лекция. Лекция 1 Тема Что изучает современная экология Экология как наука, ее цели и задачи. История формирования науки
 Скачать 320 Kb.
|
|
Тема 1.6. Экологические проблемы различных видов природопользования. Природные ресурсы и их классификация. Особенности использования и охраны природных ресурсов. Проблемы природопользования в добывающей промышленности. Природные ресурсы и их классификация. Что такое природные ресурсы? Вспомните определение. Итак, природные ресурсы (ПР)— это конкретные виды материи и энергии, которые обеспечивают развитие общества, но вырабатываются, формируются в природной сфере, являясь ее компонентами. В природную сферу природные ресурсы входят как ее неотъемлемые компоненты. Так, минеральные ресурсы, являясь в природе горными породами, входят как составная часть в литологический фундамент природных комплексов; водные ресурсы — составная часть гидросферы, лесные ресурсы — биоценозов и т. д. В социально-экономическую сферу они входят как вещественные элементы производства и вообще жизнедеятельности людей. Энергетические, сырьевые полезные ископаемые обеспечивают определенный уровень социально-экономического развития. Принадлежа одновременно природной и социально-экономической сфере, ПР являются связующим звеном между ними, определяя их тесное взаимодействие, которое осуществляется в процессе природопользования. Классификации природных ресурсов. К природным ресурсам относятся элементы литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. (Вспомните, какие это ресурсы.) Хозяйственная классификация исходит из направлений и форм использования ресурсов — общего и специализированного, отраслевого и компонентного. Выделяются минеральные ресурсы, составляющие основу промышленного производства, водные ресурсы, агроклиматические, рекреационные, биологические и др. В одной сфере может использоваться несколько различных видов ПР. Например, сельскохозяйственное природопользование использует земельные ресурсы, ресурсы почв, воды, климата. С другой стороны, один и тот же вид ПР может использоваться в разных сферах. Так, вода, водохранилища, реки, озера имеют значение и как средство производства, и как предмет потребления, и как «природой данный путь», и как сфера обитания растительных видов и живых существ, используемых людьми. (Приведите примеры многоцелевого использования различных ПР.) Вы знаете, что ПР подразделяются на исчерпаемые и практически неисчерпаемые, возобновимые и невозобновимые (см. схему 9). Ресурсы различают также по возможности замены одних на другие: заменимые (например, металл — пластмассой или керамикой) и незаменимые (атмосферный кислород для дыхания). Природные ресурсы по-разному влияют на развитие общества на различных этапах его формирования. Еще Гегель утверждал, что моря и реки сближают людей, а горы их разделяют. Однако В. П. Плеханов, дополняя, отмечал, что моря сближают людей только на более высоких стадиях развития производства, а на более низких моря затрудняют отношения. На определенной стадии развития общества огромную роль начали играть реки. Именно бассейны крупных рек были колыбелями цивилизации. Древнейшие цивилизации шумеров, Ассирии и Вавилона возникли и развивались в Двуречье Тигра и Евфрата. Египетское царство и вся цивилизация египтян, насчитывающая несколько тысячелетий, сосредоточились на берегах Нила. Ганг был главной артерией, к которой тяготели древнейшие культуры индийского субконтинента. Подобную же роль играли Янцзы и Хуанхэ в Китае. Славянские племена тяготели к Волге и Днепру с их притоками; с Рейном связаны исторические корни германских племен. Особенности использования и охраны природных ресурсов. Производство, развиваясь, использует все большие объемы ПР, вовлекая разные их виды. Промышленное производство в мире с 1860 по 1990 г. увеличилось более чем в 120 раз. А это привело к резкому росту потребления всех природных ресурсов на Земле, что значительно сказалось на их сокращении. В значительной мере истощились запасы нефти, угля, близятся к истощению многие запасы цветных и драгоценных металлов (см. рис. 22). Ежегодно в мире вырубается порядка 300 тыс. км2 леса (площадь Италии — 301 тыс. км2), в том числе 160 тыс. км2 тропических лесов, сокращается поголовье диких зверей (тигров, слонов, львов), площадь сельскохозяйственных земель. Ухудшилось качество природных ресурсов. Загрязнения вод, почвы, воздуха промышленными, сельскохозяйственными, бытовыми стоками и выбросами резко отрицательно