Экскретология мусора. Глава I. Экскреты и экскретология (Р. Л. Романова, 2013)

Экскретология как наука, изучающая преобразования с продуктами выделений и отторжений общества и природы, к настоящему времени находится в стадии формирования, поэтому вопросы терминологии являются чрезвычайно важными. Ниже приведены кратко основные понятия и определения, используемые в экскретологии.

Ввиду особой актуальности и важности отходов, отбросов и мусора для жизни общества этот блок основных, так называемых, «мусорных экскретов» требует отдельного рассмотрения (выделен заливкой на Рис. 1.1.1). Изучению объектов этого блока, в сущности, и посвящена наша книга.

Более детально, с разделением на природные и антропогенные, сведения об экскретах приведены в нашей книге «Начала экскретологии» [1].

1.1. Понятия и определения, используемые в экскретологии

Экскретология (от латинского excretum – выделенное) – наука о выделениях и отторжениях, выбросах, потерях и удалениях антропогенных (связанных с человеком и его деятельностью) и природных объектов, их возникновении, трансформации, возможной утилизации, использовании и уничтожении. Такими объектами – экскретами – являются конечные продукты деятельности человека и других живых организмов, а также вещества и продукты, возникающие при различных – как правило экстремальных – природных процессах. Рассматриваются материальные объекты в виде физических тел. О нематериальных экскретах смотри в Приложении книги [1].

В широком смысле экскретами являются любые естественно-природные и антропогенные объекты, закончившие свой жизненный цикл, выделенные и/или отторгнутые организмами (в том числе и общественными), выбрасываемые за ненадобностью или уничтожаемые каким-нибудь способом.

В справочной литературе (например, в словаре русского языка Д. Н. Ушакова [16]) понятие отторжения определяется так: «Отторгать – отторгнуть что от чего, оторвать, отделить дёргая, порвав; отодрать, отнять силою». В нашей книге процесс отторжения трактуется более расширенно и предполагает:

а) для живых организмов – выделение, отделение и изоляцию от привычных биогеоценозов в том числе со смертельным исходом;

б) для неорганических объектов – выделение, отделение, изоляцию от первоначального физического тела, потерю или выбрасывание, деструкцию или уничтожение.

Классификации выделяемых природой и обществом объектов как составных частей экскретологии представлена на схеме Рис. 1.1.1.

Схема этого рисунка иллюстрирует подразделения экскретов на антропогенные и естественно-природные. Из неё видно, что природные мусорные экскреты – это отбросы, мусор и токсичные выбросы, причём все эти экскреты естественного происхождения. Антропогенные мусорные экскреты, появляющиеся при деятельности человека, кроме техногенных продуктов содержат также и продукты естественного происхождения. Антропогенные мусорные экскреты представлены экскретами мусора и квазимусора, отбросов, сырьевых отходов и токсичных выбросов.

Рис. 1.1.1. Схема классификации экскретов по принадлежности к природным и антропогенным.

Блок залитых ячеек объединяет мусорные экскреты: природные и антропогенные

Элементы экскретологии — это отходы, мусор и квазимусор, отбросы, а также утраты, находки и потери, виктимы и девиаты. В этом разделе книги выясняется какой смысл вкладывается в определение этих объектов.

Можно сказать, что экскретами являются все материальные объекты природных сред и человеческого общества, отслужившие «свой срок», закончившие жизненный цикл или появившиеся (возникшие) при деструктивных, катаклизменных или катастрофических явлениях.

Классификация экскретов по принадлежности к естественно-природным (в дальнейшем для краткости – природным) или антропогенным приведена на схеме Рис. 1.1.1. В ней естественно-природные объекты противопоставляются антропогенным, хотя формально, антропогенные объекты являются частью природных (Природа – всё существующее во Вселенной, органический и неорганический мир [2].). Такая вольность в формулировке позволяет акцентировать характерные различия экскретов и поэтому, на наш взгляд, вполне уместна.

Кроме того, противопоставление антропогенных и естественно-природных объектов, на наш взгляд, диктуется самой жизнью. Ведь ни сам современный человек, ни огромное количество неестественных им созданных ксенобиотических объектов, мягко говоря, «не вписывается» в отрегулированный тысячелетиями экологический механизм планеты. И сомнительно, что когда-нибудь впишется… Существование неистребимых антропогенных мусорных экскретов тому явное доказательство. Поэтому более правильным было бы вместо названия экскретов «анропогенные» в схеме рисунка 1.1.1. использовать название «нестественно-природные».

Подробно о «немусорных» экскретах: потерях, находках, виктимах, утратах и девиатах можно прочитать в нашей книге [1].

Обсудим кратко «мусорную составляющую» экскретологии, её компоненты, основные и вспомогательные понятия.

Часто не только на бытовом уровне, но и в публикациях отходы отождествляют с мусором, что приводит к путанице и неразберихе.

Понятие отходов является базовым не только для экскретологии, но и для смежных наук, посвящённых охране и защите природы, тем важнее дать ему правильное и однозначное определение. В справочной и научной литературе понятие отходов, как правило, игнорируется или приводится применительно к какой-либо узкой отрасли человеческой деятельности. Попытаемся устранить такое упущение.

В общем случае отходы можно определить как побочные продукты деятельности живых организмов.

Для объектов флоры и фауны отходами являются отбросы – биологические продукты, вещества, предметы, возникающие в процессе их жизнедеятельности. Для антропогенных объектов наряду с продуктами жизнедеятельности (отбросами) отходами являются материалы, вещества, изделия, продукты, появляющиеся в качестве неиспользуемых остатков в трудовом процессе или изделия, отработавшие свой ресурс.

В политехническом словаре [66] рассматриваются только производственные процессы. Отходы производства определены в нём как остатки основных и вспомогательных материалов, образующиеся в производственном процессе. Такое толкование понятия отходов слишком узкое. Оно не включает в себя возможные непроизводственные отходы: бытовые, сельскохозяйственные, медицинские и отходы многих других сфер приложения человеческого труда.

Более общее и расширенное определение этого понятия даётся в словаре-справочнике [77]:

– Отходы – непригодные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твёрдые, жидкие, газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в рассматриваемом производстве (в том числе, с/х и в строительстве). Отходы одного производства могут служить сырьём для другого. Как правило, в категорию отходов не включают природные вещества, неявно используемые в технологических циклах, – воздух, его кислород, проходящую «транзитом» воду и т. п. Нередко не учитываются и энергетические отходы…

Приведённое выше определение также заранее предполагает наличие некоторого производственного процесса и не охватывает другие области человеческой деятельности. Например, для бытовых отходов можно использовать следующее определение.

Отходы – произведённые человеком вещества, тела, продукты и объекты, потерявшие потребительские свойства и не пригодные для использования по прямому назначению. Однако это не означает, что их нельзя использовать для каких-нибудь других целей, например, утилизируя ценные компоненты или вещества. Востребованные отходы – вторичное сырьё.

Невостребованные отходы представляют собой ненужный мусор, отправляются на свалку или уничтожаются.

Более подробно тема отходов обсуждается в разделе 2.1.1 нашей книги.

Понятие выброс в повседневной жизни используется довольно редко и обозначает выбрасывание; в технической литературе, как правило, применяют узкоспецифические определения этого понятия, которые применимы для конкретных областей знаний или производств. Например, в справочном пособии по аварийной тематике [18] даётся такое определение.

Выброс (release) – количество опасного (горючего или токсичного) вещества, выходящего из технологических установок или аппаратов при их разгерметизации в атмосферу и поэтому не контролируемого эффективно системами обеспечения безопасности.

В другом литературном источнике [19] приводится такое определение. Выброс (Emission; Effluent) – кратковременное или непрерывное (за час, сутки) поступление в окружающую среду вредных веществ (загрязнителей) военным объектом, промышленным предприятием, группой предприятий или населённым пунктом. Выбросы различают от отдельного источника и суммарный выброс на площади населённого пункта, региона, государства или группы государств, планеты в целом.

Часто в литературе используются такие определения [25]. Выбросы (эмиссия) – кратковременное или за определенный отрезок времени поступление в окружающую среду любых загрязнителей. Аварийный выброс – поступление загрязняющих веществ в окружающую среду в результате аварии или нарушения технологического процесса.

Залповый выброс – единовременный концентрированный выброс значительного количества загрязняющих веществ в окружающую среду.

Предельно допустимый выброс – количество загрязняющего вещества за единицу времени, превышение которого ведёт к неблагоприятным последствиям в природной среде и опасно для здоровья человека.

При изучении экскретологии целесообразно использовать расширенное толкование этого понятия [43–45, 74–76]. При этом слово «выброс» имеет два значения:

– 1) процесс поступления с некоторой скоростью какого-либо (практически любого) вещества или продукта из источника в окружающую среду;

– 2) материальный объект в виде некоторого объёма поступивший или поступающий в окружающую среду.

В этой книге в зависимости от контекста нами будут использованы оба этих значения.

Что касается выбросов мусора, то нами используется следующее его определение. Мусорный выброс: – 1) процесс поступления мусора с некоторой скоростью из источника в окружающую среду;

– 2) объём мусора, поступающий (или поступивший) в окружающую среду.

В соответствии с этим определением практически все твёрдофазные выбросы объектов народного хозяйства являются мусорными, так как они при работе загрязняют, захламляют и заражают природу продуктами горения, химических реакций или биологическими ингредиентами.

Газообразные и жидкие выбросы могут быть определены так же как выше, то есть как процесс поступления соответствующего продукта в окружающую среду или объём газа или жидкости в ней.

