ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭНЕРГЕТИКИ НА БИОСФЕРУИ ПРОБЛЕМА АНТРОПОГЕННОГО ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
Содержание
Введение
1 Биосфера Земли и антропогенноевоздействие
2 Энергетика и загрязнение окружающейсреды
3 Проблема антропогенного измененияклимата
4 Энергетика и выбросы парниковых газов
Выводы
Использованы источники
Введение
Тема контрольной работы«Воздействие энергетики на биосферу и проблема антропогенного измененияклимата» по дисциплине «Охрана окружающей среды».
В условиях технически«вооруженного» общества на человека воздействует огромное количество факторов,находящихся периодически или постоянно за пределами толерантности человеческогоорганизма. Это шум, вибрация, температура, электромагнитные поля, примесивеществ в воздухе, воде и почве, радиация и т. д. Все эти факторы являютсяэлементами современной экологической ниши человека. По отношению к нимустойчивость человека мала, и факторы оказываются лимитирующими — разрушающимиэкологическую нишу. Теперь к этим факторам добавилось и изменение климата.
В последнее времябольшое значение приобрела проблема антропогенных выбросов парниковых газов(ПГ), которая за десять лет из научной стала экологической, экономической иполитической проблемой. Произошло это после того, как ученые доказали прямуюзависимость изменения климата от выброса ПГ. Сжигание ископаемого топливаприводит к росту концентрации ПГ в атмосфере и, как следствие, — к потеплению.
По различным оценкам,доля Российской Федерации в глобальном объеме выбросов ПГ в настоящее время ина десятилетнюю перспективу будет составлять от 6 до 7%. В настоящее время, поданным МЭА1, доля СО2, имеющего российское происхождение, в мировых выбросах СО2составляет 6,4%. Несмотря на вызванное экономическим ростом некотороеувеличение объема выбросов ПГ в России, в обозримой перспективе Россия сохраниттретье место в мире по выбросам ПГ — после США и Китая. Сама доля РоссийскойФедерации в мировых выбросах на фоне глобального экономического ростасохранится практически на неизменном уровне.
Деятельность перешла впрактическую плоскость после подписания Рамочной конвенции ООН об измененииклимата (РКИК) и Киотского протокола. На Третьей конференции сторон РКИК(Киото, 10 декабря 1997 г.) были установлены ограничения и квоты на снижениевыбросов по шести видам ПГ, среди которых ведущее место занимает диоксидуглерода (СО2). Основная задача — сократить выбросы углекислого газаот сжигания ископаемого топлива, а главный метод — повышениеэнергоэффективности и развитие возобновляемых источников энергии.
Киотский протокол можетстать первым шагом к сокращению глобальных выбросов ПГ.
Протокол предлагает механизмыгибкости, которые включают международную торговлю квотами, проекты совместногоосуществления и механизмы чистого развития.
Цель работы – на основестатистических данных рассмотреть вопросы о биосфере Земли и антропогенномвоздействии, энергетике и загрязнении окружающей среды, о проблемеантропогенного изменения климата и выбросах парниковых газов.
антропогенный загрязнение атмосфера энергетика климат
1 Биосфера Земли иантропогенное воздействие
Впервые понятие«биосфера» (от греч. bios — жизнь, sphaira — шар) было введено французскимнатуралистом Ж.Б. Ламарком в начале XIX в. Основы науки о биосфере былизаложены в первой половине XX в. трудами нашего соотечественника академика В.И.Вернадского (1863–1945), вершиной творчества которого было учение о биосфереЗемли (1926 г.). Естественное состояние биосферы обладает важной особенностью —относительным постоянством некоторого среднего содержания составляющих еевеществ и соединений. Естественные периодические колебания концентрацийкомпонентов (суточные, сезонные и др.) обычно не выходят за пределы нормальногосуществования организмов.
Появление на Землечеловека привело к тому, что специфическая оболочка Земли — биосфера — начинаетпреобразовываться. Поверхность земного шара, его природные оболочкиподвергаются активному вмешательству и переустройству в интересах человека.Интенсивность преобразований увеличивается по мере развития человеческогообщества, хозяйственной практики, новых источников энергии, роста научногознания. Новую стадию в эволюции биосферы В. И. Вернадский назвал ноосферой,«сферой разума». По мнению Вернадского, речь идет не о предстоящем уничтожениибиосферы, а о преобразовании и дальнейшем развитии ее под влияниемпрогрессивной антропогенной деятельности и превращении в ноосферу. Это высшаястадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в нейцивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человекастановится главным, определяющим фактором развития.
Среди функций ноосферы— сохранение и развитие здоровья человека, благополучия всего человечества.Однако современное состояние человеческого общества и отношение к природезаставляет задуматься о возможности перехода биосферы на эту стадию развития вобозримом будущем. Человечество, преследуя материальную прибыль от эксплуатацииприроды, стремительно приближается к разрушению планеты. Постоянно существующаяопасность ядерных разрушений, хотя и уменьшившаяся сейчас, а также возможностьнеобратимых климатических изменений и их последствий, представляют собойблизкую угрозу. Такие компоненты современной проблематики глобальны похарактеру, и даже крупные державы не справятся с ними в одиночку.
Под экосистемойпонимается любое сообщество живых организмов и среды их обитания, объединенныхв единое функциональное целое. Основные свойства экосистемы — наличиекруговорота веществ, противостояние внешним воздействиям, производствобиологической продукции. Так, углерод, основная масса которого аккумулирована вкарбонатных отложениях дна океанов (1,3·1016 т), в кристаллических породах(1,0·1016 т), в угле и нефти (3,4·1015 т), принимает участие в большомгеологическом круговороте. Углерод является одним из наиболее важных биогенныхэлементов, его часто называют основой жизни в биосфере за его способность образовыватьмногочисленные пространственные связи с другими химическими элементами и темсамым обеспечивать огромное разнообразие органических веществ.
