Количество материала

• избегать острых углов для возможности использования более тонких стен (рис. 10.6, а);

• использовать больше поддерживающих ребер меньшего размера вместо нескольких больших (рис. 10.6, Ь);

• там, где использованы листы металла или пластика, добиваться прочности, обеспечивая поддержку выпуклостями (выдающимися стойками, включенными в укрепляющие отверстия, или установкой дополнительных блоков) и ребрами, а не использованием толстых листов (рис. 10.6, с);

• наугольники (поддерживающие элементы, которые придают дополнительную силу краю детали) могут помочь в проектировке тонкостенных кожухов (рис. 10.6, d);

• следует избегать металлической арматуры в неметаллических деталях. Если это невозможно, установите ее на отламывающиеся выпуклости (рис. 10.6, е).

Лекция «Отношение биоэкологии к технологии»

2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОРГАНИ3МЫ

Поток энергии, проходящий через любой организм, представлен на рис. 4.1.

По аналогии с промышленной экологией поток энергии в промышленном организме схематически предоставлен на рис. 4.2.

3. ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ: СЕТИ ПЕРЕНОСА ПИТАТЕЛЬНЫХ

ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

На рис. 4.3 показана упрощенная морская пищевая цепь. В дополнение, к доминирующим участникам трофических уровней включен «добытчик», поскольку минеральные вещества, полученные из неорганических резервуаров, необходимы для жизни

На рис. 4.4 представлена упрощенная промышленная пищевая цепь, также не показывающая «всеядных».

Как и в случае отдельных организмов, пищевые цепи могут изучаться с помощью моделей энергетических потоков. Клaссическая биоэкологическая версия показана на рис. 4.5.

Версия пищевой цепи в промышленной экологии показана на рис. 4.6. Существует одно важное различие между этим pисунком и рис.4.5.

На рис. 4.7 показано использование отдельных ресурсов в производстве автомобилей на протяжении 15-летнего периода (данные относятся к США, но типичны для мирового производства автомобилей). В течение тогo же периода времени количество произведенных автомобилей значительно возросло.

5. КЛАССИФИКАЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ

Полезно рассмотреть циклы обмена веществ, связанные с предполагаемой примитивной биологической системой, которая, возможно, существовала на ранних этапах истории Земли. В то время запасы потенциально используемых ресурсов были столь велики и количество жизни так мало, что существование жизненных форм в сущности не оказывало воздействия на доступные ресурсы. Это был процесс, в котором поток материи от одной стадии к другой в принципе не зависел от каких-либо других потоков. Схематически то, что мы могли бы назватъ системой 1 типа, изображено на рис. 4.8,а.

В таких системах потоки вещества внутри непосредственной области окружения могли быть достаточно велики, но потоки внутрь и из этой области (например, от ресурсов к отходам) были в конечном счете достаточно малы. Схематически система II типа изображена на рис.4.8,b.

Система III типа, в которой достигнута полная цикличность (за исключением солнечной энергии), изображена на рис. 4.8, с.

Однако исторически использование ресурсов людьми представляло собой неограниченную диаграмму ресурсов 1 типа (рис. 4.8, а).

В прикладном аспекте промышленная экология нацелена на осуществление эволюции технологических систем с 1 до II типа и, возможно, в конечном итоге до III типа, оптимизируя в совокупности все вовлеченные факторы (рис. 4.9).

Лекция «Промышленные экосистемы»

1. КОНЦЕПЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ

Пищевые цепи подразумевают линейный поток ресурсов от одного трофического уровня к следующему (рис. 22.1, а). В такой конструкции взаимодействия между видами просты. Однако никакая система потоков ресурсов в БЭ не следует этой простой структуре; они гораздо больше напоминают сетевую структуру (рис. 22.1, б). Здесь виды на одном трофическом уровне питаются несколькими видами на следующем, более низком уровне и широко распространена всеядность (рис. 22.1, с).

Наконец, полностью определенная пищевая сеть может продемонстрировать различные особенности: множество трофических уровней, хищничество и всеядность (рис. 22.1, d).

