйство, рекреационное и лесное хозяйство, промышленное и гражданское строительство. Обычно под климатическими ресурсами понимают запасы тепла и влаги, которыми располагает конкретная местность или регион. Общее количество тепла, поступающее за год на 1 м² поверхности нашей планеты составляет 3,16·10⁹ Дж [34]. Территориально и по сезонам года тепло распределяется неравномерно, температура воздуха колеблется от –90^оС до +80^оС, хотя средняя для Земли температура воздуха равна примерно +15^оС. Для учета термических ресурсов конкретных территорий используют сумму активных температур – арифметическую сумму всех средних суточных температур, за период, когда эти температуры превышают определенный термический уровень: +5 или +10^оС.

Чтобы сделать вывод о возможности произрастания культуры в изучаемом районе, на первом этапе, необходимо сравнить между собой два показателя: 1) сумму биологических температур, выражающую потребность растения в тепле и 2) сумму активных температур, которая накапливается в данной местности. Первая величина всегда должна быть меньше второй. По запасу температурных ресурсов выделяют термические пояса и подпояса; границы между ними проводят условно – по изолиниям определенных значений сумм активных температур выше +10^оС. Например, наименьшая сумма активных температур в холодном поясе – не выше 1000^о. Холодный пояс занимает обширные пространства на севере Евразии, в Канаде и на Аляске. Наибольшая сумма активных температур в жарком поясе, здесь запасы тепла практически неограничены, они повсюду превышают 8000^о, иногда и более 10000^о. Территориально жаркий пояс занимает наиболее обширные пространства суши земного шара: преобладающая часть Африки, большая часть Южной Америки, Центральная Америка, вся Южная Азия и Аравийский полуостров, Малайский архипелаг и северная половина Австралии.

Суша в целом неплохо обеспечена и атмосферной влагой: на ее поверхность ежегодно выпадает в среднем около 119 тыс. км³ осадков. Но распределяются они еще более неравномерно, чем тепло, и в пространственном, и во временном отношениях. На суше известны районы, получающие ежегодно более 12000 мм осадков и обширные местности, где за год выпадает менее 50-100 мм.

В целях комплексной характеристики агроклиматических ресурсов для ведения сельского хозяйства в России широко употребляют гидротермический коэффициент (ГТК) – отношение суммы осадков за определенный период (месяц, вегетативный период, год) к суммам активных температур за это же время. Его применение основано на эмпирически хорошо подтвержденном допущении: сумма активных температур, уменьшенная в 10 раз, примерно равна величине испаряемости. Следовательно, ГТК отражает связь между выпадающей и испаряющейся влагой. Оценка влагообеспеченности территорий для произрастания сельскохозяйственных культур строится на основании следующей расшифровки ГТК: менее 0,3 – очень сухо; от 0,3 до 0,5 – сухо; от 0,5 до 0,7 – засушливо; от 0,7 до 1,0 – недостаточное увлажнение; 1,0 – равенство прихода и расхода влаги; от 1,0 до 1,5 – достаточное увлажнение; более чем 1,5 – избыточное увлажнение. На основе анализов фактора проводится комплексное агроклиматическое районирование местности. Более подробная информация об изложенном содержится в [34].

В среднем многолетнем выражении и запасы тепла, и объемы выпадающей атмосферной воды довольно постоянны, хотя от года к году могут наблюдаться существенные колебания в обеспечении конкретной территории теплом и влагой. Так как эти ресурсы формируются в определенных звеньях теплового и водного круговоротов, постоянно действующих на планете, запасы тепла и влаги рассматривают как неисчерпаемые в определенных количественных пределах и точно установленных для каждого района.

В целом, водные ресурсы нашей планеты обладают колоссальным объемом – около 1,5 млрд. км³ воды: 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. км³ – пресные воды. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод по разным оценкам колеблются от 41 до 45 тыс. км³ (ресурсы полного речного стока) [34]. Мировое хозяйство в 90 годах ХХ столетия расходовало для своих нужд около 4-4,5 тыс. км³ [32], что составляло примерно 10% от возобновимого водозапаса, и, следовательно, при условии принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Тем более если учесть перспективы опреснения соленых вод. Однако при нарушении принципов рационального природопользования ситуация резко обострена в отдельных регионах, например, на границе Мексики и США [28].