Относительно небольшиеколичества углерода содержатся в растительных тканях (5·1011) и в тканяхживотных (5·109 т). Этот углерод в процессе малого биотического круговоротаподдерживает газовый баланс биосферы и жизнь в целом. Углерод, содержащийся ватмосфере в виде углекислого газа (23,5·1011 т), служит сырьем для фотосинтезарастений. Затем углерод с органическим веществом поступает к другим живыморганизмам. При дыхании растений и животных, а также при разложении мертвойорганики в почве выделяется углекислый газ, в форме которого углерод ивозвращается в атмосферу. Весь углекислый газ атмосферы оборачивается впроцессе фотосинтеза за 300 лет. Антропогенное воздействие на цикл углеродасвязано со сжиганием топлива, выращиванием сельскохозяйственных растений иразведением домашних животных. Последние по своей биомассе существеннопревышают биомассу диких животных и растений.
В своем развитиичеловеческое общество прошло через ряд различных экосистем, отличающихся другот друга источниками энергии: экосистемы, движимые солнечной энергией(природные системы, зависящие от солнечного излучения), и движимые топливомэкосистемы (современные промышленно-городские системы), а также их различныекомбинации. В последние десятилетия XX в. часть мира, использующая в крупныхмасштабах нефть и другие горючие ископаемые, функционирует как экосистема,движимая топливом, а другая часть мира («третий мир») остается зависимой восновном от биомассы (пищи и древесины), т. е. находится на стадии экосистемы,движимой Солнцем. Это различие приводит как к серьезным экологическимпроблемам, так и к экономическим и политическим конфликтам, так какэнергообеспеченность общества является одним из главных условий высокого уровняразвития общества. Выделяя несколько этапов взаимодействия природы и общества,исследователи акцентируют внимание на минувшем столетии — эпохенаучно-технической революции.
В настоящее времячеловек эксплуатирует более 55% суши, 13% речных вод.
В результате застройки,горных работ, опустынивания и засоления теряется от 50 до 70 тыс. км2земель в год. При строительных и горных работах перемещается более 4 тыс. км3породы в год, извлекается из недр Земли более 1000 млрд. т/год различных руд,сжигается 18 млрд. т условного топлива, выплавляется более 800 млн. т различныхметаллов. На практике сегодня используется около 500 тыс. различных химическихсоединений. Из них 40 тыс. соединений обладают вредными свойствами, а 12 тыс. —токсичны. Ежегодно рассеивается на полях свыше 500 млн. т ядохимикатов, 30%которых смывается в водоемы или задерживается в атмосфере.
Несовершенствосовременных технологий приводит к тому, что КПД использования сырья составляетв среднем всего 1–2%, остальная его часть идет в отходы.
Ежегодно в биосферупоступает более 30 млрд. т бытовых и промышленных отходов в газообразном,жидком и твердом состоянии. Для того чтобы обеспечить одного человека предметамисуществования, каждый год из Земли извлекается более 20 т сырья, которые затемрассеиваются в биосфере, радикально изменяя эволюционно сформировавшиесябиогеохимические циклы.
При таких темпах всевещество планеты вскоре может превратиться в отходы хозяйственной деятельностичеловека. Уже к середине 1980-х гг. общее количество бытовых отходов в миресоставило около 1012 т. Эта цифра уже приближается к общей массе живыхорганизмов и в 5 раз превышает годовое производство биомассы. Причем количествомусора удваивается раз в 6–8 лет. По этому показателю активность человечествасравнялась с активностью биосферы (несмотря на то, что биомасса человечествасоставляет всего 0,01% от биомассы биосферы, а используемый им поток энергиидостигает десятых долей процента).
Таким образом, всесовременное воздействие человека на биосферу сводится к четырем главным формам:
— изменение структурыземной поверхности (распашка степей, вырубка лесов, мелиорация, созданиеискусственных озер и морей и т. д.);
— изменение составабиосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископаемых,создание отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и в воды);
— изменениеэнергетического, в частности теплового, баланса отдельных районов земного шараи всей планеты (выбросы тепла в результате сжигания топлива, ПГ и т. д.);
— изменения, вносимые вбиоту3 (истребление некоторых видов, выведение новых пород животных и сортоврастений, перемещение их на новые места обитания).
В отличие отестественных колебаний, антропогенное воздействие приводит к резкому, быстромуизменению среднего состояния природной среды в данном регионе. В составеприродной среды появляются новые компоненты, характеризуемые термином«загрязненность».
Объектами загрязненийслужат атмосфера, почва, вода, а также растения, животные, микроорганизмы.Источниками загрязнений являются промышленные предприятия, энергетика, бытовыеотходы, химические вещества, вводимые человеком в экосистемы. Загрязнителемможет быть любой физический объект, химическое вещество или биологический вид(микроорганизмы), концентрация которого выходит за рамки обычной. Сэкологической точки зрения загрязнения представляют собой комплекс помех вбиогеоценозах5, воздействующих на потоки энергии, вещества и информации.Существуют два главных источника загрязнения атмосферы: естественный иискусственный (антропогенный). Естественными источниками загрязнения атмосферыслужат: вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание. Эти факторы неугрожают отрицательными последствиями экосистемам, за исключением некоторыхкатастрофических природных явлений. В отличие от естественных помех, ведущих котбору наиболее приспособленных особей, антропогенные помехи ведут к массовойгибели организмов. С 1600 г. на Земле вымерло 74 вида птиц и 63 видамлекопитающих. Еще больше погибло подвидов птиц и зверей, из них не менее 80%погублено человеком. Сейчас ежедневно 140 видов живых организмов оказываютсяпод угрозой исчезновения.
