История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2
.pdfИстринское водохранилище. Окончательно же задача была ре шена лишь в 1937 г. с сооружением канала им. Москвы протя женностью в 128 км. На его пути создано несколько водохрани лищ, в которых мутная (верховья реки проходят по торфяни кам) волжская вода хорошо отстаивается.
Какую воду мы пьем?
80% водопроводных т руб в США - медные, остальные 20%
- из нерж авеющей стали и пластмасс. Это не позволяет воде
загрязняться на пути от водозаборов до водопроводного крана. В нашей стране, в основном, используют трубы из простой стали, которые быстро выходят из строя. Вода в московских кранах не самая плохая, поскольку в стране достаточно реги о нов, где она одним своим видом способна отпугнуть ж аж ду щего. Однако, неплохая - недостаточно хороший эпитет. Оче видно, среди нас немного любителей металлического вкуса, за паха хлора и других сезонных вкусов и запахов (меж ду прочим,
вредных для здоровья), которыми изобилует водопроводная вода. «Greenpeace» сообщает, что еж егодно, в реки и озера, по ставляющих воду в московские и подмосковные краны, попада ет 9 300 т нефтепродуктов, 619 000 т взвешенных веществ, фосфора, 107 000 т азота, фенолов, цинка, токсичных метал лов. Давно и постоянно стараются в этом направлении пред приятия машиностроительной, химической, текстильной, пи щевой промышленностей и коммунального хозяйства. Сточные воды сливаются из ж ивотноводческих комплексов, с сельскохо зяйственных угодий и зон отдыха. К ним подтекают ручейки из канализационных коллекторов - накопителей продуктов на шей с вами ж изнедеятельности. А легкому запаху навоза водо проводная вода некоторых московских районов обязана отхо дам очень известной подмосковной птицефабрики. Конечно, не все это попадает в наши организмы, и смертельные исходы от одного подхода к крану, слава Богу, пока не случались. Но вся эта гадост ь обладает уникальной способностью накапливать ся. М еж ду тем технологии очистки, которые используют на водопроводных станциях, безнадеж но устарели, поскольку бы ли разработ аны еще в конце прошлого века, когда мы и пред ставления не имели о нефтепродуктах и прочей химии. Воду
очищали и очищают от механических примесей с помощью песка. Такая практика, по нормативам Всемирной организации здравоохранения, используется только в слаборазвитых ст ра нах. Специалисты ж е М осводоканала говорят, что ничего страшного в этом нет и наша водопроводная вода, которая питьевая и хозяйственная одновременно, соответствует при нятым ГОСТам.
Пить нашу водопроводную воду мож но, считают в М осво доканале. Но, отвечая на вопрос, пьют ли сами, рассуж даю т о том, что «проблема питьевой воды - интернациональная. Н а пример, в П ариж е ее не пьют из-под крана, а покупают в су пермаркетах: пластиковые бутылки с водой входят в обяза тельный набор еж енедельных закупок. В американских городах
вмагазины приходят со своей водопроводной водой и заливают ее в специальные фильтрующие автоматы. В Токио воду в квартиры подают из двух труб: в одной течет питьевая вода,
вдругой - для хозяйственных нужд. Пожалуй, это наиболее
оптимальный вариант подачи питьевой воды». Но поскольку у
нас т руба |
одна, такая подача |
питьевой |
воды в |
блиэ/сайшее |
время нам |
не грозит. Тем более, |
что эт а |
т руба |
такая изно |
шенная, что для начала неплохо было бы хотя бы ее заменить. Самым массовым способом приспособления водопроводной
ж идкости к употреблению всегда было кипячение. При 100°С погибает множ ест во микроорганизмов, а при последующем отстое в осадок выпадает еще некот орое количество естест венных примесей. Такую воду мож но пить, но чистой ее никак не назовешь - слишком уж слолсная смесь течет из наших кра нов. Н а сегодняшний день 10% москвичей покупают воду в бу тылках, 12% - ездят к родникам (два самых популярных - в Крылатском и на территории Тимирязевской академии), а 35%
