Определение техногенеза. 
Техногенные системы и экологический риск

Понятие «техногенез» введено в научное обращение в 1920;е гг. академиком А. Е. Ферсманом (1883—1945), который был одним из учеников В. И. Вернадского. Он также считается основоположником геохимии, организатором и редактором журнала «Природа». А. Е. Ферсман руководил в разные годы Радиевым институтом, Уральским филиалом АН СССР, Институтом кристаллографии, минералогии и геохимии им. М. В. Ломоносова, Институтом геологических наук АН СССР. Он также исполнял обязанности академика-секретаря Отделения физико-математических наук, члена Президиума Академии наук СССР и ее вице-президента. Под техногенезом А. Е. Ферсман понимал геохимический процесс концентрации и рассеяния элементов вследствие промышленной деятельности человека.

Вслед за А. Е. Ферсманом геохимическую работу человечества называл техногенезом геохимик А. И. Перельман (1916—1998). По его представлениям [3], для техногенеза характерны разные уровни организации: от наиболее простых систем — техногенных (культурных, антропогенных) ландшафтов — до всей области планеты, охваченной техногенной миграцией. При этом огромная скорость процессов техногенеза обусловлена «информационным взрывом».

Понятие «техногенез» приобретает свое определение в технетике Б. И. Кудрина [2]. Технетикой он называет науку о технической реальности, которая включает технику, технологию, материалы, готовые изделия и отходы. Технетика — наука о закономерностях техногенеза, среди которых определяющим является закон информационного отбора. Техногенез представляет собой происхождение, возникновение, процессы образования и эволюции элементов технической реальности и техногенного мира в целом.

Понятие «тсхногенез» используется в работах академика В. С. Стенина о техногенной цивилизации [5]. Ее преддверием он называет развитие античной культуры, которая подарила человечеству науку. Техногенная цивилизация начинает свое собственное развитие в XVII в. Она проходит три стадии: прединдустриальную, индустриальную и постиндустриальную. Ее основой становится прежде всего развитие техники, технологии, причем не только путем стихийно протекающих инноваций в сфере самого производства, но и за счет генерации все новых научных знаний и их внедрения в технико-технологические процессы. При этом возникает тип развития, основанный на ускоряющемся изменении природной среды и предметного мира, в котором живет человек.

Акцентирование на сциентности антропогенной деятельности приводит к углублению понятия «техногенез». Биогенез проявляется в человеке анатомически и сциентно. В настоящий момент главное направление антропогенеза — это сциентное самосовершенствование, а мерой сциентности человека служат приобретенное и применяемое теоретическое, прикладное и практическое знания.

Адекватность и полезность знания испытывается деятельностью. Виды деятельности обусловливаются потребностями, а их удовлетворение сопровождается конкуренцией. Сциентность позволяет человеку адаптироваться к условиям биосферы и переустраивать среду обитания в своих интересах. Потребность в адаптации и переустройстве приводит к созданию объектов артеантропной и прежде всего — техноантропной составляющих реальности.

Эволюция антропной составляющей реальности продолжается и поддерживается эволюцией, в основном техноантропной. Она создается в результате воплощения антропного знания, тогда как техногенез продолжает биогенез на последующей стадии антропогенеза. Эволюция результатов деятельности, представляемых техническими объектами, т. е. устройствами и сооружениями, которые материализуют научное знание и увеличивают адаптационные и преобразующие способности человека, как раз и является техногенезом.

Термин «техническое устройство» охватывает собой следующие понятия: установка, машина, аппарат, прибор, изделие, агрегат, механизм, приспособление, инструмент и т. п. Техническое сооружение представляет собой комплекс устройств. Сооружения и устройства помогают исполнению антропной функции, расширяя и дополняя ее и замещая человека.

Техногенез сопровождается и поддерживается специфичной разновидностью антропогенной деятельности, называемой техногенной. Современная техногенная деятельность организуется на экономических принципах, поэтому ее результаты предстают технетической продукцией. Сама эта продукция разделяется на следующие типы: технетические вещества и материалы, потребительская энергия, технические устройства и сооружения, технетическая информация и технетические услуги.

Пример техногенеза. Примером техноэволюции может служить техногенез устройств для сжатия воздуха. Сырье для производства сжатого воздуха — это атмосферный воздух, предстающий газовой смесью с переменным давлением и количеством водяного пара. Давление атмосферного воздуха на уровне моря при безоблачном небе и температуре 0 °C имеет величину, равную в среднем 101,3 кПа.