Согласно современным представлениям неисчерпаемые ресурсы являются прекрасным источником производства энергии: солнечная энергия, ветровая, приливная, геотермальная, энергия температурного градиента вод океана. В настоящее время в данном направлении они используются мало из-за технологических трудностей освоения и высокой стоимости производимой энергии. Но если учесть фактор исчерпаемости и эффекты загрязнения, то необходимость исследований и практических разработок в области нетрадиционных источников энергии не вызывает сомнений.

Сегодня основным топливно-энергетическим сырьем являются полезные ископаемые: нефть, каменные и бурые угли, горючий газ, битумные сланцы, уран (точнее U₃O₈). За исключением последнего, данный вид сырья является по сути аккумулятором солнечной энергии (см. рис.3.6) поскольку оно образовалось из фрагментов некогда живых организмов. Высвобождаясь в процессах окисления (горения) эта энергия позволяет людям жить в тепле и производить работу.

Каждый вид топливного сырья обладает определенной теплотворностью. Например, при сгорании 1 т каменного угля выделяется 27,91·10³ МДж энергии, бурого угля – 13,96·10³ МДж; 1 т нефти – 41,87·10³МДж; 1 тыс. м³ газа – 38,84·10³ МДж энергии. Для сопоставления различных видов топлива, а также для сопоставимости самих топливно-энергетических ресурсов введены следующие единицы: 1) тонна условного топлива в угольном эквиваленте (тут в уг. экв.), теплота ее сгорания соответствует теплоте сгорания 1 тонны антрацита – 27,91·10³ МДж; 2) тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте (тут в неф. экв.), имеющая теплоту сгорания 1 тонны нефти – 41,87·10³ МДж.

Отрицательным, с экологических позиций, является то, что при использовании горючего тепла неизбежно образуются такие вещества, как оксиды серы и бенз(а)пирен. Оксиды серы, как отмечено ранее, обусловливают кислотные дожди. Бенз(а)пирен, попадая в ткани живых организмов, способствует формированию раковых новообразований. Каменный уголь содержит в качестве примесей такие радиоактивные элементы как уран, торий, радий. Вместе с дымом они попадают в атмосферу, затем оседают на земную поверхность. По данным ООН годовая коллективная доза радиоактивного облучения людей от выбросов от угольных ТЭЦ в 2 раза превышает излучение от всех АЭС. Эти оценки сделаны при условии, что степень очистки выбросов от летучей золы составляет не менее 90%. Поэтому актуально использование нетрадиционных энергоресурсов.

Солнечная энергия – самый крупный энергетический источник для обитателей планеты Земля: общее количество солнечной энергии примерно в 17 000 раз превышает современное потребление энергии мировым хозяйством (см. табл.4.2). Но излишнее отторжение ее в антропогенный канал привело бы к деградации существующих природных экологических систем и к гибели самого человечества. Но плотность солнечного излучения на земной поверхности мала: даже в тропических пустынях днем она равна 5-6 в день, а в умеренном поясе всего 3,4. Ее трудно технически освоить. Полагают, что к 2020 году за счет преобразования солнечной энергии мировые потребности в электроэнергии будут удовлетворены на 15-20%.

Таблица 4.2 содержит данные о иных природных потоках энергии у земной поверхности.

Ветровую энергию используют с прошлых веков в Англии, Голландии, Франции и других странах, но в небольших масштабах. Тем не менее испанская провинция Альбасете полностью обеспечена электроэнергией от ветровых установок. Современные ветросиловые установки создают в Японии, Китае. Общие ресурсы ветровой энергии Земли огромны и составляют около 6,3·10²² Дж/год – см. табл. 4.2, хотя и строго локализованы. Для получения единицы электрической мощности за счет ветровой энергии необходимо в среднем в 4-5 раз больше площади, чем для гелиоустановок [34].

Использование энергии приливных волн морей и океанов основано на преобразовании энергии удара в гравитационную, тепловую и электрическую формы энергии. В мире имеется свыше 25 участков морских побережий с высокими приливами (не менее 7 м высотой) и соответствующей топографией, пригодных для строительства приливных электрических станций (ПЭС) [34].

Сейчас в мире действуют 2 ПЭС – в России (Кислогубская) и во Франции, в устье Гаронны.