- пропускают водопроводную воду через фильтры. Купить се
годня фильтры не проблема: от насадок на кран до небольших приставок с отдельным краном для очищенной воды —они про даются во многих магазинах. К огда только начали выпускать фильтры, было много смешных случаев. Например, некий обо ронный завод сконструировал насадку на кран из асбеста. Н е ясно, очищал ли он воду от естественных примесей, но извест но, что асбест - сильнейший канцероген, и к естественным
232
примесям добавлялись еще и химические. Сегодня, конечно, зна чительно снизился спрос на импортные фильтры, чья цена в долларах практически не изменилась. Но лидерство отечест венных производителей, по мнению Конфедерации обществ потребителей, объясняется не только кризисом. Наши фильт ры изготавливаются с учет ом национальных особенностей во ды (т огда как западные предназначены в первую очередь для улучшения цвета и вкуса) и они не вычищают полезные соли. Но у фильтров есть своя нерешенная пока проблема - ресурсы сменных картриджей. Как для экономии воды в домах должны стоять счетчики, так и у фильтров должны быть датчики, которые бы позволили не пропустить тот момент, когда кар тридже ужсе очистил допустимые 1--4 тыс. л воды. Может быть, поэтому многие москвичи предпочитают воду в бутыл ках и из родников, не догадываясь о том, что и эта вода порой бывает обыкновенной водопроводной.
К сожалению, москвичи - самые неэкономные в мире го рожане. Сегодня в Москву ежедневно подается около 7 млн. куб. м питьевой воды. Из-за безхозяйственного ее использова ния около трети ее уходит сразу в канализацию. Каждый жи тель расходует примерно 420 л в сутки. Для сравнения - в крупных городах развитых стран этот показатель составляет примерно 280 л, а Германия снизила его вообще до 140 л. Чис ленность населения США увеличилась с 1980 по 1995 г. на 37 млн. человек, ежедневное потребление воды на промышлен ные и бытовые нужды уменьшилось за это же время на 10%.
Наладив водоснабжение в Москве, власти почувствовали необходимость в организации новой системы жизнеобеспече ния - канализации.
Повышенной чистотой московские просторы не отличались никогда. Еще в конце прошлого столетия даже по самой Крас ной площади текли зловонные ручьи. Благо, что выручали мно гочисленные речки первопрестольной столицы, приспособлен ные нашими предками для отведения различных отходов по дальше от жилищ. Разумеется, длиться это долго не могло. И не только потому, что жителей крупных поселений мучило жуткое в своей постоянности густое амбре, а в водоемах катастрофиче-
ски стала исчезать благородная рыба: в первую очередь стер лядь и судак. Свое решение по этому вопросу вынесла в 1879 г. Московская Государственная дума, записав: «Лучше предпо честь прямой налог на устройство канализации, чем платить не сравненно большую сумму за бесполезную борьбу со смертно стью
Трудно, поистине драматично складывалась судьба систе мы канализации в Москве. Все более длинные обозы «золота рей», оснащенных черпаками и бочками, тянулись к пригород ным свалкам, а проект годами рассматривался в различных ко миссиях и комитетах, пылился в шкафах экспертов, в том числе и заграничных. Конец этой волоките положил городской голова Н.А. Алексеев. Уже в 1898 г. протяженность введенной в экс плуатацию канализационной сети составила 262 км (сейчас около 7 тыс. км).
10.3. МУСОР
Мусор - совокупность твердых бытовых отходов и отбро сов. Мусор включает стекло, металлы, кости, дерево, бумагу, и т.д. Это термин экологического словаря. Имеется также жи тейское определения мусора: это любое вещество, которое на ходится не в надлежащем месте. Другое важное понятие для экологии - вредные вещества, которые могут быть газообраз ными, жидкими и твердыми. Вредные вещества могут загряз нять атмосферу, землю, реки, озера и моря.