Дождевые тропическиелеса — самые богатые экосистемы на планете. Занимая 8% ее площади, они даютприют почти половине живущих видов животных. Сведение этих уникальных лесовидет со скоростью 70–90 тыс. км2/год.
В свою очередьантропогенные загрязнения делятся на физические, химические, механические,биологические и микробиологические.
К физическим относятзагрязнения, связанные с изменением физических параметров среды. Это тепловое,световое, шумовое, электромагнитное, радиоактивное загрязнения.
Тепловое загрязнениеявляется результатом повышения температуры среды в связи с промышленнымивыбросами теплой воды, потоков дымовых газов или воздуха. Вторичное тепловоезагрязнение может быть вызвано изменением химического состава атмосферывследствие выброса ПГ (углекислого газа, метана, фтор- и хлоруглеродов).
Явлениямакрозагрязнения стали глобальными по масштабу и не могут быть устраненыотдельными странами самостоятельно. Сейчас существуют четыре основных видамакрозагрязнения:
— выброс токсичныхвеществ (биологически неразрушимые химические и радиоактивные отходы). Вначалебыло обнаружено широкое распространение ДДТ, который был найден даже в яйцахпингвинов в Антарктике, т. е. оказалось, что молекула может проникнуть вцепочку пищевых продуктов. В дальнейшем было обнаружено множество другихтоксичных материалов и осознана угроза проникновения в течение несколькихдесятилетий вирулентно токсичных материалов в основные водные артерии мира. Досих пор не решена проблема захоронения радиоактивных отходов, так как из-запродолжительного периода полураспада многих радиоизотопов их хранение требуеточень длительного времени; (без учета выбросов парниковых газов), %.
— повышение кислотностивод в озерах и гибель лесов в результате воздействия выбросов из трубэлектростанций, работающих на угле, металлургических заводов и т. п. сталомеждународной проблемой. Например, озера и леса восточной Канады страдают отдыма Питсбурга, Скандинавии — от кислотных газов английского Мидлендса и Рура.Многое можно сделать на местном уровне путем очистки газов, выделяемых трубами,однако это трудное и дорогостоящее дело.
/>
Рис. 1. Вклад различныхотраслей промышленности в общее загрязнение атмосферы
Кроме того, механизмповышения кислотности до конца еще не изучен;
— загрязнение верхнихслоев атмосферы, которое вызывается хлорфтористым углеводородом, применяемым ваэрозолях и холодильных установках. Несколько лет назад были обнаруженыогромные дыры в озоновом слое над Антарктидой, одной из причин возникновениякоторых было использование хлорфтористого углеводорода. Существует опасение,что через эти дыры будет проникать мощное ультрафиолетовое излучение, котороеможет повысить риск заболеваний раком кожи и другими болезнями. На Монреальскойконференции 1989 г. была достигнута общая договоренность относительно решенияэтой проблемы путем разработки и использования в аэрозолях веществ, безвредныхдля озонового слоя;
— наиболее угрожающиммакрозагрязнением является антропогенное усиление парникового эффекта. Суть егозаключается в том, что парниковые газы поглощают длинноволновое излучениеЗемли. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере приводит кглобальным изменениям климата. Часть диоксида углерода поглощается биотой, ноего накопление в атмосфере в последние десятилетия намного превышаетвозможности живых организмов регулировать этот процесс. Со времен промышленнойреволюции концентрация углекислого газа возросла более, чем на 25%, закисиазота – на 19% и метана – на 100%. Повышение концентрации СО2 ватмосфере вызвано сжиганием ископаемого топлива, и вырубкой тропических лесов.
/>
Рис. 1.2. Использованиепервичной энергии в различных странах, %.
2 Энергетика изагрязнение окружающей среды
Антропогенноезагрязнение атмосферы в последние десятилетия приобрело глобальный характер.Источниками загрязнения атмосферы служат теплоэнергетика, промышленность,нефте- и газопереработка, транспорт, сельское хозяйство.
Каждый из этихисточников, каждая отрасль производства связаны с выбросами тех или иныхвеществ. Вклад различных отраслей промышленности в общее загрязнение атмосферыприведен на рис. 1.
Современная энергетика— крупная высокоразвитая отрасль промышленности, тесно связанная со всемиотраслями экономики. На рис. 2 приведены основные направления использованияпервичной энергии в ряде стран мира.
Предприятия,вырабатывающие энергию, различные потребители энергии, а также предприятия,добывающие и перерабатывающие природные ресурсы для энергетики, объединены вТЭК, одним из результатов функционирования которого является отрицательноевоздействие на биосферу. Воздействие энергетики на биосферу проявляется на всехстадиях производства энергии: при извлечении и транспортировке ресурсов, припроизводстве, передаче и потреблении энергии.
Например, извлечениеугля связано с изменением ландшафта, с образованием шахт, карьеров, отвалов;транспорт угля — с потерями, рассеиванием твердых частиц в почву и в атмосферу.При сжигании органического топлива образуются оксиды углерода, серы, азота,соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенные (например,бенз(а)пирен С2ОН12), и другие вещества в твердом, жидкоми газообразном состоянии. Передача электроэнергии приводит к образованию мощныхэлектромагнитных полей вблизи линий электропередачи. Работа энергетическихустановок неизбежно связана с выбросами тепловой энергии.
Кроме того, изпользования изымаются большие площади земель, особенно при сооружениигидроэлектростанций.
