1407

1990-е годы способствовали пониманию человечеством необходимости управления состоянием окружающей среды. Все более очевидным становится необходимость поиска новых путей и подходов к минимизации антропогенного воздействия. Основным из путей сокращения техногенного воздействия

вразвитых странах мира стало развитие экологически эффективного бизнеса и экологического менеджмента. В 1992 году

вРио-де-Жанейро конференция Организации объединенных наций приняла программный документ – «Повестку дня на ХХI век», в которой провозглашено стремление мирового сообщества перейти на модель устойчивого развития, гарантирующую сокращение техногенного воздействия на окружающую среду до «экологически приемлемого предела, определяемого способностью биосферы справляться с возмущениями».

Стратегия устойчивого эколого-экономического развития предполагает отказ от экстенсивного экономического роста, базировавшегося на представлении о неисчерпаемости природных ресурсов и неограниченности возможностей природной среды,

к самовосстановлению по принципу «максимального эффекта с минимальными затратами» [6].

Интенсивное развитие предполагает наиболее эффективное применение имеющихся видов сырья и энергии. Экономное, хозяйственное использование природных ресурсов включает:

–всемерную рационализацию производства;

–его комплексность;

–минимизацию отходов;

–ликвидацию потерь;

–широкое применение вторичного сырья.

Задачи сохранения окружающей среды при интенсивном развитии решаются путем, с одной стороны, совершенствования технологии и сокращения выбросов, с другой стороны, всемерной очистки от загрязнения, сведения к минимуму возможного ущерба, наносимого здоровью людей средствами производства.

Биосфера представляет собой замкнутую и уравновешенную систему, которая сама себя поддерживает. Примером может

31

служить любая биологическая система (экосистема леса). Вмешательство человека в биосферные системы нарушает их сбалансированность и внутренние связи.

Современное промышленное производство не имеет замкнутого характера, это открытая система. В нее поступает масса природных материалов (уголь, нефть, руда, строительные материалы, сельскохозяйственное и лесное сырье, вода, воздух). Вся масса материалов проходит одну или несколько стадий обработки и затем в виде конечного продукта выходит из системы и поступает в потребление. На всех стадиях ее обработки из системы выбрасываются отходы – пустая порода, шлаки, зола, стоки, аэрозоли, газы, пары, пыль и др. Объем отходов превосходит объем конечного продукта. В современном мире на долю отходов приходится до 96–98 % от исходного материала и только 2–4 % – на конечный продукт. Необходимо превращать производства по возможности в замкнутую систему, развивая малоотходные

ибезотходные формы производства.

Впроцессе развития общества постоянно возникают противоречия между возрастающими потребностями людей и ограниченными возможностями биосферы, природных ресурсов по их удовлетворению.

Международная торговая палата подготовила проект «Хартии предпринимателей за устойчивое развитие», который был одобрен в начале 1992 года 600 фирмами всего мира.

Устойчивое развитие является одним из аспектов предпринимательской деятельности. Уже сотни компаний работают в направлении улучшения экологической эффективности производства.

На сегодняшний момент нет единого определения устойчивого развития. Многие ученые дают свою трактовку. По первоначальному определению, данному Международной комиссией по окружающей среде и развитию в 1987 году, устойчивое развитие (УР) – это такое развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Оно включает два ключевых понятия:

32

–потребности, в частности необходимые для существования беднейших слоев населения, которые должны быть предметом первостепенного приоритета;

–ограничения, обусловленные состоянием технологий и организаций общества, влияющие на способность окружающей среды удовлетворять нынешние и будущие потребности.

Существуют различные определения УР:

1. УР – такое развитие общества, при котором улучшаются условия жизни человека, а воздействие на окружающую среду остается в пределах хозяйственной емкости биосферы, т.е. воспроизводится пригодная для существования человека окружающая среда, поддерживается достаточная ресурсная база, сохраняется геном человека.