Существуют различные аспекты проблемы: сбор мусора, его сортировка, переработка с целью получения новых мате риалов или энергии. Наиболее перспективное направление - разработка новых, безотходных технологий. Отходы - непри годные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологиче ских процессов вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающаяся утилизации в рассматриваемом производстве. При учете всех видов отходов количество полу ченного общественного продукта составляет не более 2% от во влекаемых природных веществ и энергии (остальные 98% со-
234
ставляют отходы). Как правило, общий энергетический КПД всех производственных процессов общества суммарно близок к 0,2%-степени использования солнечной энергии растительно стью. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации. Неиспользуемые отходы превращаются в отбросы. Разумеется, технологии, полностью исключающие отходы, являются лишь абстракцией, так как противоречат второму закону (началу) термодинамики.
Бытовые отходы образуются в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей. Свалка - это непремен ный элемент цивилизаций всех времен и народов. Исторически первое упоминание об официальной свалке относится к Риму. Это грандиозная свалка около южной окраины вечного города еще в древности образовала большой искусственный холм. По измерениям конца прошлого века высота холма была около 45 м, а его окружность - около 1200 м. Этот холм насыщен че репками битой посуды, благодаря чему еще в древности полу чил название «Гора черепков» (Mons Testaceus). Меньшие по размерам города имели соответственно и меньшие свалки. Так городская свалка Пантикапеи (нынешняя Керчь в Крыму) дос тигала в высоту лишь 9 м.
И эти, и другие, более древние свалки являются помимо всего источником информации, иногда единственной для ар хеологов, об образе жизни наших предков.
Пока люди жили охотой и собирательством, они были в достаточном согласии с природой. В конце палеолита (12 тыс. лет тому назад) на земле жило всего лишь около 5 млн. человек. В пятом тысячелетии до н.э., когда земледелие и скотоводство утвердились в Центральной и Восточной Европе, на Ближнем Востоке это произошло в девятом - седьмом тысячелетии до н.э., в Центральной Америке - с середины восьмого тысячеле тии до н.э., а на Дальнем Востоке немного позже, население в мире достигло 20 млн.
Дальнейший рост населения, связанный с развитием сель ского хозяйства и промышленности, общеизвестен. В связи с ростом городского населения постоянно увеличивалось количе ство мусора. Сейчас большая часть населения развитых стран живет в городах.
Изменяется и состав отбросов - это банки алюминиевые, жестяные, пластмасса, бутылки и т.п. Уничтожаются они очень медленно - жестяная банка XIX в. в течение 10 лет, алюминие вая - за 50 лет, а некоторые виды пластмасс могут сохраняться более 500 лет.
Европейская цивилизация - это цивилизация городов, при чем средневековые города чаще всего возникали на месте ан тичных или на месте римских военных лагерей. Однако старые города оказались слишком обширными для средневековых ус ловий жизни. Так, римский амфитеатр в Арле (юг Галлии, ныне Франции) оказался достаточным, чтобы вмещать население це лого города, вплоть до XVII в. В Древнем Риме население в пе риод расцвета Империи достигало 800 тыс. В 1300 г. в Париже было 75 тыс. жителей, в Лондоне - 35 тыс., в Риме - 30 тыс. В Милане в 1460 г. было 80 тыс. жителей.
Социальные условия вкупе с географическими таковы: Центральная Европа - узкие долины с обширными горными пространствами - сформировали бережное отношение к каждо му клочку земли. Россия в это время развивалась как автори тарное государство на обширных европейских равнинах. Даже наступление промышленной революции не изменило стиля жизни, диктуемого твердым убеждением в неисчерпаемость природных запасов.
Проблема выброса и сбора отбросов очень насущная в на шей стране. В деревнях и за городом выбросить мусор негде. Мусорных баков мало и вывозят их слишком редко. Поэтому в деревне мусор подчас выбрасывается прямо на дорогу. Или в лучшем случае в 100 м от поселка сбрасывается в лес, через ко торое проложено шоссе. На переполненной самодеятельной помойке зачастую можно увидеть надпись: «Мусор не бросать! Штраф 100 000 рублей!»