Воздействие тепловыхэлектростанций ТЭС на окружающую среду зависит от используемого топлива. Присжигании твердых видов топлива в атмосферу поступают летучая зола, частицынесгоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, окислы азота, фтористыесоединения. В золе содержатся разные токсичные соединения — мышьяк, двуокиськремния, оксид кальция и другие. Использование жидких видов топлива (мазутов)исключает из отходов производства только лишь золу. При этом отпадает проблемазолоотвалов, которые занимают значительные территории и являются источникомпостоянных загрязнений атмосферы в районе станции. При сжигании природного газасущественным загрязнителем являются окислы азота, но в среднем они на 20% ниже,чем при сжигании твердых видов топлива. Это объясняется не только свойствами самоготоплива, но и особенностями его сжигания. Таким образом, экологический ущерб отвредных воздействий ТЭС на окружающую среду в случае использования газа будетминимальным в сравнении с другими видами топлива.
Сопоставлениеусредненных показателей по загрязнению атмосферы продуктами сгорания ТЭС приработе на различных видах топлива представлено на рис. 3.
Из-за высокого уровняразвития промышленности 93% всех газовых выбросов сосредоточено в Северномполушарии Земли. Основная часть продуктов сгорания всех видов топлива (90%)выбрасывается на площади около 3% от поверхности планеты — в Европе, Японии иСеверной Америке. Из газообразных веществ в наибольших количествахвыбрасывается углекислый газ и угарный газ, которые образуются при сгораниитоплива (угля, нефти, газа, автомобильного топлива и др.). Самые токсичныесоединения, выбрасываемые в атмосферу, — диоксид серы и оксиды азота.
/>
Рис. 3. Усредненныепоказатели загрязнения атмосферы тепловыми электростанциями (без учета выбросовпарниковых газов), г/(кВт./ч)
Ежегодный мировойвыброс этих газов составляет более 255 млн. т. Если бы один из самых токсичныхоксидов — сернистый ангидрид — не перерабатывали высшие растения, то за 20 летвсе высшие животные погибли бы. Источниками диоксида серы и оксидов азотаявляются угольные ТЭЦ, промышленные предприятия, автотранспорт. В воздухе этигазы реагируют с парами воды, образуя серную и азотную кислоту. В результате вотдельных регионах выпадают осадки, кислотность которых в 10–1000 раз превышаетнормальную. Кислотным считается дождь, имеющий рН менее 5,6.
Загрязнениеатмосферного воздуха имеет серьезные последствия. Создается угроза здоровьючеловека, нормальному функционированию экосистем. Для нормальногофункционирования и устойчивости экосистем и биосферы в целом не следуетпревышать определенные нагрузки на них. В связи с этим необходимо вести поискнаиболее чувствительных звеньев в экосистемах, найти показатели,соответствующие наиболее сильнодействующим факторам, а также источники такоговоздействия. Эти мероприятия входят в систему экологического мониторинга, подкоторым понимают единую систему средств и методов непрерывного наблюдения засостоянием окружающей среды и систему прогнозирования результатовантропогенного воздействия на нее. В задачи мониторинга входит наблюдение засостоянием биосферы, оценка и прогноз состояния окружающей среды, выявление факторови источников антропогенного воздействия, обоснование решений по рациональномуиспользованию природных ресурсов, регулирование процесса природопользования.Организация мониторинга должна решать как локальные задачи наблюдения засостоянием отдельных экосистем, так и задачи планетарного порядка, т. е.предусматривать систему глобального мониторинга.
Электроэнергетика.Электроэнергетика лидирует по суммарным выбросам загрязняющих веществ ватмосферу. Ее доля в суммарных выбросах загрязняющих веществ промышленности отстационарных источников достигла в 2003 г. 21,7%. В 2005 г. выбросызагрязнителей составили 5,37 млн. т, что ниже уровня 1990 г. на 2,3 млн. т. В1999 г. выбросы загрязнителей составили 3,9 млн. т, что ниже уровня 1998 г. на56 тыс. т Сохранение устойчивой тенденции сокращения выбросов обусловленоувеличением до 64% доли природного газа в структуре топливно‑энергетическогобаланса (ТЭБ). Кроме того, повышается экологическая культура эксплуатациитепловых станций, осуществляется внедрение на ТЭС технологий, направленных наповышение эффективности действующих золоулавливающих установок. В целяхобеспечения нормативной базы по снижению воздействия на атмосферу отэнергетических установок разработан и введен в действие ГОСТ Р 50831–95«Установки котельных. Техническое оборудование. Общие требования», в которомустановлены нормативы удельных выбросов для вновь вводимых котельных установок,соответствующие мировым стандартам.
Крупными источникамизагрязнения окружающей среды являются нефтегазовые месторождения имагистральные трубопроводы. Загрязнение почвы, грунтовых и поверхностных воднефтью и ее компонентами, высокоминерализованными пластовыми и сточными водами,шлаками происходит также на стадии подготовки нефтегазового сырья кпереработке. При этом в атмосферу поступает значительное количество компонентовнефти, нефтяной газ и продукты его сгорания.
Нефтедобывающаяпромышленность. Основными загрязняющими компонентами при строительстве иэксплуатации магистральных нефтепроводов являются нефть и ее пары, сточные водыи продукты сгорания. Объемы выбросов загрязнителей в атмосферу сократились запериод 1990–2005 г.г. в 1,8 раза, однако их доля в выбросах промышленностидостаточно велика, в 2005 г. она составила примерно 8% от выбросов стационарнымиобъектами промышленности. Основными загрязнителями в нефтедобывающейпромышленности являются углеводороды — 48%, оксид углерода — 44% и твердыевещества — 4,4%. Рост доли нефтедобычи в выбросах промышленности обусловлен взначительной степени сжиганием в факелах добываемого попутного газа. Внастоящее время в целом по отрасли в факелах сжигается около 20% всегодобываемого попутного газа, на отдельных месторождениях ОАО «Томскнефть»,«ВНК», ОАО «НК «Юкос» этот показатель достигает 70%, что связано со значительнымобъемом ресурсов попутного газа и удаленностью месторождений от потребителей.Эффективным решением проблемы утилизации попутного газа является егоиспользование на малогабаритных газогенераторных электростанциях, что позволитобеспечить потребности промыслов в электроэнергии и снизить эмиссию ПГ. Дляулучшения экологической ситуации в нефтедобыче требуется ремонт и заменаустаревшего оборудования нефтедобывающих предприятий, внутрипромысловыхтрубопроводов, с использованием труб с повышенными антикоррозийными свойствами.На наш взгляд, решение этой проблемы требует разработки и принятиясоответствующей законодательной базы, а также Федеральной программы утилизациипопутного нефтяного газа на объектах ТЭК, потери которого еще очень велики,особенно на вновь вводимых месторождениях.
