--PAGE_BREAK--Классификация природных ресурсов
В основу классификации природных ресурсов положено три признака: по источникам происхождения ресурсов, по использованию ресурсов в производстве и по степени истощаемости ресурсов.
По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические. Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.
Минеральные ресурсы— это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы, нерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т.д.) или используются как строительные материалы.
Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.
Энергетическими ресурсаминазывают совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.
Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, — по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы:
— земельный фонд — все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т. п.). Мировой земельный фонд —-13,4 млрд га.
— лесной фонд — часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенный для ведения сельского хозяйства и организации особо охраняемых природных территорий; он является частью биологических ресурсов;
— водные ресурсы — количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды);
— гидроэнергетические ресурсы — те, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.;
— ресурсы фауны — количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия;
— полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) — природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.
С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по третьему признаку — по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций — это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр, и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.). Неисчерпаемые ресурсы — непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, — например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах.
Исчерпаемые ресурсы имеют количественные ограничения,
но одни из них могут возобновляться, если есть к этому естественные возможности или даже с помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья диких животных и т. п). Однако очень важная группа ресурсов не возобновляется. К ним относятся такие реликты древних биосфер, как топливо и железная руда, а также ряд руд металлов внутриземного (эндогенного) происхождения. Все они имеют ограниченные запасы в литосфере. Эти ресурсы конечны и не возобновляются.
Конечно, у человека есть возможности заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, подобно тому, как и при замене одних экологических ресурсов (например, пищевых в экосистемах) другими, понижается качество.
XX столетие ознаменовалось потерей устойчивости в таких процессах, как рост населения Земли и его урбанизация. Это вызвало крупномасштабное развитие энергетики, промышленности, сельского хозяйства, транспорта, военного дела и обусловило значительный рост техногенного воздействия. Во многих странах оно продолжает нарастать и в настоящее время. В результате активной техногенной деятельности человека во многих регионах нашей планеты разрушена биосфера и создан новый тип среды обитания — техносфера.
Биосфера— область распространения жизни на Земле, включающая нижний слой атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы, не испытавших техногенного воздействия.
Техносфера — регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям (техносфера — регион города или промышленной зоны, производственная или бытовая среда).
Первопричиной многих негативных процессов в природе и обществе явилась и является антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе. В настоящее время, чтобы решить возникающие проблемы, человек должен совершенствовать техносферу, снизив ее негативное влияние на человека и природу до допустимых уровней. Достижение этих целей взаимосвязано. Решая задачи обеспечения безопасности человека в техносфере, одновременно решаются задачи охраны природы от губительного влияния техносферы.
Основная цель безопасности жизнедеятельности как науки — защита человека в техносфере от негативных воздействий антропогенного и естественного происхождения и достижение комфортных условий жизнедеятельности.
Средством достижения этой цели является реализация обществом знаний и умений, направленных на уменьшение в техносфере физических, химических, биологических и иных негативных воздействий до допустимых значений.
Биосфера — сфера жизни. Она представляет собой часть земного шара. Термин биосфера ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс назвал область жизни на Земле биосферой.
Основоположником современного учения о биосфере является русский ученый В. И. Вернадский. В представлении В. И. Вернадского биосфера охватывает то пространство, в котором живое вещество действует как геологическая сила, формирующая облик Земли. В основе его учения лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества в образовании биосферы. Биосфера — продукт длительного превращения вещества и энергии в ходе геологического развития Земли.
По В. И. Вернадскому биосфера включает в себе четыре основных компонента:
Живое вещество— совокупность всех живых организмов (люди, животные, птицы, растения, рыбы, микроорганизмы и т.д.)
Биогенное вещество, т.е. продукты, образовавшиеся в результате жизнедеятельности различных организмов (каменный уголь, битумы, торф, лесная подстилка, гумус почв и т.д.)
Биокосное вещество— преобразованное организмами неорганическое вещество (некоторые осадочные породы, приземный воздух атмосферы и т.д.)
Косное вещество— горные породы, в основном магматического генезиса.
На протяжении тысячелетий основными видами используемой человеком энергии были химическая энергия древесины, потенциальная энергия воды на плотинах, кинетическая энергия ветра и лучистая энергия солнечного света.