Таблица 4.2

Потоки энергии у земной поверхности и годовой ресурс (расход) отдельных видов энергии [15]

Виды мощности	Мощность		Годовой ресурс, Дж
	ТВт	Доля
Мощность солнечного излучения (с.и.)	1,7·105	1,0	5,36·1024
Поглощение с.и. атмосферой и земной поверхностью	105	0,69	3,15·1024
Поглощение с.и. земной поверхностью	8·104	0,46	2,52·1024
Расход с.и. на испарение	4·104	0,24	1,26·1024
Явные турбулентные потоки тепла	~104	0,07	3,15·1023
Перенос тепла с экватора к полюсам: атмосферой	3·103	0,02	9,45·1022
океаном	2·103	0,01	6,3·1022
Поглощение с.и. сушей	2·104	0,12	6,3·1023
Мощность испарения: сушей (эвапотранспирация)	5·103	0,03	1,6·1023
растениями (транспирация)	3·103	0,02	9,45·1022
Ветровая мощность (мощность диссипации ветровой энергии)	2·103	0,01	6,3·1022
Мощность океанских волн (мощность волновой энергии)	103	6·10-3	3,15·1022
Мощность фотосинтеза	102	6·10-4	3,15·1021
Гравитационная мощность падения всех осадков	102	6·10-4	3,15·1021
Гидромощность рек (падение стока всех рек с высоты 300 м)	3	2·10-5	9,45·1019
Другие виды возобновимых мощностей: геотермальная	30	0,02	9,45·1020
вулканов и гейзеров	0,3	2·10-6	9,45·1018
приливная	1	6·10-6	3,15·1019
лунного света, падающего на Землю	0,5	3·10-6	1,6·1019
Современное мировое энергопотребление человечества	10	6·10-3	3,15·1020
Антропогенное усиление парникового эффекта	103	0,6	–

Примечание: 1 ТВт = 10¹² Вт.

Геотермальная энергия – внутренняя энергия Земли. Нормальный температурный градиент Земли: 3^о на 100 м глубины. В отдельных местах этот показатель имеет значение до 5^о на 100 м и даже до 1^о на 5 м глубины. Геотермальная энергия с мощностью порядка 30 ТВт образуется в результате перераспределения плотностей вещества и радиоактивного распада в земных недрах [15]. Гравитационное перераспределение масс совместно с частью геотермической энергии генерирует упорядоченные процессы рудообразования в литосфере. Глобальная мощность этих упорядоченных процессов не превосходит 10 ГВт, что на 4 порядка меньше мощности фотосинтеза глобальной биоты [15]. Геотермальные электростанции действуют в Италии, США, Японии, Исландии и др. Всего в мире их насчитывается 188 общей мощностью 4760 МВт. Предполагают, что в будущем основное назначение геотермальной энергии – производство тепла, но при этом необходимо учитывать высокую токсичность термальных вод и химическую агрессивность сопутствующих жидкостей и газов.

Биоконверсионная энергия – энергия, аккумулированная в биомассе. Количество энергии, заключенной в фитомассе лесов мира оценивают величиной 1,8·10¹⁷ Дж [34]. Древесина служила топливом еще с первобытных времен, и до сих пор она (вместе с навозом и прочими отходами сельскохозяйственного производства) дает около 3,6·10¹⁵ Дж энергии, потребляемой главным образом населением развивающихся стран. В процессе разложения отходов (навоза, соломы и т.п.) или органических бытовых отходов целлюлозными анаэробными (обходящимися без кислорода) организмами при участии бактерий метанового брожения образуется биогаз, используемый как топливо. Биогаз – смесь газов примерного состава: метан - 55÷65 %, диоксид углерода - 35÷45 %; примеси азота, водорода, кислорода и сероводорода. В мире эксплуатируется более 8 млн. установок для получения биогаза, в том числе промышленных. В основном это примитивные установки в Китае и Индии, но в последние годы созданы соответствующие установки и в промышленно развитых странах.

Говоря о неисчерпаемости отдельных видов ресурсов, отметим, что из космоса к поверхности Земли направлен непрерывный поток атомов гелия, последний при определенных условиях является источником водорода. Водород является перспективным сырьем для транспортного топлива и теплоэнергетики.