2. УР – развитие, требующее удовлетворения основных потребностей всех и предоставления всем возможности удовлетворять свои стремления к лучшей жизни.

3. УР – повышение эффективности городской экономики путем более полного и комплексного использования имеющихся природных и других ресурсов, новых технических и технологических ресурсосберегающих производственных процессов, согласованного решения задач экономического развития и экологической безопасности.

В докладе Комиссии Брундтланд идее устойчивого развития было придано политическое звучание, а конференция в Рио-де- Жанейро подчеркнула ее международную и экономическую составляющие, особенно акцентируя внимание на социальном аспекте развития.

Существует подход, при котором устойчивое развитие подразделяется на три составляющие:

Устойчивое социальное развитие. При таком развитии ис-

пользование ресурсов должно быть направлено на цели обеспечения равноправия людей и социальной справедливости. Задачами должны быть приоритет качественного совершенствования по сравнению с количественным ростом, такая ценовая политика, которая предусматривает полное покрытие затрат на производство продукции, включая социальные. Достижение устойчи-

33

вого социального развития возможно только в условиях социального партнерства. Наиболее важными формами социального капитала должны считаться социальное благополучие, развитие культуры, дисциплина, честность и т.д. Он должен возобновляться и служить культурным наследием. Должны обеспечиваться права женщин, поддерживаться демографическая стабильность и искореняться нищета.

Экономически устойчивое развитие – поддержание созданно-

го человеком капитала (материального), человеческого капитала (втом числе информационного и культурного) и природного капитала. При этом необходим переход от экстернализации затрат на охрану окружающей среды к их интернализации, т.е. формированиювнутреннихсоставляющих экономической системы.

Экологически устойчивое развитие – развитие, при котором благополучие людей обеспечивается сохранением источников сырья и окружающей среды. Уровень выбросов не должен превышать ассимиляционную способность природы, а использование невозобновимых ресурсов должно соответствовать их возмещению за счет замены возобновляемыми компонентами.

Сегодня рассматриваются различные направления и сценарии безопасного развития цивилизации. Возможны три сценария (по Олсону) подхода к экологическим проблемам как проблемам загрязнения:

1.Инерционный, который предполагает «развитие как обычно», но более эффективное, с продолжающимся ростом

иконтролем загрязнения. Экономический рост оплачивает загрязнение и технологическое развитие.

2.Технологической трансформации, при котором техноло-

гическое развитие обеспечивает более полное развитие ресурсов

иих сбережение, а также жесткий контроль загрязнения.

3.Социальной трансформации, предполагающий быстрое осознание угроз, связанных с разрушением окружающей среды, прорыв к новому мировосприятию и новой системе ценностей на основе глобальных коллективных действий; переход от количественного роста к качественному развитию.

34

Отмечается, что второй и третий сценарии возможны,

иименно они открывают путь к устойчивому развитию. Самым перспективным объявляется сценарий социальной трансформации, в то время как инерционный сценарий резко снижает возможности устойчивого развития.

Согласно экологическому подходу устойчивое развитие – это такое развитие, которое не выводит глобальную цивилизацию за пределы хозяйственной емкости биосферы [2].

Хозяйственная емкость биосферы – это предельно допус-

тимое антропогенное воздействие на биосферу, превышение которого переводит ее в возмущенное состояние и со временем должно вызвать в ней необратимые деградационные процессы. Для теоретических оценок, а тем более для практических целей необходим упрощенный обобщающий измеритель хозяйственной емкости биосферы. В этом качестве убедительно выглядит предельный поток энергии, который человечество имеет право потреблять, используя все известные источники ее получения

итехнологии производства.

Предел этого потока энергии, замыкаемого на человеческую популяцию, определяется законом распределения общего потока энергии в биосфере по размерам организмов и, по современным оценкам, не превышает 1 % общего потока.