Газовая промышленность.Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарныхисточников за 1990–2003 гг. сократились более чем в 3 раза (без учета выбросовметана). Следует отметить, что, несмотря на проводимую работу по снижениюзагрязнения атмосферного воздуха, выбросы загрязняющих веществ по газовойпромышленности составили в 2003 г. Более 590 тыс. т. Основной причиной являютсяаварии на магистральных газопроводах, происходящие вследствие старения оборудованияи отсутствия средств на капитальный ремонт. Увеличение нагрузки на окружающуюсреду обусловлено преимущественно ростом выбросов метана, с учетом котороговыбросы загрязняющих веществ в 2005 г. составили 1,83 млн. т Эмиссия метана иуглекислого газа в газовой отрасли происходит на всех стадиях технологическогопроцесса. Доминирующее влияние оказывает газотранспортная система, на долюкоторой приходится 70% всех выбросов [7].
В настоящее время нароссийских объектах газовой промышленности реализуется международный «Проектснижения выбросов парниковых газов при производстве и потреблении метана вРоссии». Прогнозируется, что реализация предусмотренных мер позволит снизитьпотери природного газа на 3 млрд. м3. По экспертной оценке, доляпотерь газа из распределительных газопроводов ОАО «Газпром» по всейтехнологической цепочке движения газа к потребителям составляет 25–29% отсуммарной эмиссии метана по отрасли в целом [18]. По отдельным этапам онасоставляет: добыча газа и переработка — 16–19% и 5–7%, в транспорте газа помагистральным газопроводам и хранении — 51–60%. Доля эмиссии метана изгазораспределительных сетей США (по данным исследований, выполненныхамериканскими специалистами в 1991–1996 гг. по контракту с Федеральнымагентством защиты окружающей среды) составила 24–43% [61].
Угольнаяпромышленность. Выбросы вредных веществ в атмосферу угольной отраслью за период1990–2005 гг. снизились в 1,5 раза. Ее доля в выбросах промышленностисоставляет 4,8% (2003 г.). В 2005 г. общий объем выбросов загрязнителей ватмосферный воздух составил 450 тыс. т Следует отметить тенденцию роставыбросов, обусловленную сжиганием метана в отвалах (в настоящее время горитоколо 60 отвалов; в последние годы ресурсы метана в шахтных забоях возросли до400 млн. м3, в этой связи увеличилось количество взрывоопасныхситуаций и реальных аварий на угольных шахтах) [41].
По оценкамспециалистов, в Кузбассе общие ресурсы метана составляют 10–13 трлн. м3(газовыделение углей составляет 20–25 м3 на 1 т угля), промышленныезапасы метана Печорского угольного бассейна достигают 2 трлн. м3.Использование метана угольных пластов в энергетических установках позволитснизить затраты на теплоснабжение и улучшить экологическую ситуацию в жилыхпоселках за счет отказа от сжигания угля. По сравнению с другимиэнергоносителями уголь содержит наибольшее количество серы — 0,2–7,0%, мазут —0,5–4,0%, дизельное топливо — 0,3–0,9%, природный газ — незначительную долю[81].
В условиях растущегодефицита природных ресурсов, увеличения масштабов и количества техногенныхаварий и катастроф важнейшим направлением развития ТЭК России и субъектовФедерации в перспективе является повышение эффективности использования ТЭР,снижение отрицательного влияния деятельности ТЭК на окружающую природную средув целях предотвращения экологической катастрофы и создание условий для переходана энергосбережение. Приоритеты «Энергетической стратегии России на период до2020 года» следующие:
— энергоэффективностьэкономики и энергосбережение;
— совершенствованиетопливно-энергетического баланса страны и структуры ТЭК;
— энергетическаябезопасность (устойчивость энергоснабжения, техническая и экологическаябезопасность ТЭК, поддержание энергетического потенциала как фактора внешней ивнутренней политики).
Энергосбережение являетсянаиболее эффективным и приоритетным видом природоохранной деятельности в ТЭК, всвязи с чем выделяются три его основных направления:
1. Экономия энергии вдобыче, транспортировке, переработке ТЭР, производстве и распределении электро-и теплоэнергии. При реализации этого направления основной эффект может бытьполучен, например:
— в нефтедобыче — отболее полной утилизации попутного нефтяного газа, резерв составляет до 20%;
— в перерабатывающейпромышленности — увеличение глубины переработки нефти с 63 до 90% позволитсэкономить до 60 млн. т у.т./год (около 14% годового объема добычи);
— в газотранспортныхсистемах — от замены газотурбинных приводов на компрессорных станцияхэлектрическими;
— в теплоснабжении — отцентрализации, т. е. замены мелких котельных более эффективными крупнымиустановками теплоснабжения;
— во всех отраслях ТЭК— от уменьшения потерь, а также сокращения собственного потребления ТЭР, отутилизации вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).