Для современного общества все большее значение имеет такой комбинированный ресурс, объединяющий элементы и свойства исчерпаемых и неисчерпаемых природных ресурсов, как биоразнообразие (см. рис.4.5). По оценкам биологов, в настоящее время на Земле насчитывается до 30 млн. различных биологических видов [30]. Биоразнообразие является важнейшим источником генетической информации, используемой в различных областях; в том числе в медицине, при производстве натуральных пестицидов, селекции и генетической модификации растений и животных в сельском хозяйстве и т.д. Сокращение видового разнооборазия – одна из наиболее острых глобальных экологических проблем. Задачей современного экономического развития является сохранение и поддержание биоразнообразия в качестве комплексного природного ресурса. Последнее нашло отражение в материалах КОСР-2, в «Конвенции по биологическому разнообразию» [23].

Другим примером комплексного ресурса, также приобретшего ключевое значение для современного индустриального общества, служит ассимиляционный (потенциал) – ресурс отдельных экосистем и биосферы в целом. Ассимиляционный потенциал – это свойство отдельных природных систем и биосферы в целом «принимать» различные виды загрязнений и отходов, поглощать их и превращать в безопасные, подчас полезные формы. В этом смысле ассимиляционный потенциал биосферы можно рассматривать в качестве важнейшего естественного ресурса, имеющего свойства, сходные с запасами древесного сырья или месторождениями полезных ископаемых.

Ассимиляционный ресурс представлен, прежде всего, бактериями и может быть использован для получения металлов. Например, существуют бактерии, способные выщелачивать металлы из руд, называемые хемолитотрофными, т.е. буквально «поедающие скалы». Хемолитотрофные бактерии при умеренных температурах (+5 ÷ +80^оС) используют неорганические вещества в качестве окисляемых субстратов – доноров электронов. Окисляемый неорганический субстрат является для этих бактерий и источником энергии, и восстановителем. Такими субстратами могут быть молекулярный водород («водородные» бактерии), оксид углерода (карбоксидобактерии), восстановленные соединения серы (тионовые бактерии), соединения азота (нитрифицирующие бактерии). Окислителем во всех перечисленных случаях является молекулярный кислород. Для получения цветных и благородных металлов используют сульфидные руды. В основе биогеотехнологии извлечения металла из этих руд лежит процесс бактериального окисления сульфидных минералов и элементов с переменной валентностью S(0), S(II), Fe(II), U(IV), Cu(I) в кислой среде, обеспечивающей вскрытие и перевод из нерастворимой сульфидной формы в растворимую сульфатную, что обеспечивает в дальнейшем получение металлов в чистом виде [25]. В настоящее время решены теоретические вопросы биогеотехнологии таких металлов, как медь (Cu), никель (Ni), цинк (Zn), кобальт (Co), кадмий (Cd), мышьяк (As) и некоторых других элементов. Процессы бактериального выщелачивания широко используют для получения меди, урана (U) и золота (Au). В США, например, получают таким образом более 10% меди от общего объема добычи этого металла. В России и ряде других стран успешно развиваются также методы бактериально-химического выщелачивания сложных медных, цинковых, никелевых, медно-цинковых, олово- и золотосодержащих мышьяковистых концентратов. Известны методы микробиологического извлечения металлов из растворов, основанные на использовании особенностей многих микроорганизмов осаждать их. Микробиологические процессы извлечения металлов из растворов состоят из следующих трех стадий: абсорбция металлов на поверхности микробных клеток, поглощение металлов клетками и их химическое превращение. Широко используют способность многих бактерий, водорослей и грибов накапливать неорганические вещества, поглощая их из растворов и сточных вод. С помощью микроорганизмов и водорослей можно извлечь из разбавленных растворов до 100% свинца, ртути, цинка, меди, никеля, кобальта, марганца, хрома, урана и некоторых других элементов, до 96-98% золота и серебра, до 84% платины, 93% селена [25]. Бактериальные полисахариды эффективны для извлечения из растворов радиоактивных элементов, а также меди и кадмия.

Микроорганизмы позволяют вовлечь в переработку огромные запасы бедных и сложных по составу руд и отходов, а также расположенные на глубинах месторождения, обеспечивают комплексное и более полное использование минерального сырья.

Бактерии способствуют растворению соединений серы, в том числе и органических, содержащихся в каменном угле, что делает возможным освобождать богатый серой уголь от этой вредной примеси до сжигания или термической переработки.