Превышение хозяйственной емкости приводит к нарушению распределения потоков энергии и влечет деформацию биохимического круговорота биогенов, сокращение биоразнообразия, ослабление, а впоследствии и утрату регулятивной способности, глобальное нарушение окружающей среды.

Стартовые экологические условия устойчивого развития с позиции биотической регуляции окружающей среды далеко не одинаковы в разных странах и регионах. Наилучшие стартовые экологические условия сохранились в двух крупных странах северного полушария (зонах стабилизации окружающей среды) – России иКанаде.

Исследования показали, что темпы увеличения промышленных выбросов в атмосферу опережают темпы роста населения. К 2020 году может начаться катастрофическое снижение

35

численности населения из-за загрязнения среды. М. Рыбалкина считает, что загрязнения начнут уменьшаться только тогда, когда население вымрет до численности примерно 1/10 от исходного количества. Беда заключается в том, что будет уже поздно, поскольку к тому моменту отравление среды окажется смертельным («Поскольку все, что происходит с животными, вскоре происходит и с человеком»!) [4].

Такое тревожное представление о грозящей экологической опасности общепланетарного масштаба заставило политиков и крупных промышленных магнатов обратить внимание на экологию.

После конференции в Рио-де-Жанейро и провозглашения принципа устойчивого развития были приняты некоторые решения о проведении мероприятий, но они не изменили экологическую ситуацию качественно.

В марте 1997 года в рамках всемирной конференции «Рио +5» международная организация «Совет Земли» предложила проект официального документа «Хартия Земли», в которой были бы перечислены права Земли, имеющие юридическую силу, наподобие декларации прав человека.

Однако дальше разговоров дело не пошло и никакие кардинальные меры, нацеленные на изменение экологической обстановки в лучшую сторону, на этом всемирном форуме не рассматривались.

Организаторы этой конференции добились подписания 64 го- сударствами-участниками Киотского протокола, направленного против глобального потепления. Киотский протокол требует, чтобы промышленно развитые страны в период с 2008 по 2012 год снизили уровень промышленных отходов – «парниковых газов» – на 5,2 % от уровня 1900 года (т.е. сократили свое промышленное производство).

Это соглашение нашло поддержку в подавляющем большинстве стран. Главным противником Киотского протокола до последнего времени остаются США, поставляющие сегодня основную часть (36,1 %) мирового уровня вредных промышлен-

36

ных выбросов (доля России – 17,4 %). Но чтобы протокол вступил в действие, необходимо согласие стран, на которых в сумме приходится 55 % выбросов.

Игнорирование правительствами ряда развитых стран рекомендаций и мнения ученых ради одностороннего развития собственной экономики ставит Киотский протокол под угрозу срыва. Все это может привести к тому, что Концепция устойчивого развития превратится в ничего не значащий документ.

Ключевым понятием XXI века является понятие нанотехнологий. Достижения в этой области ведут к революции в медицине, энергетике, искусственном интеллекте, промышленности, сельском хозяйстве, экономике и других сферах человеческой деятельности.

Один из аспектов специфики нанотехнологии в том, что это технология высокого рода, позволяющая преобразовать мир на атомно-молекулярном уровне и использовать его неисчерпаемые ресурсы. Однако развитие нанотехнологий носит двойственный характер, так как это кардинальное преобразование физического мира, которое требует учета возможных необратимых последствий.

Кроме экологических проблем нанотехнологий, в рамках Концепции устойчивого развития затрагиваются и некоторые социальные проблемы развития мирового сообщества, затрудняющие реализацию стратегии устойчивого развития.

Проблемы устойчивого социального развития нанотехнологий носят традиционный характер и связаны с неравномерным распределением ресурсов и благ. Есть все основания полагать, что преимуществами применений био- и нанотехнологий воспользуются развитые, более богатые страны. Это может привести к обострению противоречий и возникновению конфликтов между «победителями» и «побежденными». В этой связи особая нагрузка ложится на международные организации и институты, такие как Международная организация по стандартизации, ЮНЕСКО, Европейский союз. Организация экономического сотрудничества и развития уже начала разрабатывать новые стандарты и анализировать различные аспекты нанотехнологий.