2. Экономия «конечной»энергии в сфере ее использования в народном хозяйстве. Главными источникамиданного направления энергоснабжения являются:
— снижениематериалоемкости и, следовательно, энергоемкости производимой продукции,сокращение ее потерь (переход к новым видам оборудования и технологиям);
— использование ВЭР,вырабатываемых в различных неэнергетических отраслях народного хозяйства;
— структурнаяперестройка экономики в направлении увеличения доли неэнергоемких отраслей впроизводстве валового внутреннего продукта (ВВП) может обеспечить 50–60%необходимого прироста энергопотребления, поскольку энергоемкость продукциипромышленности, строительства и сферы услуг в 8–10 раз меньше, чем в ТЭК, и в12–15 раз меньше, чем в металлургии.
3. Замещение расходаорганического топлива альтернативными энергетическими источниками. Третьенаправление энергосбережения должно происходить, прежде всего, вэлектроэнергетике, потребляющей почти 75% всего котельно-печного топлива путемвсе большей выработки электрической и тепловой энергии на базе использованияАЭС, ГЭС, а также использования энергетических установок на возобновляемыхнетрадиционных источниках энергии (геотермальная энергия, энергия солнца,ветра, биомассы и др.) [24].
Перечисленныенаправления энергосбережения, сопровождаемые одновременным снижением нагрузкина окружающую среду, можно классифицировать по количеству затрат, требующихсядля их реализации:
— малозатратныемероприятия, связанные с рациональным использованием топлива и энергии,позволяют сократить потребление энергоресурсов на 10–12%;
— капиталоемкиемероприятия, направленные на использование энергосберегающих технологий,оборудования, приборов учета расходуемой энергии и др.(возможно снижениепотребности в энергоресурсах на 25–30%).
Реализация потенциалаэнергосбережения и решение экологических проблем обусловливают необходимостьпроведения энергоэффективной политики во всех сферах народного хозяйства,расширение использования экологически более чистых видов топлива и источниковэнергии, законодательное регулирование в области энергопотребления,использование экономических санкций за превышение установленных нормативовзагрязнения окружающей среды.
В настоящее времяосновная часть вырабатываемой электрической энергии производится тепловымиэлектростанциями, поэтому именно ТЭС представляет собой основной объект дляизучения отрицательного влияния на биосферу. Воздействие энергетики России наокружающую среду представлено на рис. 4.
/>
Рис. 4. Воздействиеэнергетики на окружающую среду в России (без учета выбросов парниковых газов)
Низкий уровеньиспользования ТЭР обусловлен недостаточным совершенством применяемыхклассических методов преобразования топлива в электрическую энергию, низкимкоэффициентом полезного действия двигателей, наличием больших потерь притранспортировке и потреблении конечной энергии. Резервы экономии ТЭР внастоящее время имеются практически во всех звеньях энергетического цикла: придобыче топлива, его транспортировке, переработке, при выработке тепловой иэлектрической энергии, ее передаче и использовании. Нужно навести порядок вэнергохозяйстве, разрабатывать программу сокращения выбросов ПГ в атмосферу,нужно серьезно, систематично заняться энергоэкономией. Народное хозяйствоРоссии во всех отношениях только выиграет от этих мер.
Охрана окружающей средыдо сих пор сводилась к лечению, а не к профилактике. Задача будущего — недопустить, чтобы последствия загрязнения стали необратимыми. Главная проблемасегодня — глобальное потепление. Решить ее можно только усилиями всего мировогосообщества. Здесь есть три пути:
— экономия и повышениеэффективности использования энергоресурсов;
— сокращение выбросовдвуокиси углерода, т. е. уменьшение использования ископаемых видов топлива;
— восстановление лесов,особенно в тропиках.
Сегодня приоритетследует отдать первому направлению, мобилизовав соответственно мотивационныерыночные механизмы и обратив внимание на препятствующие нерыночные факторы,такие как поведение и привычки миллионов людей, от которых зависит потреблениеэнергии в домашнем хозяйстве и быту.
Целью политики вобласти обеспечения экологической безопасности является последовательноеограничение нагрузки ТЭК России на окружающую среду, приближение ксоответствующим европейским экологическим нормам.
/>
Рис. 5. Планетарнаятемпература 100 миллионов лет назад, в Средние века, и прогноз до 2100 года
3 Проблемаантропогенного изменения климата
Всей полноты научногообоснования, почему настолько чаще и сильнее стали аномальные явления(наводнения, засухи, резкие периоды жары и т. п.), еще нет и в ближайшие годыне будет, но уже зафиксировано серьезное вмешательство человека в природу.
Главное — три изчетырех ступеней научных знаний уже обоснованы:
— есть вызванноечеловеком изменение концентрации углекислого газа в атмосфере,
— есть парниковыйэффект как физическое явление и его антропогенное усиление,
— есть повышениесредней температуры и его могут объяснить математические модели.
С помощью моделейудается детально описывать процессы циркуляции атмосферы и океана, включая ипарниковый эффект. В последние 25 лет такие модели активно развивались, исейчас в этой области удалось достичь большого прогресса. Также кардинальноизменилась компьютерная техника. В результате модели «умеют» воспроизводитьдинамику атмосферы и океана, образование и таяние снежного покрова и морскихльдов. Таким образом, можно смоделировать средний климат или набор его наиболеевероятных состояний на тот или иной год при определенных входных параметрах. Вчисло входных параметров включена и концентрация в атмосфере ПГ, и весь рядестественных факторов, в частности, вулканическая деятельность. Такие моделипозволяют «расщепить» естественные и антропогенные факторы. Расчеты показали,что в целом именно антропогенные факторы вносят главный вклад в изменениеклимата, начиная примерно с 1960 г. Если взять только естественные причины, тос 70-х гг. XX в. модельные кривые кардинально отличаются от данных наблюдений.