Потребление энергии всегда было прямо связано с состоянием экономики. Увеличение валового национального продукта (ВНП) сопровождалось увеличением потребления энергии. Однако энергоемкость ВНП (отношение использованной энергии к ВНП) в промышленно развитых странах постоянно снижается, а в развивающихся – возрастает.
Энергетические ресурсы России: обеспеченность, размещение, проблемы рационального использования.
К энергетическим ресурсам относятся топливные ресурсы, энергия рек, энергия атома, солнечная энергия и энергия ветра, приливов и отливов. В целом Россия хорошо обеспечена энергетическими ресурсами. Однако используются пока в основном топливные, являющиеся исчерпаемыми и невозобновимыми. Энергия рек и атомная энергия используются в меньшей степени. Почти не используется энергия ветра и приливов (действуют всего две приливные станции).
Но в 19 в. главными источниками энергии стали ископаемые топлива: каменный уголь, нефть и природный газ.
Запасы нефти и природного газа.
Трудно точно рассчитать, на сколько лет еще хватит запасов нефти. Если существующие тенденции сохранятся, но к 2030 будет исчерпано 80% разведанных мировых запасов нефти.
Запасы угля.
Запасы угля оценить легче- три четверти мировых его запасов, составляющих по приближенной оценке 10 трлн. т, приходятся на страны бывшего СССР, США и КНР.
Хотя угля на Земле гораздо больше, чем нефти и природного газа, его запасы не безграничны. В 1990-х годах мировое потребление угля составляло более 2,3 млрд. т в год. В отличие от потребления нефти, потребление угля существенно увеличилось не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. По существующим прогнозам, запасов угля должно хватить еще на 420 лет. Но если потребление будет расти нынешними темпами, то его запасов не хватит и на 200 лет.
Запасы урана.
В 1995 более или менее достоверные мировые запасы урана оценивались в 1,5 млн. т. Дополнительные ресурсы оценивались в 0,9 млн. т. Крупнейшие из известных источников урана находятся в Северной Америке, Австралии, Бразилии и Южной Африке. Считается, что большими количествами урана обладают страны бывшего Советского Союза.
Деление ядер – не идеальное решение проблемы энергоресурсов. Более перспективной в экологическом плане представляется энергия термоядерного синтеза.
Такую энергию можно получать за счет образования тяжелых ядер из более легких. Этот процесс называется реакцией ядерного синтеза. Как и при делении ядер, небольшая доля массы преобразуется в большое количество энергии. Энергия, излучаемая Солнцем, возникает в результате образования ядер гелия из сливающихся ядер водорода. На Земле ученые ищут способ осуществления управляемого ядерного синтеза с использованием небольших, поддающихся контролю масс ядерного материала.
Солнечная энергия.
У солнечной энергии два основных преимущества. Во-первых, ее много и она относится к возобновляемым энергоресурсам: длительность существования Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд. лет. Во-вторых, ее использование не влечет за собой нежелательных экологических последствий.
Однако использованию солнечной энергии мешает ряд трудностей. Хотя полное количество этой энергии огромно, она неконтролируемо рассеивается. Чтобы получать большие количества энергии, требуются коллекторные поверхности большой площади. Кроме того, возникает проблема нестабильности энергоснабжения: солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день сменяется ночью. Следовательно, необходимы накопители солнечной энергии. И наконец, многие виды применения солнечной энергии еще как следует не апробированы, и их экономическая рентабельность не доказана.
Можно указать три основных направления использования солнечной энергии: для отопления (в том числе горячего водоснабжения) и кондиционирования воздуха, для прямого преобразования в электроэнергию посредством солнечных фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла.
Геотермальная энергия.
Геотермальная энергия, т.е. теплота недр Земли. Земная кора толщиной 32–35 км значительно тоньше лежащего под ней слоя – мантии, простирающейся примерно на 2900 км к горячему жидкому ядру. Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магмы), которые извергаются действующими вулканами. Тепло выделяется в основном вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре. Температура и количество этого тепла столь велики, что оно вызывает плавление пород мантии. Горячие породы могут создавать тепловые «мешки» под поверхностью, в контакте с которыми вода нагревается и даже превращается в пар. Поскольку такие «мешки» обычно герметичны, горячая вода и пар часто оказываются под большим давлением, а температура этих сред превышает точку кипения воды на поверхности земли. Наибольшие геотермальные ресурсы сосредоточены в вулканических зонах по границам корковых плит.
