Первый и второй законы термодинамики. Основное уравнение материального баланса

На протяжении всей истории своего существования человечество пользовалось природными ресурсами и другими благами окружающей среды. Однако противоречий между человеком и природой не существовало только в период господства присваивающего типа хозяйства. На всех последующих этапах развития общества взаимодействие между человеком и природой носило противоречивый характер. Эти противоречия обострились при переходе к техногенному обществу, когда загрязнение и истощение окружающей природной среды поставили под угрозу дальнейшее существование человеческой цивилизации.

Взаимодействие между экономической сферой общества и окружающей средой можно представить в виде модели. Современный подход к моделированию такого взаимодействия требует учета первого и второго закона термодинамики.

С точки зрения первого закона т ермодинамики – закона сохранения вещества и энергии – поток ресурсов, поступающий в экономику из окружающей среды, должен быть равен потоку о тходов, возвращающихся в окружающую среду в результате экономической деятельности человека. Поскольку часть отходов подвергается вторичной переработке и благодаря этому вновь поступает в производственное и личное потребление, в окружающую среду попадает только та часть отходов, которая не была переработана.

Значение вторичной переработки отходов заключается в том, что она позволяет экономить первичные ресурсы и предотвращать загрязнение окружающей среды, не препятствуя экономическому развитию. Однако согласно второму закону термодинамики – закону энтропии – в ходе

преобразования веществ и сил природы часть энергии безвозвратно утрачивается. Поэтому возможности вторичной переработки ограничены.

 

Обозначим объем производственных ресурсов (минерально -сырьевые, водные, земельные, лесные, биологические, рекреационные и др.) как , а объем ресурсов, непосредственно используемых для потребления (водоемы и лес для рекреационных целей, рыбные ресурсы как объект спортивной ловли и т.п.) – как . Суммарный поток ресурсов трансформируется в выпуск продукции, первичные отходы всех сфер экономики и сумму переработанных отходов Тогда получаем следующее уравнение:

Это и есть основное уравнение мат ериального баланса между экономической системой и окружающей средой.

Важнейшим требованием современности является минимизация остаточных отходов min. Для этого, в свою очередь, необходимо свести к минимуму потребление первичных ресурсов, то есть выполнить условие min.

Добиться этого можно двумя путями:

1) min;

2) max

В первом случае требуется сократить объем выпускаемой продукции и объем суммарных первичных отходов при одновременном увеличении объема перерабатываемых отходов. Иными словами, речь идет о сокращении производства, пересмотре господствующей модели потребления, отказе от традиционных представлений об экономическом росте и благосостоянии.

Во втором случае достигнутые уровни производства и потребления сохраняются только при условии сокращения объема экономического использования первичных ресурсов. Это, в свою очередь, требует экологизации производства и потребления, а также организации вторичной переработки отходов. Именно такая модель взаимодействия между экономической системой и окружающей средой характерна для стран с высоким уровнем экономического развития.

Существует множество моделей материальных потоков между экономической системой и окружающей средой. Одной из них является модель американских экономистов-экологов Д. Пирса и К. Тѐрнера (рис.2.1), которая наглядно показывает необходимость сохранения запасов

природных ресурсов ради благополучия будущих поколений. Тем самым она служит иллюстрацией основных положений концепции устойчивого развития, которая будет подробно рассмотрена в следующей главе.

Модель показывает обратные связи в эколого-экономической системе, при этом ACE – ассимиляционный потенциал окружающей природной среды, W – остаточные отходы. Окружающая среда является источником природных ресурсов и экологических благ, а также служит для размещения и поглощения отходов производства и потребления. Природные ресурсы могут использоваться для производственных целей или непосредственно поступать в потребление. На всех стадиях использования ресурсов образуются отходы. Та их часть, которая подвергается вторичной переработке, возвращается в производство, а оставшаяся часть поступает в окружающую среду.

Если ассимиляционный потенциал окружающей природной среды превышает объѐм остаточных отходов (ACE > W), то качество окружающей среды не ухудшается. В противоположной ситуации (ACE < W) качество окружающей среды ухудшается, а значит, ослабляется еѐ способность снабжать ресурсами производство и потребление.

–– Окружающая природная +

среда

Природные ресурсы

Процесс производства

Процесс потребления

Невозобновимые пр ир одные р есур сы

Р есурсы, подвергшиеся вторичной

Возобновимые природные ресурсы

Первичные отходы

переработке Ассимиляцио нный потенциал

окру жающей ср еды

W < ACE

W > ACE

Рис. 2. 1. Взаимодействие экономики и окружающей среды с учетом основных материальных потоков

Как указывалось выше, природные ресурсы делятся на возобновимые и невозобновимые. Для устойчивости воспроизводства возобновимых ресурсов необходимо, чтобы объем их добычи не превышал ежегодно возобновляемого запаса. Если это условие не соблюдается, то ресурсов

становится все меньше, а это означает, что будущие поколения не смогут удовлетворять свои потребности в полном объеме.

В отношении невозобновимых природных ресурсов для устойчивого развития требуется, чтобы добыча не превышала существующего запаса разведанных месторождений.

Дата добавления: 2014-01-04