Мусорные выбросы в понимании процесса могут быть подразделены по продолжительности процесса поступления вещества (продукта) на:

– мгновенные;

– кратковременные;

– продолжительные;

– постоянные.

Антропогенный мусор, как правило, имеет сложный состав, то есть является гетерогенной смесью. Он состоит в основном из твёрдых веществ с некоторыми количествами жидкостей и газов. Они представлены в объёме выброса в разных долях и комбинациях.

В справочной литературе понятие мусора вероятно из-за его многоликости и сложной идентификации даётся крайне редко; в словаре-справочнике [77] он определяется так:

«Мусор – совокупность твёрдых бытовых отходов и отбросов, образующихся в бытовых условиях. Синоним: твёрдые бытовые отходы. Мусор включает стекло, металлы, кости, дерево, бумагу и пр.».

Такое же определение имеется и в словаре [18].

При критическом рассмотрении это определение не выдерживает ни какой критики, тем не менее оно получило широкое повсеместное распространение и имеет аббревиатуру ТБО. Не понятно, почему мусор – только бытовые отходы, и о какой «твёрдости» может идти речь, когда видишь на «мусорке» тряпьё, ветошь, пластиковые плёнки и другие совсем не жёсткие выброшенные предметы и вещи. Кроме того, не любая совокупность твёрдых бытовых отходов является мусором – некоторые после «доработки» успешно используются в хозяйстве, а биологические отходы могут быть утилизированы и превращены в ценное удобрение.

На бытовом уровне мусор определяют как отбросы, сор [2]. Отброс – негодный остаток чего-нибудь, сор – мелкие сухие отбросы, мелкий мусор [там же].

В общем случае мусором могут быть названы произведённые человеком твёрдые или условно твёрдые предметы, вещества, продукты, потерявшие потребительские свойства и невостребованные отходы, выбрасываемые или уничтожаемые им за ненадобностью, а также твёрдые или условно твёрдые предметы, вещества, продукты, возникающие в природных средах после разрушения её объектов при катаклизмах, катастрофах или авариях, захламляющие, загрязняющие или отравляющие природные среды, нарушающие нормальную (установившуюся) жизнь биологических объектов.

Понятие твёрдого или условно твёрдого предмета, вещества или продукта в этом определении означает, что рассматриваемые объекты не жидкие и не газообразные, а относятся к твёрдой фазе. Твёрдое тело характеризует агрегатное состояние вещества со стабильностью формы в виде кристаллических или аморфных объектов [89], а понятие твёрдости характеризует сопротивляемость вдавливанию или царапанию [3]. Строго говоря, любое тело при достаточном охлаждении становится твёрдым.

При нормальных условиях примерами твёрдых тел могут быть металлы, соединения металлов с неметаллами (металлиды), некоторые минералы. Примерами твёрдых аморфных тел служат стекло и изделия из него, янтарь, смолы, битумы и полимеры [89]. При экскретологических исследованиях наряду с понятием твёрдого тела целесообразно использовать понятие условнотвёрдого тела как мерило содержания в нём влаги (в основном воды). На практике именно водность (влажность) выбросов является определяющей характеристикой при рассмотрении их классификации и динамики в природных средах.

Влажность определяется как отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале, к массе (реже к объёму) материала в сухом состоянии и выражается в процентах. При этом массу материала берут в естественном влажном, а не в насыщенном водой состоянии.

Вычисляют массовую влажность W_m и объёмную W_o по формулам (%):

W_m =((m₂-m₁)/m₁)_*100;

W_o = ((m₂-m₁)/V)_*100,

где

m₁ и m₂ – масса материала соответственно в сухом и в естественном влажном состоянии, [г];

V– объём материала в сухом состоянии, [см³].

Понятие условнотвёрдого тела можно конкретизировать применительно к мусору, произведённому человеком – антропогенному мусору, и возникающему в природе – естественно-природному мусору или сокращённо природному мусору. Подробно эти вопросы рассмотрены в разделах 2.1.3. и 2.2.2. нашей книги.

Антропогенный мусор, как правило, имеет сложный состав, то есть является гетерогенной смесью. Он состоит в основном из твёрдых веществ с некоторыми количествами жидкостей и газов. Они представлены в объёме выброса в разных долях и комбинациях. Природный мусор часто однороден и может моделироваться гомогенным выбросом.

В природные среды отходы, отбросы и мусор попадают, как правило, в виде выбросов, в которых загрязняющие вещества представляют собой смесь твёрдых тел, жидкостей и газов. Характеристикой, определяющей принадлежность выброса к объектам мусора, является, очевидно, степень его «твёрдости», то есть доля твёрдого вещества в нём. Опишем эту характеристику математически [1].

В общем случае масса М компактного объёма разнофазной смеси загрязняющих веществ выброса может быть записана в следующем виде:

M = Mт + Мж + Мг, (1)

где

Mт, Мж, Мг – соответственно, масса твёрдой, жидкой и газообразной его составляющих.

Вводя массовые концентрации отдельных фракций выброса с помощью выражений:

α = Мт/М;

β = Мж/М;

γ = Мг/М,

можно формулу (1) представить так:

1 = α + β + γ.

Откуда выражение для доли твёрдой фазы в выбросе записывается в следующем окончательном виде:

α = 1– β – γ. (2).

При получении этих соотношений предполагалось, что выброс представляет собой компактный объём с примерно равномерным распределением в нём различных компонентов, а его газовая составляющая γ – это смесь воздуха с газами, выделяющимися из твёрдой и жидкой фаз.

Соотношения параметров α, β и γ в каждом конкретном выбросе загрязняющих веществ определяют его плотность («твёрдость») и, следовательно, принадлежность к одной из трёх категорий мусорных отходов: твёрдым, жидким или полужидким. Причём, объект является мусорным при

α ≥ α*,

где

α* – критическое значение массовой плотности загрязняющего выброса, задаваемое из физических или технологических соображений.

Необходимо отметить, что из-за слабой разработанности экскретной тематики в нашей стране эти термины нельзя считать устоявшимися и имеющими конкретные числовые значения. Для примера можно рассмотреть состояние этого вопроса в одной из наиболее «продвинутых в мусорном отношении» стран – в США, где традиционно используется классификация мусора на основе различных числовых значений записанных выше параметров.

При рассмотрении выбросов загрязняющих веществ в виде смесей твёрдых тел и жидкостей "твёрдыми отходами"\solid waste\ в США считаются «материалы, содержащие менее 70 % воды» [15], то есть со значением коэффициента

β < 0,7 (α* = 0,3).

При учёте формулы (2) и значения α* = 0,3 приходим к соотношению, определяющему твёрдость выброса, то есть принадлежность его к мусорному объекту. Оно записывается так:

α + γ ≥ 0,3. (3)

Из соотношения (3) следует, что при массовом содержании твёрдого вещества и газов в выбросе, превосходящем 30 %, его следует причислить к «твёрдым отходам» (в России – ТБО).

Если пренебречь газовой составляющей γ (на практике почти всегда присутствие газа в твёрдофазных и жидкостных выбросах носит «следовый» характер), то есть считать, что γ/α «1, то приходим к приближённой оценке «твёрдости» мусорных отходов:

α ≥ 0,3. (4)

В эту категорию выбросов попадает большинство бытового, часть промышленного, горнорудного и прочего мусора (см. Таблицу № 1.2.).

Таблица № 1.2.

Содержания воды в физических телах при влажности окружающего воздуха 80 % [119]и соответствующие значения параметра α

"Жидкими отходами" \liquid waste\ признаются отходы, содержащие менее 1 % твёрдого вещества, то есть при

α ≤ 0,01 (β + γ > 0,9). (5)

Существуют также "полужидкие отбросы"\sludge\, содержащие от 3 % до 25 % твёрдых материалов:

0,25 ≤ α ≥ 0,03. (6)

(Неопределённость числовых значений этого параметра в диапазонах концентраций от 1 % до 3 % и от 25 % до 30 % – на совести авторов публикации [15]). Области определения параметра α представлены на рисунке 1.1.2.

Рис. 1.1.2. Области определения параметра «твёрдости» выброса загрязняющих веществ: I– жидкие отходы; II-полужидкие отбросы; III– твёрдые отходы (мусор).

Природный мусор универсальный и носит неизменный характер независимо от географических, метеорологических или временных характеристик исходных объектов. В отличие от него антропогенный мусор многолик, неоднозначен и носит индивидуальный характер. То, что является мусором для одного предприятия или человека, может представлять потребительский интерес для других объектов. Кроме того, такой мусор по-разному может пониматься и восприниматься в различных географических местах, в разных социальных группах и в различные исторические времена. Таким образом, строго говоря, понятие антропогенного мусора является весьма неопределённым и расплывчатым и трактуется применительно к конкретной обстановке. Подробно это обсуждается в разделе 1.4. нашей книги.

Ещё одним элементом экскретологии – экскретом является понятие отброса (отбросов). Рассмотрим его содержание. Например, в словаре-справочнике [18, 77] написано:

Отбросы: 1). Несъедобные или по другим причинам непригодные для дальнейшего использования пищевые продукты и предметы быта, выбрасываемые на свалку;

2) неутилизируемые бытовые и с/х компоненты (говорят об отбросах животноводства);

3) неиспользуемые в настоящее время отходы. Правильнее говорить о бытовых отбросах, промышленных и с/х отходах, включая в это понятие и отходы строительства.