Основным недостатком геотермальной энергии является то, что ее ресурсы локализованы и ограничены, если изыскания не показывают наличия значительных залежей горячей породы или возможности бурения скважин до мантии. Существенного вклада этого ресурса в энергетику можно ожидать только в локальных географических зонах.
Гидроэнергия.
Гидроэнергетика дает почти треть электроэнергии, используемой во всем мире.
На гидроэлектростанциях (ГЭС) и гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) используется потенциальная энергия воды, накапливаемой с помощью плотин. У основания плотины расположены гидротурбины, приводимые во вращение водой (которая подводится к ним под нормальным давлением) и вращающие роторы генераторов электрического тока.
Гидроэнергия – один из самых дешевых и самых чистых энергоресурсов. Он возобновляем в том смысле, что водохранилища пополняются приточной речной и дождевой водой. Остается под вопросом целесообразность строительства ГЭС на равнинах.
Приливная энергетика.
Существуют приливные электростанции, в которых используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины.
Ветроэнергетика.
Исследования, проведенные Национальной научной организацией США и НАСА, показали, что в США значительные количества ветроэнергии можно получать в районе Великих озер, на Восточном побережье и особенно на цепочке Алеутских островов. Максимальная расчетная мощность ветровых электростанций в этих областях может обеспечить 12% потребности США в электроэнергии в 2000.
Твердые отходы и биомасса.
Примерно половину твердых отходов составляет вода. Легко собрать можно лишь 15% мусора. Самое большее, что могут дать твердые отходы, – это энергию, соответствующую примерно 3% потребляемой нефти и 6% природного газа.
На биомассу – древесину и органические отходы – приходится около 14% полного потребления энергии в мире. Биомасса – обычное бытовое топливо во многих развивающихся странах.
Лес -как источник энергии. Быстрорастущие водяные растения способны давать до 190 т сухого продукта с гектара в год. Такие продукты можно сжигать в качестве топлива или пускать на перегонку для получения жидких или газообразных углеводородов.
Топливные элементы.
Топливные элементы как преобразователи химической энергии топлива в электроэнергию характеризуются более высоким КПД, нежели теплоэнергетические устройства, основанные на сжигании.
Энергетические ресурсы — все доступные для пром. и бытового использования источники разнообразных видов энергии: механической, тепловой, химической, электрической, ядерной.
Минеральные ресурсы, основу которых составляют полезные ископаемые, — природные минеральные образования неорганического или органического происхождения, возникшие в земной коре вследствие развития геологических процессов в течение всей эволюции Земли и использующиеся в хозяйстве непосредственно или после предварительной обработки как сырье или источник энергии.
В целом все полезные ископаемые по промышленному использованию подразделяют на четыре основные группы: рудные (металлические), нерудные (неметаллические), горючие (топливные), гидроминеральные и газоминеральные.
Большинство видов минерального сырья представлено рудами, состоящими из минералов, т.е. неорганических веществ природного происхождения. Однако некоторые важные виды полезных ископаемых, в частности энергетическое сырье, имеют органическое происхождение (ископаемые угли, нефть, торф, горючие сланцы и природный газ). Их присоединяют к минеральному сырью условно. В последние годы все большее значение приобретает гидроминеральное сырье – высокоминерализованные подземные воды (погребенные рассолы).
Ценность отдельных видов минерального сырья определяется в зависимости от области их применения (для получения энергии, в машино- и приборостроении, при производстве товаров народного потребления), а также от того, насколько редко они встречаются.
Минеральное сырье, необходимое для обеспечения оборонной промышленности и бесперебойного функционирования ее сырьевой базы, иногда называют стратегическим. В США постоянно поддерживается определенный запас (государственный резерв) стратегических материалов, причем более половины потребности в 22 видах минерального сырья приходится удовлетворять за счет импорта. Среди импортируемых материалов важное место занимают хром, олово, цинк, вольфрам, иттрий, марганец, платина и платиноиды, а также бокситы (алюминиевые руды).
Контрольные вопросы:
34. Основные причины, источники загрязнения окружающей природной среды. Классификация промышленных загрязнений.