37

3. ПРИРОДА И СВОЙСТВА НАНОМАТЕРИАЛОВ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Нанотехнологии – совокупность методов, позволяющих создавать объекты, в состав которых входят компоненты размером менее 100 нм, благодаря чему эти объекты приобретают свойства, отличные от свойств макроскопических тел.

3.1. Наночастицы в живой природе

Наночастицы в космосе. Американцы 15 лет назад на своих космических кораблях собрали протопланетную пыль. Изучение ее в земных лабораториях показало, что эта пыль имеет размеры от 10 до 150 нм. Ученые сделали химический анализ пыли и отнесли ее к углистым хондритам класса С1. Если провести дифференциацию углистых хондритов, то мы получим минералы, входящие в состав мантии Земли. Можно сделать вывод, что планеты земной группы Солнечной системы произошли из наночастиц, состав которых отвечает углистым хондритам (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Облако из дискретных наночастиц

38

Советские космические корабли доставили на Землю лунный грунт. Большей частью он состоит из реголита. Реголит – продукт переработки коренных лунных пород солнечным ветром, галактическим излучением, микро- и макрометеоритной бомбардировкой и кометными ударами. Лунный реголит миллиарды лет подвергается воздействию так называемого солнечного ветра. На Луне солнечный ветер – это протоны или ядра водорода. Под воздействием таких протонных бомбардировок происходит аморфизация поверхности лунного грунта или поверхностные слои реголита (окислы металлов) превращаются в наночастицы. Изучая реголит, ученые пришли к выводам, что нанофазы в лунном реголите чрезвычайно устойчивыкокислительным условиям.

Наночастицы в атмосфере. Главным источником атмо-

сферных частиц является минеральная пыль, выдуваемая ветром из почв, и частицы морской соли, образующиеся в океане

(рис. 3.2) [7].

Рис. 3.2. Наночастицы, сгорающие в атмосфере

Концентрация наночастиц в атмосфере различна, и даже в одном конкретном месте она сильно изменяется во времени.

Формирование наночастиц совпадает с высокой солнечной активностью. Наночастицы сульфидных минералов: элементарной серы, барита, ангидрита – переносятся на огромные расстояния, не растворяясь в морской воде, обеспечивая сохранность металлов (алюминия, хрома, цинка, титана и др.) в самородном виде.

39

Наночастицы в гидросфере образуются большей частью в вершинах так называемых черных курильщиков, которые были открыты всего лишь 10 лет назад. Гидротермальные растворы – это наночастицы. Соединяясь с холодной водой (а их температура около 400 °С), они обращаются уже в видимые частицы. Высокие уровни наноминерализации связаны с зонами разгрузки флюидно-гидротермальных горячих источников (жерла «черных курильщиков»), которые смешиваются с холодной водой. Из них образуются рудные месторождения. Подобные месторождения давно были открыты на Урале, в Сибири и в других районах (рис. 3.3) [7].

Рис. 3.3. Наночастицы алмаза в горной породе

Наночастицы в горных породах и магмах. При процессах химического выветривания образуются аморфный или опаловидный кремнезем, водные алюмосиликаты (аллофан), алюмосиликатные глины (галлуазит), оксиды (магнетит, гематит), гидроксиды (гетит). Процессы ретроградного метаморфизма приводят к таким реакциям, когда, например, биотит в твердом состоянии переходит в хлорит, вермикулит, смектит и т.д. Процессы преобразования терриконов приводят к тому, что наноминеральные ассоциации стекловатых и раскристаллизованных фаз поликомпонентного состава находятся в метастабильном состоянии. При выделении полезных ископаемых образуются так

40