Приведённое выше определение отбросов получилось громоздкое, противоречивое и трудно понимаемое. Почему неутилизируемые бытовые и с/х компоненты – считают отбросами, а утилизируемые разве не отбросы?

Кроме того, из приведённого выше определения довольно трудно уловить общее у картофельных очисток в мусорном ведре, отбросов животноводства (например, навоза) с битым кирпичом на стройке или металлической стружкой от токарного станка. Общее у них только то, что от них хотят избавиться!

Целесообразно было бы оставить только часть формулировки этих работ об отбросах как о выбрасываемых биологических объектах. Тогда можно провести непротиворечивую классификацию мусорных объектов, обоснованно и разумно организовать их раздельный сбор и утилизацию…

Предложим понятие отбросов в широком смысле слова, а не только применительно к человеческой деятельности, учитывая наработки других литературных источников.

Отброс – «всё, что откинуто, отброшено куда по негодности» [28], негодный остаток чего-нибудь [2]. Отбросами являются, в первую очередь, продукты жизнедеятельности живых организмов. В общем случае к отбросам можно отнести:

– отходы продуктов питания при приготовлении пищи и несъедобная пища;

– отходы жизнедеятельности человека и других живых существ (кал, моча, слёзы, слизи, слюни, сопли, серные образования в ушах, выделения желез внутренней секреции, кишечные газы, выдыхаемый воздух и т. п.);

– отмершие или выпавшие роговые, хитиновые или костные образования (выпавшие зубы, волосы, перхоть, ногти, рога, копыта, …);

– сменяемые кожные покровы или их части (куколки при линьке насекомых, кожа при линьке пресмыкающихся, фрагменты кожи (болячки) при заживлении ран у млекопитающих;

– опадающие листья, увядшие соцветия, обломившиеся опавшие веточки и другие естественно сменяемые объекты флоры;

– погибшие естественной смертью объекты флоры и фауны (за исключением утрат).

Отбросы объектов флоры и фауны необходимы для нормального функционирования биоценозов – совокупности животных, растений и микроорганизмов, населяющих различные участки среды их обитания с примерно однородными условиями жизни. Поэтому отбросы живых организмов в среде их проживания не мусор, а важная составная часть биоценоза, вне среды их обитания отбросы на бытовом уровне рассматриваются как мусор.

Что касается антропогенной составляющей отбросов, то она соответствует определению мусора, являясь его частным случаем (фактически отбросы – это биологический мусор). Ввиду практической важности и массовости отбросов – как природных, так и связанных с деятельностью человека, – они выделены совместно с мусором в качестве отдельного экскретного элемента (смотри схему Рис. 1.1.1).

Кратко отбросы можно определить так:

1) несъедобная пища и пищевые остатки;

2) продукты выделений живых организмов и их тела после естественной гибели (кроме утрат).

Отбросы являются необходимым звеном процессов существования живых организмов.

К категории квазимусора относят мусорные экскреты, обладающие частично или полностью потребительскими свойствами, от которых их владелец избавляется из-за личных предпочтений (эстетических, художественных, престижных и т. п.) или по приказу (в случае других видов собственности на объект).

Как было установлено в книге [1], потерями как элементами экскретологии, называют ценные тела, предметы, продукты, выбывшие из поля зрения и досягаемости их владельцев или пользователей по объективным или субъективным причинам и фактически ставшими мусором. Этот специфический экскрет наряду с экскретами находки принадлежит к категории квазимусора и подробно обсуждается в готовящейся к печати книге «Мусорные аспекты экскретологии».

1.2. Элементарные и глобальные экскреты

Наряду с элементарными экскретами – продуктами выделения и отторжения человеческим обществом и природой веществ, тел или предметов можно говорить об экскретах глобальных, представляющих собой массовые скопления или конгломераты элементарных экскретов. Такие массовые объёмы элементарных экскретов могут возникать на завершающих стадиях процессов диссимиляции живого вещества или деструкции, выпадения и скопления вещества неорганического (минерального или металлического).

Если обозначить характерный признак (размер, массу, объём и др.) элементарного экскрета l, а глобального L, то критерий глобальности экскрета можно записать в следующем виде:

l / L «λ,

где λ – малый параметр, определяемый экспериментально или задаваемый из физических соображений.

Другим условием глобальности экскрета должна быть однородность состава в пределах некоторых областей его существования или в целом объёме.

Глобальные экскреты в пределах Земли и её ближайшего окружения – околоземного космического пространства (ОКП) существуют в виде естественных природных образований и в виде техногенных – привнесённых человеком. Рассмотрим вкратце как возникли эти экскреты и что представляют собой в настоящее время. Сами природные среды планеты условно также могут рассматриваться как скопления выделенных отторгнутых тел, веществ, предметов – то есть глобальными экскретами.

Строго говоря, состав подобных образований далёк от однородного, однако в качестве модельного предельного случая такие планетарные «гиперэкскреты» имеют право на рассмотрение.

Рассмотрим, как возникают и какие изменения претерпевают глобальные экскреты. Глобальные экскреты некогда живых организмов возникают под действием детритофагов – бактерий, простейших организмов, грибов и червей. Примером подобного глобального экскрета может служить почва как результат процессов совместного разложения растительных и животных остатков биосферы Земли, а также минеральных пород. Рассмотрим процесс возникновения почвенного покрова Земли как глобального экскрета [73].

На завершающем этапе земного существования экскретов как индивидуальных объектов детритофаги разрушают трупы животных, остатки корней, стеблей и листьев растений и превращают мёртвое органическое вещество в гумус или плодородный перегной. Некоторые органические вещества они преобразуют в более простые минеральные вещества, растворимые в воде и поэтому доступные для растений. Так обеспечивается на Земле непрерывность процессов образования новой живой материи.

Роль животных в круговороте веществ в природе известна натуралистам давно. К. Линней писал, что «в тропиках три мухи с их потомством съедают труп лошади быстрее, чем лев».

Наблюдения петербургского профессора П. А. Костычева, современника В. В. Докучаева, показали, что именно деятельность животных (в его опытах личинок грибных комариков) способствует превращению гниющих листьев в аморфный перегной. Если разложение происходит без животных, только при участии грибов и бактерий, то листья много лет сохраняют свою структуру. В трудах В. В. Докучаева можно прочитать: "Попробуйте пройтись по такой целинной древней степи и вырезать из неё кубик почвы, увидите вы, что в нём больше корней, трав, ходов жучков, личинок, чем земли. Все это бурлит, сверлит, точит, роет почву, и получается несравнимая ни с чем губка". Эта «губка», представляющая собой скопище органических и минеральных остатков бывшей жизни, используемой для построения новой жизни, и есть почва как глобальный экскрет.

Деятельность животных в почвах многообразна. Они не только непосредственно перерабатывают растительный опад, но и стимулируют активность микроорганизмов. При отсутствии животных микробы разлагают опад в несколько раз медленнее и он накапливается на поверхности. При этом в лесах резко возрастает опасность пожаров.

Рассеивая экскременты по поверхности и в толще почвы, животные разносят и микробов, создают благоприятные очаги для их размножения и деятельности. Пропуская через кишечник массу растительных тканей, примитивные животные размельчают их и тем самым многократно увеличивают суммарную поверхность растительного материала, доступную микроорганизмам, а также воздействию воздуха и воды.

С помощью собственных ферментов и ферментов симбиотических микроорганизмов беспозвоночные расщепляют целлюлозные компоненты клеток и высвобождают лигнин, который находится в сложном соединении с клетчаткой, что имеет большое значение для развития процессов гумификации органических остатков в почве. В ходе пищеварения в кишечнике почвенных беспозвоночных происходит частичная минерализация растительных остатков, а у некоторых групп – и частичная гумификация. Таким образом, экскременты животных превращаются в одну из составляющих почвенного гумуса.

Многие почвенные животные – в основном черви – заглатывают вместе с органическими пищевыми веществами минеральные частицы почвы, способствующие перетиранию в кишечнике пищи. Проходя через кишечник, минеральные частицы (глинистые, песчаные) перемешиваются, спрессовываются и склеиваются выделениями кишечника, образуя зернистые комочки разной величины. Чем их больше, тем плодороднее почва. Совершая вертикальные миграции в почве, животные заносят растительные остатки в глубокие горизонты и перемешивают органические и минеральные частицы. Передвижения животных способствуют и улучшению аэрации почвы, что также стимулирует аэробные процессы разложения органических остатков.

Следует отметить, что почвы как глобальные экскреты изменяются со временем. Во всех этих явлениях действующей силой выступают живые организмы: сначала микробы, затем лишайники, мхи и высшие растения. Им всюду сопутствуют и почвенные животные: простейшие, нематоды, клещи, ногохвостки, личинки насекомых и дождевые черви. При этом горная порода, на которой формируется почва, превращается в структуру, более мощную и более богатую гумусом.

Важную роль в этом процессе, называемом эволюцией почвы, играют воздействия атмосферного воздуха, воды и растворённых в ней химических веществ. Наконец, в современную эпоху, названную в начале века известным нашим геологом академиком А. П. Павловым антропогенной, то есть определяемой деятельностью человека, на почвенный покров всё большее влияние оказывает человек.

Растения также активно участвуют в процессах почвообразования. Они обеспечивают значительную часть биогенного круговорота на суше, избирательно накапливают отдельные химические элементы и соединения.

Большинство современных растений создаёт круговорот веществ, в котором на первом месте стоят азот, фосфор, калий, кальций, магний и натрий, на втором – кремнезем, а на третьем – различные окислы, изредка хлор и сера.