— Существует новое иубедительное свидетельство того, что основная часть имеющего место потепленияза последние 50 лет обусловлена деятельностью человека» [96]. Глобальныеклиматические модели указывают на то, что увеличение концентрации СО2через несколько десятилетий приведет к повышению температуры поверхности Землина 1,5–4,5 °С. Повышение концентрации других ПГ еще больше усугубит проблему.
/>
Рис. 6. Антропогенные иестественные факторы, изменяющие радиационный баланс атмосферы и уровеньнаучных знаний, www.ipcc.ch.
Климат на Земле никогдане был неизменным. Он подвержен колебаниям в разных временных масштабах,начиная от десятилетий до тысяч и миллионов лет. К числу наиболее заметныхколебаний относится цикл порядка 100 тыс. лет: ледниковые периоды, когда климатЗемли был холоднее по сравнению с настоящим, и межледниковые периоды, когдаклимат был теплее. По мнению ряда ученых, и сейчас мы находимся в движении отодного ледникового периода к другому, но скорость изменений очень мала —порядка 0,02 °С за 100 лет.
За последние 10 тыс.лет средняя глобальная температура немного уменьшилась, причина тому — активнаявулканическая деятельность и ряд других естественных причин. Однако в XX в. онарезко повысилась. С начала промышленной революции изменение климата происходитрезко ускоренными темпами (по порядку величины в 1000 раз быстрее, чем движениек ледниковому периоду) и в результате деятельности человека, выбрасывающего ватмосферу ПГ при сжигании ископаемого топлива, а также уничтожившего большуючасть лесов планеты.
По сравнению сдоиндустриальной эпохой, с 1750 г., концентрация СО2 в атмосферевыросла на треть: с 280 до 375 млн., причем основной рост пришелся на последниедесятилетия ХХ в. Точность измерения концентрации СО2 достаточновелика – 4%. Концентрация метана растет еще быстрее. К 2000 г. рост составил151±25%. Тренд еще одного парникового газа — закиси азота — равен 17±5%.
Такой концентрации впоследние сотни тысяч лет не было. По мнению большинства ученых, этого не былои в последние 20 млн. лет.
Еще в 1827 г.французский ученый Фурье дал теоретическое обоснование парникового эффекта:атмосфера пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживаетотраженную Землей длинноволновую тепловую энергию. В конце XIX в. шведскийученый Аррениус пришел к выводу, что из-за сжигания угля изменяетсяконцентрация СО2 в атмосфере, и это приводит к потеплению климата.
В 1957 г. проводилсяМеждународный геофизический год, и наблюдения показали, что идет значительныйрост концентрации СО2 в атмосфере. Российский ученый Михаил Будыкосделал первые численные расчеты и предсказал сильные изменения климата.
Парниковый эффект вызываетсяводяным паром, углекислым газом, метаном, закисью азота и рядом других менеезначительных газов. Парниковый эффект был всегда, как только у Земли появиласьатмосфера. Средняя температура у поверхности Земли равна 14°С, без парниковогоэффекта было бы –19 °С или на 33 °С ниже.
Потепления илипохолодания на 2°С за последние несколько тысяч лет не было ни разу.Естественная изменчивость не превышала 1,5 °С. В теплый средневековый период(примерно 1000 лет назад, именно тогда было открыта Гренландия, названнаявикингами Зеленой землей) было существенно теплее, чем сейчас. Наиболеевероятно, что это было вызвано колебаниями орбиты Земли. Важно подчеркнуть, чтотогда не было предпосылок дальнейшего усиления эффекта изменения климата.Атмосферные концентрации ПГ (таких как СО2 и СН4)оставались постоянными в течение всей доиндустриальной эры — нескольких тысячлет до 1850-х гг., после чего начался резкий рост концентрации СО2.Изменения температуры в течение этого периода происходили вследствиеестественных факторов, таких как вариации солнечной радиации и колебания орбитыЗемли, вулканических выбросов.
Сейчас наблюдаетсяантропогенное усиление парникового эффекта. При этом концентрация самогораспространенного парникового газа Земли — водяного пара — не меняется.Теоретически можно представить влияние человека на водяной пар, например, присильном изменении процессов испарения на большой территории. Однако это можетслучиться только в отдаленной перспективе. На потоки тепла большое влияниетакже может оказывать антропогенное изменение подстилающей поверхности,изменение альбедо из-за сведения лесов, таяния снежного покрова и т. п.
Тревогу вызывает ненаблюдаемое сейчас изменение температуры, а антропогенное изменение химическогосостава атмосферы. Парниковый эффект хорошо изучен. Рост в атмосфере ПГ, преждевсего СО2 и метана, по расчетам ученых, может привести к гораздоболее сильному, чем сейчас, потеплению климата. Изменение температуры — лишьсигнал, который подтверждает опасения. Проблема — в беспрецедентном ростеконцентрации СО2, какого раньше никогда не наблюдалось в природе. Причина этогороста, — прежде всего антропогенные выбросы СО2 в атмосферу присжигании ископаемого топлива.
Как было указано выше,поведение температуры в течение второй половины XX в. не может быть объяснено,если наряду с естественными факторами не включать антропогенные выбросы ПГ.Если эта тенденция сохранится, то прогнозируется дальнейшее изменение климата,причем неравномерное по земному шару.
«Отклик климатическойсистемы на изменение содержания СО2 — это медленное и запаздывающеево времени увеличение глобальной средней температуры. Полученные изменениятемпературы в течение последних 140 лет обусловлены не только антропогеннымивыбросами, но и естественными факторами — такими как изменения солнечнойрадиации, колебания орбиты, вулканические извержения и т. п. Но вклад каждогофактора, кроме СО2, в 10–100 раз меньше. Таким образом, главное влияние — этоантропогенный выброс СО2 в атмосферу. Оценка вклада различныхфакторов в прогрев атмосферы показывает, что имеется комбинацияразнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результатроста концентрации в атмосфере ПГ, оцениваемый как прогрев на 2,2–2,7 Вт/м2»[50].