Рис. 22.2, Ь показывает промышленную пищевую сеть для потока меди между отраслями в регионе Бостона. Названная автором «диаграмма спагетти», она только так выглядит, ее можно нарисовать по-другому, аналогично примеру БЭ, что мы и делаем на рис. 22.2, с.

2. ПРОМЫШЛЕННЫЙ СИМБИОЗ

EIР 3-го типа: между расположенными рядом фирмами в определенной промышленной зоне. Организации, расположенные близко друг к другу, возможно, в промышленном парке, организуются так, чтобы обмениваться энергией, водой и материалами. Пример такой системы – Моnfоrt Воуs Town в Суве, Фиджи (рис. 22.3).

EIP 4-го типа: между организациями, не расположенными в непосредственной близости.

Примером системы 4-го типа может cлужить Калундборг (Kalиndborg), Дaния, в котором несколько фирм в радиусе 3 км обмениваются паром, теплом, золой, серой и рядом других ресурсов (рис. 22.4). Не сформированный как EIP, Калундборг стал им, образовав ряд «зеленых объединений», каждое из которых было экономически выгодным.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА

СИМБИОТИЧЕСКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ

Как можно разработать эффективную промышленную экосистему? Кажется очевидным, что в такой системе должно быть широкое отраслевое и пространственное распределение участников, она должна быть гибкой и инновационной. Вероятно, будут включены некоторые типы EIР. Эта концепция показана на рис. 22:5. Система иллюстрирует компоненты 3-го, 4-го и 5-го типов и вероятно, что в такой системе будут также происходить взаимодействия l-го и, возможно, 2-го типа.

Простейшая – богатство видов (S): число различных типов организмов, содержащихся внутри системы. Вторая - связанность (С), полyченная в результате построения матрицы сообщества, как показано в табл. 22.1 для сети рис. 22.1,Ь.

Лишь несколько, промышленных пищевых сетей были проанализированы этим способом, но те, которые были, включают системы, изображенные на рис. 22.2,c, 22.3 и 22.4. Когда у этих сетей и 16 других была вычислена связанность, оказалось, что их, среднее очень близко к показателю для биологических систем (рис. 22.6): Этот результат удивляет; поскольку по ряду причин можно было бы ожидать, что С_IE< С_ВЕ :

Анализ большого числа промышленных пищевых сетей может таким образом, выявить характеристики, не показанные в других подходах. В проекте экосистемы на рис. 22.5,

4. ПОТОК PEСУРСОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

Поток питательных веществ и энергии в отдельных организмах, как биологических, так и промышленных, был описан в гл. 4. Во многом подобным образом можно изучить потоки для целых экосистем. Версия БЭ показана на рис. 22.7,а.

Диаграмма потока ресурсов для современной промышленной экосистемы II типа показана на рис. 22.7,Ь. Два различия между этой системой и системой на рис. 22.7 ,а очевидны:

Чтобы достичь полной устойчивости, промышленные экосистемы должны решить первую проблему путем полного рециклирования питательных веществ, а вторую – используя только возобновимую энергию; результатом была бы диаграмма на рис. 22.7,с.

Исследования потоков ресурсов сложно проводить в промышленных экосистемах, и это подтверждается примерами. Один, который помогает понять типичное поведение потоков, был разработан Полем Бруннером (Раи1 Brиnner) и его коллегами для региона Сант-Галлена в северной Швейцарии. Общие потоки в системе показаны на рис. 22.8.

5. 3АКОНОМЕРНОСТИ И МАСШТАБ

В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

Как и живой природе, технология, население и воздействия на окружающую среду неоднородны. Один очевидный пример: - существование городов и связь городских территорий с ПЭ все еще плохо изучена. Ее важность также растет с ростом урбанизации (рис. 22.9).

Eстественно, офисы рентгенологов и дантистов распределены в пространстве неравномерно; они имеют тенденцию концентрироваться вокруг крупных медицинских комплексов. Рис. 22.10 показывает часть г. Бостона, на территории которой показаны три таких комплекса. Becьмa вероятно, что для «городского горняка» в Бостоне эти комплексы - богатейшие артерии серебра.

9