А вот древнейшие растения – хвощи и плауны резко отличаются по своему зольному питанию. Хвощи накапливают в первую очередь кремнезём (окись кремния), а плауны – глинозём (окись алюминия). Нетрудно сделать вывод, что характер почвообразования под палеозойскими хвощовыми и плауновыми лесами был иным, нежели сейчас, и возникающие на ней глобальные экскреты могли сформироваться в залежи нефти или алюминия.

Именно эволюция живого покрова планеты – биоты является постоянно действующим фактором активного изменения биогеоценоза, а с ним и почвы и других глобальных экскретов.

На этот счёт имеется гипотеза, что жизнь возникла именно в грунте первичных материалов Земли и что древнейшие существа планеты – почвенные микробы появились первыми в земном реголите – грунте, похожем на грунт Луны. Кстати, низшие растения действительно могут расти на грунте такого состава, что доказано экспериментально.

Важной составляющей почвообразования является процесс разложения минералов той горной породы, на которой образовалась почва. Разложение микробами горных пород имеет огромное значение для биосферы. Не будь его, живые организмы очень быстро исчерпали бы ресурсы большинства биогенных элементов. Особенно важно это в условиях влажного климата, где дожди постоянно промывают почву и выносят все растворимые элементы минерального питания, которые не успели перехватить другие микроорганизмы или же корни растений.

Существует множество микроорганизмов (в их числе бактерии, водоросли, грибы, актиномицеты, дрожжи), способных разрушать минералы и извлекать нужные им элементы или химические соединения – такие как кислород, азот, железо, cepу, калий и др. Бактерии способны эффективно разрушать горные породы. Для этого у них есть целый арсенал «химического оружия»: ферменты, слизи, кислоты. Ферменты – средство строго избирательного воздействия. Например, с помощью ферментов серобактерии окисляют содержащие серу минералы. Многие микробы, попав в анаэробные условия, то есть в условия, где нет кислорода, способны с помощью особых ферментов "отнимать" кислород у окислов железа. А содержащие железо минералы при этом разрушаются.

Не столь избирательное, но ещё большее по масштабам действие оказывают на минералы различные слизи, выделяемые микробами. Многие бактерии в почвах буквально погружены в слизь. Именно она составляет основную массу органических полимеров, особенно полисахаридов. Содержащиеся в слизи кислоты могут разрушать кристаллические решётки минералов, тем самым переводя в раствор, в усвояемое состояние нужные микробам вещества.

Микробы выделяют кислоты и в чистом виде, даже такие сильные, как азотная и серная. Иногда эти кислоты для микробов являются не оружием нападения на минералы, а просто экскретами, отбросами. Отмечается [77], что автотрофные микроорганизмы, в частности нитрификаторы и серобактерии, могут порой "захлебнуться" в выделяемых ими же самими кислотах. Эти факты хорошо подтверждают одно их положений экскретологии (см. раздел 1.6.книги) о том, что ни одно живое существо не способно жить и развиваться в среде собственных экскретов.

В биогеоценозе живут и другие существа, которые охотно поглощают минеральные соединения растворенных горных пород, но наиболее ярко выражена способность к кислотообразованию у микроскопических грибов. С помощью кислот микробы извлекают из минералов фосфор, многие металлы. В разложении горных пород достаточно велика и роль гумусовых кислот, фенольных соединений.

В процессе жизнедеятельности микробы выделяют и щёлочи, особенно при разложении органики, аммонификации. Накоплению в почве щёлочей способствует внесение навоза и других органических удобрений, если они содержат много азота. И вот уже щёлочи растворяют кварц, трудно растворимые фосфаты, алюмосиликаты, нефелины. Микробы выделяют и такие сильные химические реагенты, как водород, сероводород, метан, которые также разрушают минералы.

Все эти явления очень важны для почвообразования, для снабжения растений элементами минерального питания, для всей жизни биогеоценозов. Но совершенно очевидно, что эти же процессы ещё важнее для эволюции почвы, для формирования почвенного слоя, накопления запаса биогенных элементов в живом веществе экосистемы при развитии почв на чистой скальной поверхности, песке или глине. Здесь свободно поселяются автотрофные микроорганизмы, лишайники (они тоже выделяют кислоты и могут растворять минералы), а всё остальное – дело времени.

Однако микробы не только разрушают минералы, но и способствуют созданию многих новых, особенно содержащих кальций, фосфор, кремний, железо и алюминий. На их основе могут возникнуть залежи полезных ископаемых – глобальных экскретов. Например, плесневые грибы в опытах за неделю извлекали из размельченного базальта 54 % железа, 59 % – магния, 11 % – алюминия, немало кремния.

Как видим, важнейшие химические процессы в почвах регулируются деятельностью живого вещества, особенно микробов и высших растений. Поэтому почвы столь же изменчивы, непостоянны по своим свойствам, как и жизнь организмов, которые их создали.

Подобные процессы возникновения глобальных экскретов наблюдаются и в других природных средах. Рассмотрим механизм возникновения и трансформацию глобального экскрета на примере возникновения залежей подводного метана. Метан является самым «опасным» парниковым газом, так как выбросы этого газа провоцируют очередной этап глобального потепления. На определённом этапе повышения температуры на планете учёные предсказывали начало выбросов метана из океанов и зон вечной мерзлоты в полярных зонах Земли. В частности, в последние годы исследователи обнаружили выбросы значительных запасов метана со дна Северного ледовитого океана [92]. По мере потепления мирового океана вода прогревает его дно, и это провоцирует выбросы метана.

Предположительно этот глобальный экскрет возникает так. В океане организмы умирают, опускаются на дно и частично разлагаются в метан. Под высоким давлением и под воздействием низких температур молекулы метана «попадают в капкан» – превращаются в супрамолекулярное соединение метана с водой, известное как газовый гидрат [93], который стабилизируется в плотный тонкий слой под дном океана.

Энциклопедия [94] определяет этот продукт так. «Гидрат метана – супрамолекулярное соединение метана с водой, устойчив при низких температурах и повышенных давлениях, наиболее широко распространённый в природе газовый гидрат».

Отмечается, что гидрат метана может стать ценным источником экологически чистой энергии, так как горящий метан вырабатывает значительно меньше углекислого газа, чем любые горючие ископаемые минералы. Гидрат метана – это похожая на лёд субстанция, состоящая из воды и метана, которая стабильна только в холодной воде и под большим давлением. Газовые гидраты внешне напоминают спрессованный снег, могут гореть, легко распадаются на воду и газ при повышении температуры. Благодаря своей структуре газовый гидрат объёмом 1 см³ может содержать до 160–180 см³ чистого газа.

Распадающийся гидрат метана служит своеобразным индикатором изменения планетарного климата. «Так как придонная температура растёт, гидрат распадается, следовательно, мы имеем ещё одно подтверждение роста температур в океане под влиянием меняющегося климата", – считают исследователи [92]. Заметим, что по предварительным данным, за последние 30 лет температура воды в Северном Ледовитом океане увеличилась в среднем на 1 градус по Цельсию.

Глобальные экскреты в форме гидратов метана обнаружены недавно и на дне озера Байкал [26]. Это озеро очень глубокое и в нём могут реализоваться условия, необходимые для твёрдого соединения газа с водой при низкой температуре и большом давлении. Именно такие условия существуют на дне океанов и морей. Озеро Байкал является единственным местом на Земле, где газовые гидраты обнаружены в пресной воде.

В ходе исследования иркутских учёных были обнаружены группы микроорганизмов, которые кроме Байкала нигде больше не встречаются. Были найдены и новые представители известных групп микроорганизмов. Например, в больших количествах обнаружены «метаногенные археи», о которых известно, что они участвуют в процессах метаногенеза – образовании метана в бескислородных условиях. Собственно, обнаружение этих микробов подтверждает, что гидраты метана в озере Байкал имеют биологическое происхождение.

В 40-е годы прошлого века советские учёные высказали гипотезу о наличии залежей газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты. В 60-е годы они же обнаружили первые месторождения газовых гидратов на севере СССР. С этого момента газовые гидраты начинают рассматриваться как потенциальный источник топлива. Постепенно выясняется их широкое распространение в океанах и нестабильность при повышении температуры. Поэтому сейчас природные газовые гидраты приковывают особое внимание как возможный источник ископаемого топлива, а также участник изменений климата.

Как следует из фазовой диаграммы гидрата метана, для его образования требуются низкие температуры и относительно высокое давление и чем больше давление, тем выше температура, при которой гидрат метана устойчив. Так, при 0 °C он стабилен при давлении порядка 25 бар и выше. Такое давление достигается, например, в океане на глубине около 250 м. При атмосферном давлении для устойчивости гидрата метана нужна температура около −80 °C. Однако, метангидраты всё же могут довольно долго существовать в условиях низких давлений и при более высокой температуре, но обязательно отрицательной – в этом случае они находятся в метастабильном состоянии, их существование обеспечивает эффект самоконсервации, – при разложении метангидраты покрываются ледяной коркой, что мешает их дальнейшему разложению. При увеличении мощности осадков в море и погружении или уменьшении мощности мерзлоты, гидрат метана распадётся и на небольшой глубине образуется газовый резервуар, из которого газ может прорваться на поверхность. Такие взрывы метановых месторождений, существующих в виде глобальных экскретов, действительно наблюдаются в тундре и иногда в морях.