Обочины основных магистральных шоссе и железнодорож ные трассы (например, Москва-Минск) покрыты почти сплошь консервными банками, бутылками и прочим бытовым мусором, который природа переработает самостоятельно только через де сятки лет.
Когда автор был маленьким мальчиком и жил в небольшом городке в центре России, его бабушка покупала масло на рынке. 236
Масло было завернуто в капустный лист. Не правда ли экологи чески чистая оболочка? А сейчас используется пластмасса типа полиэтилена. Россия совершенно не готова к массовому исполь зованию современной санитарнобезупречной упаковки.
Автомобильный аккумулятор достаточно дорогое устрой ство, использующее дефицитный металл-свинец. После отра ботки срока службы владельцы выбрасывают их на свалку (в лучшем случае) или просто куда попало. А ведь соединения свинца очень ядовитые вещества.
Таким образом, проблема мусора в России, по моему мне нию, это - в первую очередь проблема социально-культурная, это проблема гуманитарного образования в противовес тотали тарному. В последние 75 лет официальная государственная доктрина рассматривала природу лишь как неисчерпаемый ис точник ресурсов для производства ради производства.
В России есть мощная промышленная база, многие техно логии близки к современным. Государственная политика, по крайней мере, на словах, поддерживает инициативу создания современных технологий для производства товаров для людей. Однако европейская технология требует и европейского образа жизни. Только две стороны медали могут создать нужное един ство.
Что же делать? Это - один из вечных вопросов в России. Что же делать?
Можно, как во времена Петра Великого, издать грозные указы (не императора, а президента, или как в Москве - мэра города). Некоторые уже созданы. Однако они приведут лишь к тому, что мусор заметут из центра в угол комнаты. Нужно, что бы дело делалось не только по приказу сверху, а шло снизу, от желания каждого человека.
Это намного труднее. Я не знаю, сколько надо усилий и средств, чтобы на экранах российских телевизоров вместо рек ламы сигарет и культуры негритянских гетто непрерывно шли передачи, показывающие не только блистающие чистотой и по рядком центры европейских городов, но и процесс приведения их в такое состояние. Как люди, одетые в прекрасную унифор му, работающие на красивых машинах, делают жизнь красивой. Для России - фантастика. И бутылки бросают не рядом с ящи
ком, а в тот ящик, куда нужно. И еще нужно заняться рекламой. Рекламой западноевропейских фирм, которые занимаются сбо ром, сортировкой и переработкой мусора, производством соот ветствующих машин, например, для уборки городских улиц и городов.
За год из городов и других населенных мест России вывозят примерно 100 млн. т бытового мусора (твердые отходы), 100 млн. м3 жидких отходов (кроме сточных вод) и 50 млн. т снега. Твердая составляющая сточных вод - их осадок - тоже бытовые отходы. Учтенная территория складирования твердых бытовых и промышленных отбросов в России составляет 14000 га, на которую вывозят ежегодно около 100 млн. т быто вых и промышленных отходов. Это официальные свалки.
Однако, по нашему мнению, главной проблемой в России является спонтанное возникновение неучтенных свалок, пло щадь которых многократно превышает площадь официальных мест для складирования отбросов. За последние годы леса в ближнем Подмосковье стремительно превращаются в огромную неконтролируемую бытовую свалку.
В Москве выброс мусора составляет 350 кг/чел в год, что почти в 3 раза меньше, чем в Нью-Йорке (800-850 кг/чел). Но состав бытового мусора отличается от американского. Оказыва ется, что примерно третью часть составляют бумага и картон, еще одна треть - кухонные отходы, а последняя треть - это все остальное: металл, стекло, искусственные материалы, текстиль, резина и кожа, дерево и пр. В наших отходах в несколько раз меньше стекла (видимо, хорошо сдаем бутылки), гораздо мень ше бумаги (маловато пока выпускаем газет и рекламного мусо ра), пластмассы, металлов (вещи бережем все-таки больше), ке рамики и камней. Зато мы почти в 2 раза больше выбрасываем дерева (этого «добра» у нас много). Труднее объяснить, почему у нас в отходах гораздо больше текстиля, резины и кожи и поч ти в ТРИ раза больше пищевых отходов по сравнению с амери канцами. Быть может, причина в нашей привычке закупать еду впрок или в особенной любви к картошке, а может - в загадоч ном русском характере.