сказались на качестве этих ресурсов. В связи с истощением богатых месторождений в эксплуатацию вводят месторождения ископаемых с низким содержанием полезных продуктов, что требует длительного и сложного процесса обогащения и увеличивает объем выбросов пустой породы. Требуется кардинально пересмотреть взгляд на ресурсы как на неисчерпаемый источник, способный к неограниченному самоочищению и самовосстановлению. А это требует материале-, энерго-, ресурсосберегающих технологий, экономии использования, полноты и комплексности переработки сырья, широкого применения заменителей и вторичного сырья. Проблемы природопользования в добывающей промышленности Все существующие производства можно сгруппировать по различным признакам. Вспомните отрасли производства и социальной сферы, входящие в межотраслевые комплексы. Что легло в основу их объединения? При изучении особенностей природопользования в различных сферах возможна другая классификация (см. табл. 8). Какова должна быть общая тенденция развития всего комплекса производств и его структурных компонентов в условиях рационального природопользования? Рассмотрим особенности и современные проблемы природопользования на примере ряда важнейших производств и их групп. Развитие современного производства, и прежде всего промышленности, базировалось, да и сейчас ориентируется в значительной степени, на использовании ресурсов. Человек начал осваивать ресурсы недр уже 30—40 тыс. лет назад. Степень и характер освоения человеком ресурсов недр нашли отражение и в наименовании соответствующих периодов в истории человечества: каменный, бронзовый, железный века. В древние века, наряду с бронзой, а во II тысячелетии до н. э. и железом, начали широко использоваться в хозяйстве до 19 химических элементов (серебро, золото и др.). В XVIII в. их число возросло до 28, в XIX в.— до 50, а в настоящее время используется более 80 химических элементов. Вы знаете, что минеральные ресурсы, используемые в производственной деятельности, называются полезными ископаемыми. Полезные ископаемые, извлеченные из недр, обеспечивают сырьем энергетику на 83%, химическую промышленность — на 75%, не говоря уже о черной и цветной металлургии, стройиндустрии и прочих отраслях. Используемые полезные ископаемые в зависимости от их назначения подразделяются на группы. (Вспомните эти группы и назовите полезные ископаемые, входящие в них.) В результате длительного многовекового процесса извлечения минеральных ресурсов из земельных недр в горнодобывающей промышленности накопилось немало проблем, связанных с природопользованием в этой сфере. Основными являются: истощение минеральных ресурсов путем изъятия, потерь, некомплексного использования ресурсов; образование огромных масс отходов, загрязняющих окружающую среду; нарушение поверхностных слоев литосферы. Истощение минеральных ресурсов. Минеральные ресурсы относятся к исчерпаемым видам природных ресурсов, поэтому их общие запасы сокращаются. Этому способствует также экстенсивное использование ресурсов, проявляющееся в увеличении объемов их добычи за счет освоения новых и новых месторождений. Освоение велось избирательно: в первую очередь разрабатывались богатые, удобно расположенные для производства месторождения. В результате произошло истощение месторождений на территории староосвоенной части региона и возникла необходимость эксплуатации труднодоступных, удаленных источников. (Приведите примеры, подтверждающие истощение полезных ископаемых.) Потери минеральных ресурсов происходят при добыче, обогащении, транспортировке, переработке. Из-за несовершенной техники и технологии в недрах остаются значительные запасы минерального сырья: нефти, угля, металлов, сгорает в факелах огромное количество попутных газов. При извлечении металлов из уже обогащенных руд потери составляют: при переработке меди—6%, никеля—15%, кобальта—52%. Многочисленны отходы при добыче полезных ископаемых карьерным или шахтным способами. Они идут в отвалы, терриконы и занимают огромные территории в сотни тысяч гектаров. Чтобы, например, получить тонну цветного металла, надо переработать в среднем 100—200 т руды. Ежегодно эта отрасль дает 1,5 млрд. т отходов. Колоссальные объемы горной массы часто занимают плодородные земли (КМА), нарушают равновесие поверхностных слоев литосферы. Под их тяжестью начинается опускание или вспучивание земли, которое может привести к нарушению режима подземных вод, их самоизлиянию и заболачиванию значительных площадей. Результатом