Процессом прорыва метана из морских залежей газовых гидратов можно объяснить таинственные исчезновения кораблей в Бермудском треугольнике и некоторых других местах Мирового океана. Дело в том, что при подъёме метана к поверхности вода насыщается пузырьками газа и плотность газоводяной смеси резко падает. Её несущая способность уменьшается, корабль «проваливается», теряет плавучесть и тонет.

Ещё одним примером глобального экскрета могут служить залежи полезных ископаемых морского дна, имеющие космическое происхождение.

Мировой океан занимает около 71 % земной поверхности. На его дне находятся разнообразные полезные ископаемые, и протекает интенсивный рудогенез (возникновение залежей). Вклад космического материала в океанические осадочные породы (например, накопление таких компонентов, как железо, никель, кобальт) морские геологи и геохимики связывают со значительными поставками на дно океана космической пыли [110], оседающей на дне в виде ила.

Многочисленные измерения, выполненные в различных лабораториях мира, показали, что глубоководные илы растут со скоростью примерно 1 миллиметр за тысячу лет. В масштабах существования нашей планеты такое казалось бы мизерное выпадение космического вещества даёт вполне ощутимые величины: ~1 метр осадков за 1 миллион лет и 1 км – за 1 миллиард лет.

Такие илистые образования находят практически во всех морях и океанах, а также нередко и в озёрах. Однако только глубоководные океанические конкреции залегают с большой плотностью (до 200 кг/м²), образуя рудные поля, перспективные с точки зрения разработки полезных ископаемых. Конкреции имеют неправильную сферическую форму с диаметром 4÷8 см. Они представляют собой полиметаллические руды: кроме марганца и железа (основных своих компонентов) содержат много Ni, Cu, Co, а также Pt (до 4 г на тонну) и другие металлы. Считается, что железомарганцевые конкреции занимают около 10 % площади океанического ложа. Их запасы составляют примерно 340 млрд. т. Таким образом, космические экскреты заметно пополняют Землю полезными сырьевыми ресурсами.

Захоронения углерода на дне океана в виде панцирей микроорганизмов и моллюсков, а также геологические образования, такие как месторождения нефти и угля, возникшие из растительных остатков, очевидно, также являются глобальными экскретами. С процессами их формирования можно ознакомиться в многочисленных литературных источниках, поэтому они здесь не приводятся.

Ещё одним примером глобального экскрета, появление которого предсказано задолго до его возникновения, являются «рудные тела» мусорных полигонов и свалок.

Некоторые мусорные объекты – такие как крупные свалки и мусорные полигоны представляют собой многотонные скопления разнородных и разнофазных элементов, спрессованных силой тяжести и приобретающих со временем свойства некоторой осреднённой среды – сродни геологической среде. Современные представления о геологической среде [111, 112], широко используется в настоящее время в науках о Земле.

Понятие "геологическая среда" по-разному трактуется у различных авторов в зависимости от направлений их исследований. Формулировки этого термина базируется на том, что геологическая среда это сложный объект природы, существующий независимо от человека и его деятельности. Геологическая среда состоит из отдельных элементов – рельефа, горных пород, подземных вод, многолетней мерзлоты, а также природных процессов и т. д.

Основное свойство создаваемой на наших глазах геологической среды – мусорной или гарбологической – это её многокомпонентность и первичная неоднородность. Можно считать, что она состоит из бесчисленного множества элементов (горные породы, почвы, отходы человеческой деятельности, микроорганизмы, растворы, газы, элементы структуры, физические поля и т. д.). Все их в принципе невозможно учесть, да и в этом нет необходимости, так как многие из них не играют существенной роли применительно к рассматриваемой в данной работе проблеме. Поэтому с методологической точки зрения, необходимо ограничиться теми элементами, которые непосредственно оказывают влияние на объекты цивилизации. В общем, элементы эксретологической геологической среды можно условно разделить на четыре категории [113]:

– твёрдая фаза;

– жидкая фаза;

– газообразная фаза;

– структурные элементы.

Со временем под воздействием диффузионных и гравитационно-полевых процессов формируется относительно однородное по составу свалочное «тело». Его «созревание» занимает десятки лет, после чего можно говорить о возникновении глобального мусорного экскрета. Более подробно о мусорных экскретах как сырьевой базе цивилизации можно прочитать в разделе 3.4. нашей книги.

Важным глобальным экскретом может стать околоземное космическое пространство (ОКП), наполненное орбитальными мусорными экскретами естественного и техногенного происхождения. Несмотря на то, что плотность вещества в объёме ОКП относительно низкая и распределено оно не вполне равномерно в занимаемом объёме, в нём в настоящее время можно выделить отдельные области, которые условно можно причислить к глобальным экскретам. В первую очередь – это зона максимума техногенных отходов (высоты от 850 км до 1500 км) и зона так называемой свалки орбитального мусора, захватывающая внешнюю часть ОКП от геостационарной орбиты до траектории Луны.

Ещё одной зоной с наивысшей концентрацией орбитального мусора является слой ОКП на высотах от 100 км до 200 км, в котором происходит интенсивное торможение и частичное сгорание мусорных объектов.

В настоящее время эти три зоны отличаются повышенной концентрацией твёрдых объектов, однако при теперешних темпах загрязнения ОКП плотность их вещества в обозримой перспективе может выровняться и корректно будет говорить об одном глобальном мусорном экскрете – орбитальном с высотами от 100 км до 384 тыс. км.

Конечно, такой разреженный и эфемерный глобальный экскрет вряд ли станет источником полезных металлов – слишком трудоёмкий это процесс в масштабах ОКП. Однако, использование наиболее ценных узлов и агрегатов из вышедшей из строя орбитальной техники вполне вероятно. Более подробно эта проблема обсуждается в разделе 3.2. нашей книги.

В глобальном околоземном экскрете очевидно будут происходить процессы взаимодействия между различными электромагнитными и физическими компонентами ОКП и межпланетной среды, естественных космических и техногенных излучений с веществом и полями. Эти процессы будут сопровождать загрязнение ОКП продуктами дезинтеграции астрономических тел (экскретов космического мусора) и отходами и отбросами техногенной деятельности.

При этом физические характеристики ОКП и глобальный орбитальный экскрет, представляемый в виде суперпозиции элементарных мусорных экскретов, выйдя из состояния динамического равновесия, очевидно уже в него не вернётся. ОКП, наполненное орбитальными мусорными экскретами с временами существования в сотни и тысячи лет, обладающее новыми физическими параметрами, может иметь совершенно иные свойства, что непредсказуемо скажется на земной природе.

1.3. Относительный характер экскретов

Необходимо отметить сложность экскретологической классификации всего многообразия и изменчивости природных и антропогенных источников экскретов. Видимо этим можно объяснить смешение понятий и путаницу в этом теоретически слабо разработанном разделе нарождающейся науки.

Напомним, что экскретология – наука о выделениях, отторжениях и потерях материальных объектов в человеческом обществе и в природе. Объектами её изучения – экскретами – являются отходы, отбросы, мусор и квазимусор, газообразные и жидкие выбросы, потери, находки и утраты, виктимы и девиаты. Попытки создания логически непротиворечивой науки, включающей в себя перечисленные выше объекты оказались непростыми. Неоднократно исследователями предпринимались попытки рассмотреть, упорядочить и классифицировать отдельные выделяемые и отторгаемые объекты природы и общества в виде некоторых научных и псевдонаучных учений и теорий (например, мусорология, мусороведение, гарбология).

Подобные подходы к этой проблеме, на наш взгляд, не увенчались успехом потому, что феномен экскретов как конечных выделений и отторжений объектов природы и общества должен рассматриваться воедино и в комплексе, учитывая его неоднозначные проявления.

Дело в том, что классификация экскрета по принадлежности к антропогенному или природному, мусорному, отходному или отбросному, утратному, девиатному или виктимному является многофакторной [1]. Она не является абсолютной, а зависит от эколого-географического, социального и временного факторов. В частности, один и тот же экскретный объект «мусорного блока» (см. Схему 1.1.1) в зависимости от времени и места его появления в конкретных случаях может рассматриваться как антропогенный или природный мусор, отход или отброс, а также как естественный элемент биоты.

Например, опадающие листья – в городских условиях рассматриваются дворниками как мусор и убираются не только с дорог и улиц, но и с газонов, лужаек и других участков озеленения. На дорогах и улицах листья действительно – мусор, а в озеленяемой части городской инфраструктуры, как и в лесу, опад является необходимым растениям укрывным и питательным материалом.

Один и тот же предмет, вещество, изделие может менять свой «статус» в зависимости от места нахождения и времени содержания (хранения). Отходы, хранившиеся на складе сверх нормативного времени формально превращаются в мусор, а объекты мусора после сортировки становятся сырьевыми отходами и могут быть использованы для утилизации.

Некоторые авторы [79] считают, что термин «отходы производства» изжил себя, получив новое понятие – «попутная продукция». С этим трудно согласиться, так как подобная замена одного термина другим может внести путаницу в терминологию, не добавив никакой содержательной информации.

Отметим, что при подсчёте экономической эффективности от утилизации производственных отходов необходима четкая градация этих понятий.

Целесообразно к отходам отнести продукты, сопутствующие основному технологическому процессу, но не имеющие потребительной стоимости. Использование этих продуктов при существующих технологиях невозможно или затруднено, а их стоимость полностью включена в стоимость основной продукции.

К попутной продукции относятся продукты, сопутствующие основному технологическому процессу, имеющие потребительную стоимость (то есть пригодные для производственного потребления в качестве сырья, материалов) и стоимость.