Поступление в природную среду любых твёрдых, жидких, газообразных веществ, микроорганизмов или видов энергии (звукового, электромагнитного или радиоактивного излучения) в количествах, вызывающих изменения состава и свойств компонентов природы и оказывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну, считается загрязнением окружающей среды. По происхождению загрязнения окружающей среды разделяют на антропогенные и естественные, по воздействию на организмы и экосистемы — на механические, физические, биологические и химические.
Сегодня архитекторы, реставраторы, строители, делая все для сохранения природы, должны учитывать причины ее загрязнения и, правильно организуя свою деятельность, предпринимать все возможное для сокращения загрязнения окружающей среды, обеспечив надежную защиту памятников от веществ-загрязнителей, которые в большинстве случаев и обуславливают коррозионные повреждения материалов.
Загрязнение атмосферного воздуха
Атмосфера, как экологический компонент,— это слой воздуха в подпочве и над её поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимное влияние всех экологических компонентов (включая сам воздух). Поэтому загрязнение воздуха отражается на изменении состава и свойств компонентов природы и здоровье человека.
Загрязнители поступают в атмосферу от естественных и антропогенных источников.
К числу веществ, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического и космического происхождения; пыль, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман; продукты сгорания при лесных и степных пожарах; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Эти загрязнения создают естественный фон.
По мере роста промышленного производства антропогенное загрязнение атмосферы Земли увеличивается.
Особую опасность автомобильные выхлопы представляют для памятников архитектуры, расположенных вдоль крупных магистралей.
Особую опасность в городах стали представлять «вторичные» загрязнители. Для атмосферной фотохимии характерно образование нежелательных соединений, служащих основой фотохимического смога. Облучение олефинов и ароматических соединений приводит к образованию значительного количества аэрозолей. Перечисленные кислотные оксиды окисляются и, реагируя с водой, образуют кислоты. Реально ощутимой проблема кислотных дождей стала не только в промышленных городах, но и повсеместно на урбанизированных территориях городов.
Гидросфера — это совокупность всех вод Земли: глубинных, почвенных, поверхностных, материковых, океанических и атмосферных. Как особая земная оболочка рассматриваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты.
Наибольшее практическое значение для человека имеют пресные воды рек. Однако в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Воды на водосборной территории по руслам рек загрязняются и стекают в моря и океаны. Ситуация с водными ресурсами России в настоящее время весьма напряженная.
Загрязнение рек, озер, морей и океанов происходит с нарастающей скоростью, так как в водоемы поступает огромное количество взвешенных и растворенных веществ (неорганических и органических) из воздуха, почвы и от хозяйственных объектов. В воды попадают промышленные и бытовые отходы, содержащие соли различных металлов, яды, пестициды, удобрения, моющие средства, радиоактивные вещества. Более 2/3 загрязняющей водные системы нефти поступает в результате сброса отходов нефтепродуктов, используемых автомобилями и машинным оборудованием. В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечки нефти при ее добыче в шельфовой зоне ежегодно в воды Мирового океана попадают до 12—15 млн т нефти. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 км2 водной поверхности и загрязняет до миллиона тонн морской воды. Тяжелые металлы (свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий) и другие токсичные вещества накапливаются (кумулируются) в пищевых цепях экосистем, конечным звеном которых является человек.
Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост массы других обитателей моря.
Загрязнение почвы
Почва — это самостоятельное естественно-историческое биокосное тело, возникшее в результате воздействия живых и мертвых организмов, атмосферы и природных вод на поверхности горных пород в обстановке различного климата и рельефа и в условиях земной гравитации. При антропогенной нагрузке наибольшей трансформации подвергается поверхностный горизонт литосферы в пределах суши и, в первую очередь, почва.
При неправильной эксплуатации почвы безвозвратно уничтожаются в результате эрозии, засоления, загрязнения промышленными и другими отходами. Под влиянием деятельности людей возникает ускоренная эрозия, когда почвы разрушаются в 100—1 000 раз быстрее, чем в естественных условиях. Разрушению почв способствует вырубка леса. В результате процесса эрозии за последнее столетие утрачены 2 млрд га плодородных земельных угодий, или 27% земель сельскохозяйственного использования.
Что касается химического загрязнение литосферы, то в наибольшей степени от него также страдают почвы. Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязнителями почвы являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды Самоочищение почв, как правило, — медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсичные вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать нежелательные последствия.
продолжение
--PAGE_BREAK--