шахтной добычи являются многокилометровые подземные пустоты и галереи, сравнимые с горными ущельями. Они приводят к опусканию больших площадей земной поверхности, просадке грунта, его смещению и деформации. Из-за выработки нефтяных и газовых скважин Апшеронский полуостров опустился на 2,5 м. В ряде случаев породы, попадающие в отвалы, представляют собой не нейтральный грунт, а содержат немалое количество очень вредных соединений. Они, выделяясь, загрязняют воздух, почву, воды. Сульфидные рудные отвалы, например, выщелачиваясь, высвобождают кадмий и мышьяк. Мышьяк угнетает рост растений, а в более высоких концентрациях становится причиной их гибели. Он, как и кадмий, очень опасен для человека, даже в незначительных количествах. Страшны ртутные отходы, поражающие центральную нервную систему и вызывающие многие серьезные заболевания. Для восстановления нарушенных ландшафтов необходимо проведение рекультивации. Вы знаете, что рекультивация — это процесс искусственного восстановления нарушенных земель. Технический этап рекультивации начинается со снятия и складирования плодородного слоя, который помещают в бурты и хранят до окончания всех работ. Впоследствии его наносят на выровненную поверхность. Биологический этап рекультивации включает внесение удобрений, орошение, посев многолетних трав, сельскохозяйственных культур, посадку деревьев, кустарников. Порядок работ определяется видом и проектом рекультивации .Плодородные земли используют для сельскохозяйственной рекультивации, малопригодные — для лесохозяйственной. Некоторые карьеры могут использоваться под водохранилища, пруды, водоемы и т. д. Полнота и комплексность использования минеральных ресурсов рассматриваются как один из путей рационального природопользования. В природе практически не бывает чистых руд, содержащих лишь один металл. Кроме основных компонентов, в них содержится целый ряд попутных ценных включений. Однако извлечение их из руды производится не всегда, хотя в ряде добывающих отраслей накоплен опыт комплексного использования минеральных ресурсов. (Приведите примеры.) Важнейшие направления — использование вторичных ресурсов, политика ресурсосбережения. Применение вторичных ресурсов (металлолома, макулатуры, золы ТЭС), сокращение расхода материалов и энергии на единицу изделия (облегчение техники), экономия сырья и энергии позволят в значительной степени решить проблему истощения ресурсов. Нынешние масштабы экономии нельзя считать удовлетворительными. Выработка 1 кВт • ч энергии в стране на современных установках требует 240 г условного топлива, на устаревших установках —400—500 и даже 600 г, а в среднем 326 г. Поэтому только внедрение новых технологий даст значительный эффект. Широкое использование новых материалов и видов топлива является перспективным направлением рационального природопользования. Синтетические алмазы, пластмассы, керамика и другие композиционные материалы, обладая ценными свойствами, успешно конкурируют с традиционными ресурсами. Лекция № 7 Тема 1.7. Экологические проблемы различных видов природопользования Экологические проблемы энергетики Альтернативная энергетика Экологические проблемы энергетики Основой развития любого региона или отрасли экономики является энергетика. Темпы роста производства, его технический уровень, производительность труда, в конечном итоге уровень жизни населения в очень значительной степени определяются развитием энергетики. Основным источником энергии в нашей стране и многих других странах мира является в настоящее время и будет оставаться в обозримом будущем тепловая энергия, получаемая от сгорания органического топлива — угля, нефти, газа, торфа, горючих сланцев. Вместе с тем ТЭС, в котлах которых происходит сжигание этого топлива, являются крупнейшими загрязнителями среды. Наиболее характерно химическое и тепловое загрязнение. Поскольку сгорание топлива не бывает полным, то при сжигании твердого топлива образуется большое количество золы, диоксида серы, канцерогенов (рис. 39). Эти вещества загрязняют окружающую среду и влияют на все компоненты природы. Так, диоксид серы, как вы помните, загрязняя атмосферу, вызывает кислотные дожди. Они, в свою очередь, закисляют почву, снижая эффективность применения удобрений, изменяют кислотность вод, что сказывается на видовом многообразии водного сообщества. S02 существенно влияет и на растительность. Наиболее чувствительны к S02 хвойные и лиственные леса, так как он накапливается в листьях и