И отходы и попутная продукция являются составной частью вторичных материальных ресурсов. К ним следует относить все остатки сырья и материалов, которые могут быть повторно использованы в технологическом процессе; такие остатки не являются целью данного производства и получаются одновременно с основным продуктом.

Взаимосвязь наиболее массовых экскретов – таких как «отходы» и «мусор» весьма противоречива и изменчива. То, что является отходом или мусором сегодня, завтра может стать незаменимым сырьём для получения целого ряда веществ. В особенности сейчас, когда многие отрасли промышленности ориентируются на развитие комплексных предприятий, где практически не будет ни мусора, ни отходов, а мусорные свалки оборудуются системами извлечения высококалорийного биологического газа.

Важным фактором признания того или иного экскретного объекта отходом или мусором является социально-географический фактор. Известно, что в последние годы развитые капиталистические страны превращают целые континенты в свалки своего мусора. В Африку и Юго-восточную Азию огромными кораблями привозится электронный хлам, состоящий из отслуживших свой век компьютеров, телевизоров, магнитофонов, телефонов и других электронных изделий. Кроме того, везут отслужившие свой век габаритные сложные механизмы, содержащие пластик и металлы.

Разборка и утилизация таких изделий в странах-производителях весьма затратна, так как связана с использованием дорогого ручного труда, а для «нищих азиатов или африканцев» представляет интерес. Они извлекают из электронного мусора ценные металлы и таким образом ценой потери здоровья добывают средства на пропитание. При этом «цивилизованный Запад» нисколько не заботит умерщвление природы этих стран и увеличение заболеваемости их населения. Этот пример показывает, как мусор Америки и Европы превращается в сырьё и отходы, пригодные для использования в слаборазвитых странах.

Для иллюстрации относительного характера экскретов и их способности трансформироваться друг в друга можно рассмотреть объекты органического мира, являющиеся основными массовыми «поставщиками» экскретов.

На схеме Рис. 1.4.1. представлен механизм формирования и трансформации экскретов из объектов органического мира, включающих в себя людей, объекты флоры, фауны и микроорганизмы. Из неё следует, что конечными объектами выделений большинства природных организмов является гумус – плодородная почва.

Рис. 1.4.1. Схема формирования и трансформации экскретов из объектов органического мира

Другие объекты органического мира также имеют конечными экскретами гумус, предварительно побывав либо утратами, либо виктимами.

Некоторая часть людей, кроме того, могут быть девиатами, прежде чем превратиться в гумус.

Виктимы объектов флоры и фауны, пройдя стадию отбросов, превращаются частично в природный мусор и в гумус.

Представленная в этом разделе книги совокупность экскретов позволяет для конкретных индивидов дать ответ о характере возникающих экскретов и выбрать соответствующую тактику реакции на инцидент в конкретных жизненных ситуациях. В качестве примера рассмотрим формально неоднозначный характер экскретов при родах. Он иллюстрируется схемой рисунка № 1.4.2., на котором в зависимости от отношения роженицы к будущему плоду может реализоваться несколько вариантов окончательного выделительного процесса, а значит и реакции на него действующих лиц.

При благоприятном развитии родов рождается ожидаемый ребёнок. В случае неблагоприятного вынашивания плода может появиться на свет выкидыш или потребуется плановое прерывание беременности. При таких развитиях событий возникает один из экскретов:

Рис. 1.4.2. Схема возникновения экскретов при родах разного вида

утрата – при гибели столь ожидаемого и уже горячо любимого ребёночка;

виктим – жертва очередной нежелательной беременности;

отброс – ненужный кусочек плоти.

Понятно, что только сама роженица может квалифицировать ситуацию и дать ответ о возникшем экскрете.

Рассмотрим ещё один пример временной и пространственной трансформации экскретов. Допустим у некоторого индивида А соседская кошка задушила дрессированную любимую крысу (возник экскрет виктим). Во время игры с крысой кошка отвлеклась и потеряла её из виду (экскрет виктим транформировался в экскрет потерю). Далее хозяин крысы обнаружил её трупик (экскрет – находку), очень загоревал, бальзамировал его и в качестве реликвии (экскрет – утрата) поместил на видное место в кухне коммунальной квартиры. С таким положением дел не могла смириться соседка Марьиванна, – она выбросила мумию крысы на помойку (экскрет мусор), где совершенно случайно её опять обнаружил в качестве экскрета (находка) сосед А… Эту историю можно продолжать ещё долго, и каждый раз несчастная крыса будет превращаться из одного экскрета в другой.

Следует отметить, что несмотря на такие возможные трансформации экскретов, в каждый конкретный момент времени и в каждом конкретном месте рассматриваемый объект может быть однозначно идентифицирован отдельным индивидуумом. То есть для рассматриваемого нами случая, например, крыса в помойке (мусор для соседки и находка для хозяина крысы) – это совершенно другой объект, чем, например, крыса в кухне и т. п.

Каждый конкретный i-ый экскрет φ_i может быть однозначно идентифицирован для конкретного лица M_i (собственника, хозяина и т. п.) в конкретном месте δ и в конкретный момент времени t. Математически можно записать эту зависимость в функциональном виде:

φ_i = f (M_i, δ, t), (1)

причём значения экскретов φ_i однозначно определяются при задании параметров M_i, δ и t.

В соотношении (1) i = 1,2… – количество действующих экскретов.

Что касается объектов неорганического мира, то они являются чуждыми для сложившихся веками и десятилетиями сообществам живых организмов; их появление в биоценозах в качестве экскретов связаны либо с разрушительной деятельностью человека, либо с природными явлениями катастрофического характера.

Как следует из схемы Рис. 1.4.3. антропогенными объектами неорганического мира служат отходы и мусор, а объектами природного неорганического – вулканический пепел, магма, морской и речной мусор, а также разнообразные выбросы минеральных веществ (камнепадные заторы и др.).

Рис. 1.4.3. Схема формирования и трансформации экскретов из объектов неорганического мира

Экскреты околоземного пространства – это остатки и фрагменты отслуживших летательных аппаратов (орбитальный мусор и орбитальные отходы) и неорганические объекты из Космоса: метеоры, кометы и т. п. (космический мусор).

В последние годы возникла серьёзная проблема загрязнения околоземного космического пространства этими объектами.

Спектр размеров орбитальных мусорных экскретов – от нескольких миллиметров до нескольких метров. По грубым оценкам в настоящее время их общая масса превысила 5 тысяч тонн и продолжает увеличиваться. В последнее десятилетие в космос запускают ежегодно более сотни ракет, выводя на орбиту спутники связи, исследовательские спутники, спутники-спасатели поиска аварийных судов и самолетов системы космического спасения (КОСПАС), спутники-шпионы и другую технику. Все эти объекты становятся в конечном итоге мусором, некоторые проходя при этом в статусе орбитальных отходов.

Перечисленные выше объекты (экскреты) по меньшей мере на начальном этапе своего разрушения или выхода из строя должны считаться не мусором, а такими же отходами, как в любой другой сфере деятельности человека. Большая их часть становится мусором, потому что не используется, «болтается» ненужным балластом на орбитах и сгорает при входе в плотные слои атмосферы! Если эти экскреты собирать специальным летательным аппаратом-мусорщиком и отправлять на поверхность Земли, то они могут быть использованы, например, в качестве металлургического сырья. Отметим, что подобные проекты уже находятся на стадии внедрения. Подробно эта тема обсуждается в разделе 2.3.3. нашей книги.

Интересной иллюстрацией того, как мусор превращается в ценный исторический объект является запланированная «генеральная уборка» орбитальных отходов на земной орбите. О такой операции в последнее время много пишут [95, 96–99, 109, 116]. Конечно же, от мусорных орбитальных экскретов следует избавляться, но огульное проведение такой операции может привести к потерям уникальных исторических артефактов. С таким предупреждением выступила [95] австралийский археолог, доктор Элис Горман (Alice Gorman) из университета Флиндерса (Flinders University).

Горман призывает сделать так называемый «космический мусор» (не весь, конечно) частью всемирного наследия (World Heritage). По её мнению, космическим агентствам пришло время переоценить некоторые из миллионов объектов, находящихся в настоящее время на орбите Земли.

"Чтобы уборка мусора была эффективной, вы должны быть в состоянии различить, что является барахлом, а что нет", – указывает археолог, предлагая обратить внимание, к примеру, на спутник Vanguard 1, который «болтается» в околоземном космическом пространстве аж с 1958 года – это самый старый привнесённый человеком объект на орбите.

Так же Горман предлагает сохранить отработавший свой ресурс спутник FedSat, который разработала и построила австралийская организация CRCSS.

Сохранение этих объектов, по словам доктора, "может обеспечить свидетельство национального присутствия в Космосе и помочь в восстановлении истории исследований внеземного пространства".

Безусловно, России тоже следовало бы бережно относиться к отработанным отечественным космическим объектам. Вместо уничтожений сжиганием в плотных слоях атмосферы, деструкции на орбитах или затоплений в океанах следует возвращать наиболее известные и ценные ставшие экскретами летательные объекты, а возможно и их некоторые фрагменты как реликвии и памятники освоения Космоса…

В заключение этого раздела отметим, что путаница и кажущаяся неопределённость при экскретологической классификации изделий, веществ, продуктов в большой степени связана с субъективными факторами. Относительный характер экскретов проявляется особенно ярко применительно к антропогенной его составляющей. То, что является мусором или квазимусором для одного человека, для другого может иметь потребительскую привлекательность.