Установлено, что с помощью бактерий возможно уменьшение содержания метана в воздухе угольных шахт. Для этой цели используют бактерии, интенсивно окисляющие метан до диоксида углерода и способные развиваться на простых минеральных питательных средах. В условиях угольной шахты такие микроорганизмы за 2-4 недели окисляют до 70% метана.

Перспективно использование микроорганизмов для повышения нефтеотдачи нефтяных месторождений. Решается также задача по организации производства биомассы микроорганизмов для биодеградации токсичных соединений фенолов и производных, гербицидов, пестицидов, ксенобиотиков, а также производства биомассы микроорганизмов для очистки сточных вод производств химико-лесного, металлургического, топливно-энергетического, агропромышленного и других комплексов. Таким образом, одновременно решается задача и охраны окружающей среды и добычи ценных элементов.

Трудно переоценить роль микроорганизмов при создании экозащитной техники и технологии. Биологическая очистка является заключительным этапом природоохранной технологии любого крупномасштабного промышленного производства или жилищного комплекса. В качестве примера рассмотрим механизм биологической очистки вод. Биологическая очисткавод – метод очистки бытовых и промышленных сточных вод, основанный на способности организмов, главным образомбактерий, к разрушению (минерализации) загрязнений органического происхождения.Аэробная(с участием кислорода воздуха) минерализация протекает на полях орошения, полях фильтрации, в биологических прудах, каналах, биофильтрах и специальных емкостях – аэротенках. Здесь имеет место окисление органических веществ в процессе дыхания микроорганизмов, накапливающийся в результате распада белков (например в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий) на первом этапе аммиак в дальнейшем бактерии-нитрификаторы окисляют до нитритов и нитратов. Для интенсификации очистки используютактивный ил, получаемый продуванием природного ила воздухом, что приводит к усиленному размножениюбактерий и простейших. Бактерии разлагают растворенные вещества, апростейшиеудаляют тонкие взвеси и поедают бактерий (в том числе патогенных). Прианаэробной очистке(без доступа кислорода),минерализации, используют метантенки – железобетонные емкости, в которых происходит процесс сбраживания органических загрязнений при помощи метанообразующих бактерий. Приполной биологической очисткепроисходит удаление окисляемых веществ, увеличивается прозрачность воды, снижается ее зараженность патогенными бактериями. Для разложения и обезвреживания «негниющих» синтетических веществ используют специальные культуры микроорганизмов (штаммы), полученные путем искусственно вызванных мутаций. При биологической очистке также используют способность некоторых организмов накапливать (концентрировать) те или иные вещества, например, железобактерии накапливают железо и марганец, многиемоллюскиочищают воду от тонких взвесей и т.д.

Подводя итог, отметим: исчерпаемость и возобновимость природных ресурсов необходимо учитывать при разработке стратегии рационального природопользования. Для биологических ресурсов первоочередное значение имеет разработка рациональных норм пользования (потребления), способствующих их естественному воспроизводству. В лесном хозяйстве – это нормы непрерывного лесопользования (в нашей стране их утверждают в виде ежегодно устанавливаемых показателей расчетной лесосеки); в рыбном хозяйстве – квоты на добычу рыбы; в водном хозяйстве – лимиты водопотребления и водоотведения; в охотничьем хозяйстве – нормы отстрела промысловых животных и т.п.

Другой отличительной особенностью большинства природных ресурсов является то, что их использование жестко лимитировано во времени. Уровень потребления сегодня предопределяет возможность удовлетворения потребностей в будущем. Так, переруб расчетной лесосеки в текущем году означает, что в следующие годы потребности в древесине будут удовлетворяться на суженной основе, если только последствия перерубов не будут компенсированы природовосстановительными мероприятиями.

Еще более отчетливо столкновение сегодняшних и будущих интересов человечества наблюдается при разработке месторождений полезных ископаемых, которые на естественной основе не возобновляются в обозримом периоде, в историческом масштабе. Глубоко конфликтным является и использование ассимиляционного потенциала биосферы. Во всех ситуациях необходимо согласование текущих и будущих потребностей и выработка соответствующей экологической политики.

Информацию о территориальном размещении конкретных природных ресурсов и их запасах в мире и по отдельным регионам можно получить, ознакомившись с работой [34], или изучая материалы периодических научных изданий, например: «География и природные ресурсы», «Природа и ресурсы», «Известия русского географического общества» и др. В этих изданиях также можно найти сведения о современных тенденциях в организации рационального природопользования.