хвое. При содержании S02 в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/м3 происходит усыхание сосны за 2—3 года в результате нарушения фотосинтеза и процесса дыхания. Аналогичные изменения у лиственных деревьев возникнут при концентрации S02 0,5 — 1,0 мг/м3. Подорожание нефти и сокращение ее добычи послужили причиной увеличения в балансе энергоносителей доли угля. В итоге если в начале 80-х гг. в атмосферу Европы поступало от сжигания угля примерно 60 млн. т S02, то в 90-х эта принудительная нагрузка новой угольной эры превысит 70 млн. т. И это несмотря на то, что за последнее время многие западноевропейские страны приняли меры для сокращения выбросов. Диоксид серы легко переносится ветром через границы государств, и, таким образом, проблема становится международной. Известно, что уголь эффективно используется в котлах мощных ТЭС (коэффициент использования топлива здесь достигает 90%, а коэффициент тепла—40%; в обычных котельных эти показатели соответственно 70% и 30%). Остальное тепло теряется в атмосфере. Тепловые выбросы приводят к росту среднегодовой температуры, образуются пространственные «острова теплоты», превышающие естественную температуру воздуха на 1°—4°С. Помимо теплового и химического загрязнения, ТЭС являются источником шума, электромагнитных и радиоактивных излучений. Проблема снижения жесткого прессинга ТЭС на среду должна решаться на каждом этапе технологического процесса производства, начиная с подготовки сырья. Например, хорошие результаты дает предварительное облагораживание угля с помощью нагрева, в результате чего удаляется большая часть влаги и другие летучие примеси. К основным направлениям защиты среды относится совершенствование технологических процессов. Актуальна эта проблема в России, так как более половины оборудования ТЭС устарело, нуждается в реконструкции и замене. Экологические показатели электростанции не отвечают современным, а тем более перспективным требованиям охраны природы. Новые технологии позволят сократить долю выбросов, а системы очистки — их уловить, а затем утилизировать. Важная роль в защите окружающей среды отводится мерам по рациональному размещению источников загрязнений: вынесению промышленных предприятий из крупных городов в районы с непригодными или малопригодными для сельскохозяйственного использования землями; оптимальному расположению предприятий с учетом топографии местности и розы ветров; установлению санитарно-защитных зон вокруг предприятий; рациональной планировке городской застройки, обеспечивающей оптимальные экологические условия для человека. Гидроэнергетика — получение энергии от текущей воды на ГЭС. В ряде стран мира гидроэнергетика занимает ведущее место. Так, в Норвегии на долю ГЭС приходится около 100% всего производства электроэнергии, в Бразилии, Канаде, Швеции — более 50%. Большое развитие гидростроительство получило и в нашей стране. К положительным последствиям работы ГЭС относят возможность регулирования стока воды с помощью плотин и водохранилищ; орошение полей; защиту прилегающих территорий от наводнений катастрофического характера. При этом улучшаются условия судоходства, углубляется фарватер, затопляются пороги. Водохранилища создают возможность для разведения озерных пород рыб, массового отдыха. К серьезным негативным экологическим последствиям строительства ГЭС на равнинных реках относят: затопление земель (заливных высокопродуктивных лугов, лесных массивов, населенных пунктов); снижение скорости течения реки, замедление водообмена и самоочищения; повышение сейсмической активности в некоторых районах вследствие меняющегося уровня давления воды на литосферу; изменение микроклимата окружающей территории; подтопление берегов, заболачивание, оползневые процессы; развитие сине-зеленых водорослей; сокращение стада ценных промысловых рыб и другие. Прежде чем приступить к реализации очередного гидротехнического проекта, необходимо просчитать все последствия, к которым приведет его введение в строй. Серьезное внимание следует обратить на малые и микро - ГЭС, которые могут быть созданы на небольших реках без плотин. Решить проблему «большой» энергетики они, конечно, не смогут, но вырабатывать энергию для отдельных хозяйств, населенных пунктов они в силе. К тому же их несомненным достоинством является минимальное воздействие на природу. Кстати, в США налажена настоящая индустрия микроагрегатов для таких ГЭС, английские фирмы также выпускают Компактные энергетические устройства. |