Предметы, изделия или продукты могут попасть в категорию мусорных экскретов не только, потеряв заложенные в них производителем свойства и качества, но и устарев технически, эстетически или морально. Например, автомобиль не той фирмы-производителя, юбка не того кроя или помада не того цвета могут служить основанием для перевода модницей или пижоном вполне работоспособных и качественных изделий в разряд квазимусора – выбросить их или уничтожить.

Ещё одним наглядным примером субъективности экскретов могут служить наши жилища, которые периодически приходится освобождать от захламления вещами, ещё не потерявшими потребительских качеств, но воспринимаемых нами как надоевший ненужный хлам и мусор. (Если их выбрасывают, то они тоже становятся квазимусором).

Отметим, что подобное расточительное отношение к сырьевым ресурсам характерно для капиталистического мироустройства с его идеалами наживы, сверхпотребления и перепроизводства. Никакие доводы социологов и расчёты учёных с призывами сократить потребление истощающихся природных ресурсов в условиях капитализма не способны остановить эту «гонку к смерти».

1.4. Временные характеристики формирования и деструкции экскретов

Временные характеристики элементарных и глобальных экскретов, включающие в себя времена их возникновения, трансформации, развития и деструкции, а также существования как самостоятельных объектов могут представлять как научный, так и прикладной интерес для так называемых «мусорных экскретов». В этой связи необходимо конкретизировать понятия экскреции.

В медицине термин экскреция используется довольно узко для обозначения процессов выделения живых организмов. Например, в Медицинской энциклопедии [51] можно прочитать: «Экскреция (лат. excerno, excretum, отделять, выделять; от экс– + cerno различать, просеивать; син. выделение) – совокупность физиологических процессов, направленных на освобождение организма от конечных продуктов обмена, чужеродных веществ, а также избытка воды, минеральных и органических веществ, поступивших с пищей или образовавшихся в организме в процессе метаболизма». В других справочных изданиях это понятие мало отличается от приведённого и просто выражается другими словами.

Применительно к экскретологии, как научному направлению, понятие экскреции можно толковать более расширенно, причисляя к нему и процессы последующего отторжения и деструкции рассматриваемого объекта. При этом времена возникновения, существования материального экскрета как конечного продукта выделения и время его деструкции (распада или разложения) можно трактовать так.

Время возникновения экскрета τ_↑ – это фактически продолжительность насильственного или самопроизвольного отторжения живого организма от среды обитания (гибель, умирание), связанное с прекращением физиологических обменных процессов. Времена τ_↑, как правило, одномоментны или составляют несколько минут.

Экскретные объекты неживой природы также имеют значения τ_↑ в близких пределах. Например, возникновение экскретов лавины или грязевого потока, вулканического выброса или приливной волны цунами. Эти и многие другие природные экскреты возникают, как правило, в результате «спускового» механизма освобождения от внутреннего напряжения и поэтому в масштабах суточного времени протекают быстро или очень быстро. Примерно такой же порядок величин имеют времена возникновения τ_↑ антропогенных экскретов.

Возникший однажды экскрет в зависимости от своего состава, физических и метеорологических условий окружающей среды может быстро исчезнуть или разрушиться (механически или химически распасться), а может существовать продолжительное время. Время существования экскрета τ_→ является важной характеристикой его влияния на объекты близкого окружения как в природе, так и в условиях человеческого общества. Дадим определение этой характеристики.

Время существования экскрета τ_→ – время его пребывания как окончательно выделенного целостного объекта в условиях конкретной окружающей среды после отторжения от биогеоценоза, прекращения функционирования или избавления за ненадобностью. Для некогда живых объектов и неживой – инертной материи эти понятия в деталях несколько различаются. Когда говорят о времени существования тела некогда живого объекта, имеют в виду время его распада, разрушения или разложения. Фактически процесс разложения таких экскретов начинается с момента их гибели, и довольно проблематично установить степень его механической целостности или химического разложения.

Корректным будет рассматривать только «мусорные» объекты инертной (не имевшей пространственно-временной активности) материи, включая органические и неорганические вещества, тела, изделия.

Отметим, что для органических экскретов время их дальнейшего после формирования «земного» существования τ_о→ заметно зависит от условий окружающей среды; для инертной неорганической материи (с временами существования τ_но→) такая зависимость также существует, но в меньшей степени.

В таблицах № 1 и № 2 по литературным источникам приводятся времена существования τ_о→ и τ_но→ некоторых экскретов в разных природных средах.

Таблица № 1

Времена существования τ_о→на воздухе некоторых органических веществ

Приведём данные другого источника [52] о временах существования некоторых органических экскретов. Время разложения различных материалов в естественных условиях составляют:

хлопковая ткань – 1÷5 мес.;

бумага – 2÷5 мес.;

сигаретные «бычки» – 1÷12 лет;

полиэтиленовые пакеты – 10÷20 лет;

пластиковая тара, упаковка – практически не разлагается.

Известно, что доля полимерных материалов в упаковке в развитых странах составляет от 5 до 20 %, Причём, функциональная «жизнь» упаковки невелика, и она очень быстро отправляется на свалки, часто стихийные. Всё это создаёт огромную проблему, так как ежегодно население земного шара увеличивается на 1,5 ÷ 2 %, а объём мусорных свалок – на 6 %! Поэтому отмахиваться от решения вопросов экскретологии сегодня уже не приходится.

Времена существования на воздухе некоторых неорганических веществ приводится в следующей таблице.

Таблица № 2

Времена существования τ_но→на воздухе некоторых неорганических веществ

Данные приведённых выше таблиц, заимствованные из Экосправочника [53], «не привязаны» к конкретным веществам, предметам, изделиям, а имеют некоторый обобщённый характер, поэтому их значения имеют скорее иллюстративный, а не научный характер. Кроме того, надо учитывать возможный субъективный характер исследований.

Если неорганические вещества являются частью какого-нибудь работающего изделия или механизма, то времена их существования, как правило, уменьшаются и определяются работоспособностью «слабого звена». Особенно показательна эта разница для металлов.

Отмечается [54], что продолжительность работы металлов в изделиях в среднем считается равной 22 годам и составляет, например, 30 лет для судов, 27 лет для железнодорожного оборудования, 17 лет для сельскохозяйственных машин, 16 лет для металлорежущего и другого промышленного оборудования, 10 лет для автомобилей и ручного инструмента, 5 лет для стиральных машин и домашнего электрооборудования.

Необходимо отметить, что приводимые в литературных источниках значения времён деструкции (разложения, ржавления, распада и т. п.) материалов не вполне корректны, так как не указаны внешние условия. На это обращено внимание и в работе [49]. Автор проанализировал имеющиеся в литературе данные по разложению бумаги в естественных условиях и обнаружил, что разные источники дают эти значения от месяца до 15 лет. Вполне вероятно, что эти столь разные значения соответствуют истине; их большой разброс объясняется различием условий, при которых происходило разложение.

Дело в том, что бумага состоит в основном из клетчатки (целлюлозы). Разложение клетчатки происходит под действием микроорганизмов, активность которых зависит от многих условий, в первую очередь от температуры и влажности. Например, в Антарктиде газетная бумага будет сохраняться, наверное, в течение столетий, а в тропиках её разложение произойдет в течение нескольких месяцев. Кстати, на свалках без поступления кислорода в слой мусора бумага способна, не разлагаясь, лежать десятки лет.

Такое же положение дел наблюдается и с другими веществами, изделиями, продуктами. При указании временных характеристик обязательно надо указывать условия окружающей среды – в первую очередь её температуру и влажность. В некоторых случаях следует учитывать наличие агрессивного химического окружения, электромагнитных и корпускулярно– полевых потоков.

Что касается времён существования выбывших из обращения антропогенных продуктов, веществ, изделий τ_а→, то не всегда эта характеристика соответствует реальному их «износу». Потребительские свойства антропогенных экскретов часто не соответствуют их физическому состоянию. Они могут быть в отличном физическом и техническом состояниях, однако субъективно – предметами вышедшими из моды, не того цвета, фасона, качества или фирмы-производителя, а также устаревшего технического образца. Поэтому их в качестве квазимусора уничтожают или выбрасывают на свалку.

Рис. 1.5.1. Статус и зависимость работоспособности изделия, предназначенного для уничтожения, от времени его содержания в месте хранения; t _гар – гарантийный срок хранения; t_физ– время существования изделия как функционально целого и работоспособного; t_пр– момент получения приказа об уничтожении изделия; t_исп– момент исполнения приказа

График рисунка 1.5.1. иллюстрирует зависимость работоспособности изделия, хранящегося на складе, от времени его содержания в месте хранения и предназначенного для уничтожения. Изделие квалифицируется квазимусором с момента получения (подписания) приказа о его уничтожении t_пр и до момента исполнения этого приказа t_исп. Из рисунка видно, что если изделие забирается для ликвидации в пределах времени его физического существования t_физ как функционально целого и работоспособного, то оно имеет статус квазимусора. При временах t > t_физ хранившееся изделие в любом случае потеряло свою работоспособность и превратилось в мусор. Более подробно эта тема обсуждается в готовящейся к печати книге.

Рассмотрим детальнее вопрос о критериях распада, разложения или деструкции тел на примерах конкретных мусорных экскретов. Главной трудностью в этом вопросе является определение степени разрушения объектов, начиная с которой их уже нельзя считать целостными и неразложившимися.