Всего Российская Федерация производит примерно 27 млрд, кг бытовых отходов в год. Меньше 5% этих отходов
перерабатывают или сжигают, остальное вывозят на свалки. Перерабатывать весь мусор у нас будут, видимо, еще не скоро, хотя это самый правильный путь и уже существует много ори гинальных технологий.
Стихийные свалки вокруг дачных участков (оставим в сто роне строительные отходы, которые бесконтрольно вывозят коммерческие организации) выросли отчасти из-за того, что и в Москве, и в Подмосковье за последние годы прибавилось жите лей. Впрочем, всех этих объяснений недостаточно, мусора зна чительно больше. Если судить по мусору, то уровень жизни в Москве не упал, а сильно вырос, ибо стали выбрасываться в большом количестве пищевые отходы, которые, к сожалению, пока никем не учитываются.
10.4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Древесина служит человеку не меньше трех миллионов лет, и если этот срок попытаться приравнять, например, к году, то окажется, что керамикой люди пользуются всего лишь около суток, железом - чуть больше восьми часов, а пластмассами и бетоном и вовсе минут двадцать. Издревле одним из главных направлений использования древесины стало строительство, а едва ли не первыми в истории инженерными сооружениями - свайные постройки. Остатки их, относящиеся к третьему тыся челетию до н.э., найдены археологами во многих европейских странах и, в частности, в России - Архангельской и Вологод ской областях, а также в Зауралье.
Куда более сложными были деревянные конструкции древ них римлян: перекрытия для общественных зданий, многопро летные арочные и блочные мосты. До наших времен они, ко нечно, не дожили, но о некоторых сохранились письменные свидетельства: к примеру, о большом деревянном мосте - через Тибр в Риме (630 г. до н.э.) или о построенном всего за 10 дней 400-метровом мосте Юлия Цезаря через Рейн.
Самой старой из ныне существующих деревянных построек - храму Хорюдзи, расположенному вблизи древней японской столицы Нары, около 1400 лет. На 400 лет моложе его деревян ная церковь в небольшом норвежском городке Лиллихаммере.
А вот в нашей стране, где из бревен всегда рубили все, таких старых деревянных сооружений к сожалению, не осталось: по давляющая их часть погибла в огне войн и пожаров. Древней шее сохранившееся у нас деревянное строение относится к XIII в. Это - маленькая церковь Воскресения Лазаря на терри тории Муромского монастыря в Карелии. О многих строениях можно судить только по летописям и письмам иностранных пу тешественников.
В XVII в. в подмосковном селе Коломенском был построен целый дворец из 270 комнат. Современники называли его вось мым чудом света.
Анаша - лесами богата земля,
Илес в ней и строен и ровен.
Когда-то и стены, и башни Кремля - И те собирали из бревен.
Из бревен рубили избу мужики, Один лишь помощник - топор. Но древние избы и ныне крепки, И тонок на ставнях узор.
Рубили тем же топором И стены княжеских хором.
Был разукрашен как ларец, В селе Коломенском дворец.
(Рощин Анатолий Викторович)
Строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный, из минеральных материалов и приоб ретающий камнеподобные свойства после обжига или обработ ки паром. По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково-песчаный), полу чаемый автоклавным способом, и глиняный обожженный.
Глина была основным строительным материалом древних земледельцев. Уже в древнейших поселениях дома строились из блоков длиною 60-70 см из глины с добавлением резаной соло мы. Впоследствии они стали сушиться на солнце. Из таких сырцовых кирпичей до сих пор строятся дома в пустынных и 240