Сжимаемый воздух транспортабелен. Он служит в техносфере носителем потребительской энергии. Сжатый воздух содержит химическую энергию кислорода и термодинамическую энергию. Химическая энергия кислорода используется при окислении веществ, в частности при горении топлив. Термодинамическая энергия избыточного давления воздуха применяется для перемещения компонентов устройств, в частности для пневматического привода. Сжатый воздух обладает упругими и диэлектрическими свойствами. Пневматические устройства успешно работают при высокой температуре, повышенной влажности, большой запыленности и не создают искр. Устройства, сжимающие воздух, подразделяются на вентиляторы, воздуходувки и компрессоры.

Первые воздуходувные устройства были созданы более чем за 3000 лет до н.э. Тогда сжатый воздух потребовался для вентиляции шахт и создания дутья при плавке металла. Первое простейшее воздуходувное устройство — это кожаные меха. Меха преобразовывали мускульную энергию людей или животных в термодинамическую энергию избыточного давления воздуха. Механизмы, приводимые в движение сжатым воздухом, описаны впервые в I в. до н.э. греческим инженером и ученым Героном Александрийским в трактате «Пневматика». Еще одно заметное достижение техногенеза связано с греческим механиком Ктезибием, жившим в одно время с Героном и изобретшим поршневой насос.

В последующем воздуходувное устройство приобрело вид ящичных мехов. В Средние века ручной привод ящичных мехов постепенно заменялся приводом от водяного колеса. Энергия потока воды, вызванного земным притяжением, преобразовывалась в энергию вращения колеса и затем в термодинамическую энергию сжатого воздуха.

Французский механик Гелье в 1741 г. создал вентилятор. Первый вентилятор представлял собой деревянную коробку с вращающимся валом, на котором крепились лопатки. Последующие успехи в создании устройств для сжатия воздуха инициировались изобретением в середине XVIII в. паровой машины. Ее появление считают началом промышленной революции.

Поршневой компрессор был разработан немного позже паровой машины — в 1760 г. в Англии. Первый компрессор имел название «цилиндрические меха». Основные части в поршневом компрессоре, так же как и в паровой машине, — это цилиндр и поршень. Первый поршневой компрессор вырабатывал сжатый воздух с давлением до 0,2 МПа.

Совершенствование технологии производства компрессоров привело к тому, что давление сжатого воздуха достигло к началу XIX в. значений 0,5—0,6 МПа. Передача сжатого воздуха на большое расстояние посредством трубопроводов, предпринятая в то же время, закончилась неудачей. Причина неуспеха — негерметичность уплотнений в местах соединения труб.

Энергия сжатого воздуха впервые в широких масштабах была применена в 1857 г. при прокладке туннеля в Альпах. Проблема герметичности трубопроводов для перемещения сжатого воздуха на расстояние к этому времени уже была решена. Кроме того, удалось создать пневмоустройства с поступательным и вращательным движением рабочих деталей.

Первая городская компрессорная станция была построена в 1888 г. в Париже. Паровая машина использовала химическую энергию органического топлива для создания термодинамической энергии водяного пара. Энергия пара преобразовывалась с помощью компрессоров в механическую энергию движения, а затем в термодинамическую энергию сжатого воздуха. Мощность станции составляла 1470 кВт, давление сжатого воздуха — 0,6 МПа, а длина трубопроводов от станции к потребителям — 48 км. Мощность парижской станции через три года возросла до 18 500 кВт.

Предприятия Европы и Америки приступили к массовому производству компрессоров приблизительно в середине XIX в. Поршневые компрессоры имели в то время недостаточную производительность, поэтому наряду с ними начали выпускать турбокомпрессоры. Первый турбокомпрессор был создан в 1906 г. Наиболее крупная компрессорная станция начала XX в. — станция в Южной Африке, вырабатывающая 9500 м³/мин воздуха.

Производство компрессоров в СССР стало массовым в годы индустриализации. В настоящее время машиностроение стран СНГ выпускает свыше 500 типов компрессоров производительностью от 0,02 до 27 000 м³/мин, давлением до 250 МПа и мощностью от 0,1 до 40 000 кВт. Затраты на электропривод только стационарных компрессоров составляют около 10% всей вырабатываемой в России электроэнергии.