Например, консервные банки, изготовленные из оцинкованного или покрытого оловом железа. Разлагающиеся экскреты в виде консервных банок ядовиты для многих организмов, а острые края банок в природных средах травмируют животных. Под действием кислорода железо медленно окисляется до оксида железа Fe₂O₃ (ржавчины), который в некоторых условиях растворяется. Остатки цинкового или оловянного покрытия препятствуют его окислению.

Конечным продуктом разложения становятся мелкие куски ржавчины или растворимые соли железа. Приводимое в литературных источниках время разложения: на земле – несколько десятков лет, в пресной воде – около 10 лет, в солёной воде – 1÷2 года [20].

Заметим, что процесс ржавления происходит не одномоментно, а растянут по времени и только опытным путём можно установить точную граничную степень распада. Время существования этого экскрета должно определяться на основе экспертных значений некоторых критериев. Достижение определённого значения критериального коэффициента позволяет судить о целостности рассматриваемого объекта. Превышение или принижение (в зависимости от конкретного характерного физического параметра) таких коэффициентов позволяют считать объект либо ещё целостным, либо разрушившимся.

Продолжим рассмотрение экскрета в виде протяжённого объекта (например, консервной банки). Для изделия протяжённого, имеющего относительные размеры (длину – l и ширину – d) в соотношении d/l «1, очевидно целесообразно для суждения о деструкции изделия использовать критериальные коэффициенты

k = d_рж / d (1)

или

m = l_рж / l (2).

В этих выражениях:

d_рж и l_рж – толщина и длина проржавевшей поверхности металла банки.

Задавшись общепринятым экспертами значением, например, по относительной толщине банки k*, выясняем как оно соотносится с наблюдаемым значением k.

Если k > k*, то банка считается проржавевшей (потерявшей целостность), а соответствующее время её пребывания как экскрета считается временем его существования.

При k ≤ k* банка считается неповреждённой, и время существования экскрета – неопределённым.

Аналогичные подходы возможны и для других объектов, имеющих иные критериальные коэффициенты, например массовые. Подобным характерным объектом деструкции может служить объёмное изделие, изготовленное из металлолома железа или чугуна.

Разложение его экскрета происходит под действием растворённого в воде или находящегося в воздухе кислорода. Изделие медленно окисляется до оксида железа (ржавчины), который в некоторых условиях (кислые воды) растворяется. Конечным продуктом разложения будет порошок ржавчины или растворимые соли железа. Для таких изделий геометрические размеры имеют один порядок малости, то есть

d ≈ l ≈ h,

где h – высота изделия.

Скорость их разложения на земле – 1 мм в глубину за 10÷20 лет, в пресной воде – 1 мм в глубину за 3÷5 лет, в солёной воде – 1 мм в глубину за 1÷2 года [56]. Очевидно, что для таких объёмных изделий характерными параметрами степени их деструкции должны быть выбраны объёмные или массовые параметры. Если обозначит объём тела v, а его массу m, то характерными критериальными коэффициентами разрушения объекта будут

z = v_рж / v (3)

r = m _рж / m (4).

Соответствующие им экспертными значениями очевидно являются z* и r*. При z > z* или при r > r* – объёмный фрагмент металла считается утраченным и соответствующее время – время его существования; при z ≤ z* или при r ≤ r* – металлолом ещё годен для использования.

По аналогии с приведёнными выше примерами можно заключить, что фольга, металлические банки из-под напитков, а также пластиковые упаковочные и плёночные материалы и другие «плоские» экскреты характеризуются параметрами k и m, а объёмные – параметрами z и r. Экспертные коэффициенты этих параметров должны задаваться, исходя из особенностей конкретных изделий и материалов.

Приведём кратко литературные данные о характеристиках разложения некоторых указанных выше экскретов. Относительно плоские изделия:

Алюминиевая фольга

Под действием кислорода фольга медленно окисляется до оксида алюминия, который в некоторых условиях (кислые воды) растворяется. Конечный продукт разложения – оксид или соли алюминия. Время разложения на земле – несколько десятков лет, в пресной воде – несколько лет в солёной воде – 1÷2 года.

Банки из-под пива и других напитков.

Материал – алюминий и его сплавы. Пути разложения: под действием кислорода алюминий медленно окисляется до диоксида алюминия, который в некоторых условиях растворяется. Конечный продукт разложения: оксид и соли алюминия. Время разложения на земле – сотни лет, в пресной воде – несколько десятков лет, в солёной воде – несколько лет.

Упаковка для пищевых продуктов

Материал: бумага и различные виды пластмасс, в том числе хлорсодержащих, иногда – алюминиевая фольга. Ущерб природе: могут быть проглочены крупными животными, что вызывает гибель последних.

Пути разложения: медленно окисляется кислородом воздуха, очень медленно разрушается под действием солнечных лучей. Иногда используется в пищу некоторыми микроорганизмами. Время разложения экскретов зависит от конкретного состава изделия. Обычно – десятки лет, может быть больше.

Изделия из пластмасс, не содержащих хлора

К ним относятся прозрачные пакеты (полиэтилен), пористые обувные подошвы (полиуретан), пластмассовые бутылки (полиэтилентере-фталат), пенопласт, корпуса шариковых ручек, одноразовая посуда (полистирол).

Пути разложения: медленно окисляются кислородом воздуха, очень медленно разрушаются под действием солнечных лучей. Конечный продукт разложения – углекислый газ и вода. Время разложения: около 100 лет, может быть больше.

Объёмные изделия:

Кирпичи

Материал: обожженный алюмосиликат. Пути разложения: медленно растрескиваются и рассыпаются от перепадов температур. Конечным продуктом разложения является мелкая кирпичная крошка. Время разложения: на земле – несколько тысяч лет, в спокойной воде – несколько сотен лет, в полосе прибоя – несколько лет.

Электрические батарейки

Материалом вышедших из строя батареек служат: цинк, уголь, оксид марганца (IV). Соединения цинка и марганца, входящие в состав батареек, ядовиты для многих организмов. Это очень ядовитый мусор, наносящий заметный ущерб природе!

Пути его разложения: цинк медленно окисляется под действием растворённого в воде кислорода. Оксид марганца(IV) медленно восстанавливается под действием органических соединений и растворов. Уголь практически не разлагается. Конечный продукт разложения: соли марганца. Время разложения – несколько лет.

Отметим, что возможны критерии разрушения экскретов и по другим характерным параметрам, например, по скорости или интенсивности протекания в образце некоторых химических и радиационных процессов. Критерии существования (разрушения) жидких и газообразных экскретных объёмов могут быть массовыми или концентрационными, то есть использующими относительную массу или относительную концентрацию диффундирующего в окружающее пространство продукта. Степень деструкции экскретов можно определять также, используя изменение цвета или помутнение пластиковых или стеклянных предметов, растрескивание или охрупчивание твёрдых тел, связанные с изменениями в их кристаллической решётке, а также используя поддающиеся измерениям изменения физических или химических свойств образцов.

Время существования вышедших из строя изделий важно знать не только на земле, но и в околоземном космическом пространстве (ОКП). Орбитальные мусорные экскреты в качестве отходов могут быть повторно использованы путём их разборки на орбитах, ремонта узлов и агрегатов и повторного использования на других космических аппаратах [24]. Для планирования подобных работ надо знать время существования вышедшей из строя техники. Экспериментально установлено, что оно уменьшается по мере его освоения ОКП человечеством.

Замечено, что мусорные орбитальные экскреты – каждый отработавший ресурс летательный аппарат и каждый его фрагмент или обломок – всё меньше времени находятся на орбитах как самостоятельные целостные объекты. Время существования мусорных экскретов в околоземном космическом пространстве (ОКП) Земли τ_а→ из-за взаимных столкновений заметно сокращается, а их число увеличивается. Это видно из анализа графика изменения орбитальных мусорных экскретов в ОКП (Рис. 1.5.1.). Этот график иллюстрирует резкое увеличение их количества со временем.

Так если за десятилетний период с 1962 г. по 1972 г. количество мусорных фрагментов увеличилось на 2 тысячи, то с 2000 г. по 2010 г. уже на 4 тысячи штук, то есть скорость фрагментации мусорных обломков в ОКП увеличилась вдвое, а времена τ_а→ соответственно вдвое уменьшились. Причём количество экскретов растёт как за счёт общего увеличения числа разрушительных аварий космических аппаратов, так и из-за каскадного их «размножения» при столкновениях фрагментов друг с другом. При этом так называемый «прочий мусор», представляющий собой утерянные или выброшенные космонавтами предметы и изделия, практически не увеличивается.

Рис. 1.5.1. Изменение количества орбитальных мусорных экскретов разных видов в ОКП при освоении ближнего Космоса

Что касается скорости возрастания фрагментации мусора в ОКП, то она за указанные выше периоды наблюдений выросла с ≈ 200 фрагментов в год, до ≈ 1500 фрагментов в год. При такой скорости нарастания орбитального мусора остро возникает проблема «закрытия Космоса» [24].

Наряду с процессами деструкции экскретов живой и неживой природы в глобальных земных масштабах происходит их агломерация, выражающаяся в окусковании (укрупнении) мелких (элементарных) экскретов. Эти процессы присущи возникновению глобальных экскретов (смотри раздел 1.3. книги). Времена возникновения глобальных экскретов τ_↓ наряду со скоростями их протекания характеризуют процессы возникновения и развития почв, а также некоторых месторождений руды, нефти, а также минеральных и органических веществ природного происхождения. Скорости возникновения подобных глобальных экскретов составляют значения 10^-2 ÷ 10^-3 мм в год.