Неантропогенные выбросыуглекислого газа всегда имели место. Однако биота с ними справлялась, онавсегда поглощала избыточное количество углекислоты.
Рост концентрациинаблюдался в периоды перестройки биоты, что было по причинам, которые — в тевремена — не исчерпывали ее адаптационного потенциала применительно кизменениям такого рода. Но сейчас мы с полной очевидностью видим, что биота несправляется с этим ростом нагрузки. Выбросы углекислого газа для современнойослабленной биоты избыточны и непосильны. Нельзя отрицать наличия природообусловленныхисточников СO2, никто из специалистов не говорит о том, чтоантропогенные выбросы имеют тот же порядок, что и природные. Но мы не должнызабывать о том, что биота выступает регулятором состояния окружающей среды, адля того чтобы сломать регулятор, на него не нужно обрушивать массу,сопоставимую с массой системы, которую он регулирует. На него не нужнообрушивать поток энергии, сопоставимый с тем, который он регулирует. Регуляторвсегда меньше по массе, по габаритам, по энергии, чем регулируемая система.
Естественные факторы —такие как извержения вулканов, — были, есть и будут важными для объясненияизменения климата. В результате извержений в атмосферу выбрасываютсязначительные объемы аэрозолей — взвешенных частиц. Они разносятся тропосфернымии стратосферными ветрами и не пропускают часть приходящей солнечной радиации.Однако эти изменения не являются долгосрочными, частицы относительно быстрооседают вниз. Так, крупное извержение вулкана Санторини в Средиземном мореоколо 1600 г. до н. э., которое, вероятно, привело к падению Минойской империи,значительно охладило атмосферу, что видно по кольцам годового приростадеревьев. Извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 г. снизило среднююглобальную температуру на 3 °С. В последующий год и в Европе, и в СевернойАмерике лета «не было», но за несколько лет все исправилось. Извержение вулканаКатмай (Аляска) в 1912 г., выбросившего 20 км3 пепла, вызвалоуменьшение притока солнечной радиации на 10–20% и понижение среднегодовойтемпературы в Северном полушарии на 0,5 °С. В результате извержения вулканаПенатубо в 1991 г. на Филиппинах на высоту 35 км было заброшено 20 млн. тдиоксида серы и столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизилсяна 2,5 Вт/м2, что соответствует глобальному охлаждению по меньшей мере на0,5–0,7 °С. Однако даже несмотря на это последнее десятилетие XX в. стало самымтеплым за весь период наблюдений.
В 2002 г. мы виделибеспрецедентные по масштабам наводнения в Западной и Южной Европе, на Кавказе,засуху в центральных областях России, лесные пожары и т. п. В 2003 г. —рекордную жару в Европе, пересохшие реки, огромные экономические потери.Впервые за всю историю гидрологических наблюдений река Лена столь обмелела, чтосеверный завоз крайне осложнился. Это сильно ударило по г. Ленску — главнойбазе северного завоза, сильно пострадавшему от невиданного наводнения 2001 г.При этом цифры экономии на топливе из-за нескольких прошедших теплых зим вРоссии выглядят благополучно только потому, что при калькуляции полностью проигнорированыфакты замерзания крупных городов и даже регионов, в частности Приморского края.Тщательный анализ показывает, что ожидаемые выигрыши от потепления оченьневелики, они с лихвой перекрываются гораздо более негативными и сильнымивторичными эффектами.
Еще одним следствиемглобального потепления будет подъем уровня моря, в нынешнем векепредположительно на 1 м, что приведет к затоплению районов, находящихся нижеуровня моря, и возможному затоплению обширных территорий в период штормов. Онбудет повышаться постепенно, поэтому есть время предпринять соответствующиемеры. Интересен факт, что за последние 100 лет средний уровень поднялся на10–20 см, а средняя температура поверхности океана выросла на 0,5 °С.
Перестройка климата,которая произойдет вследствие потепления, может сильно ударить по России. Дажепритом, что это холодная страна. На территории России в целом за ХХ в.потепление составило около 1 °С. За последние 50 лет скорость потепленияувеличилась до 2,7 °С/100 лет, а после 1970 г. тренд составил уже около 4°С/100 лет. Потепление ярко выражено зимой и весной и почти не наблюдаетсяосенью. В Западной Сибири и Якутии за последние 30 лет рост зимних температурсоставил 2–3 °С, а на европейской территории страны гораздо меньше — до 1 °С. Взападных районах осенние температуры даже снизились.
К сожалению, потеплениене будет мягким и плавным повышением средней температуры, что, вероятно, былобы неплохо для большей части территории России. Оно выразится в болеенеустойчивой погоде с большим числом аномальных явлений (жары, засух, сильныхосадков и снегопадов, наводнений и т. п.). В центральной части страны вближайшие десятилетия климат станет более «прибалтийским». В целом температураповысится на 2–5 °С.
Само собой разумеется,мы много потеряем при таянии мерзлоты, потому что там, где твердо и где можносейчас пробурить скважины и провести трубопровод, сделать это нынешнимитехнологиями будет невозможно. Там будут топкие болота. Поплывет вся севернаяинфраструктура, которая стоит на мерзлоте. А это — основные нефть и газРоссийской Федерации. Участятся и усилятся стихийные бедствия, связанные сводой.
Практически всеклиматологи мира и все климатологические модели приходят к выводу, чтовыпадение осадков будет гораздо более неравномерным, чем сейчас. Будут периодысильных дождей, после чего будет наступать засушливый период. Это плохо дляроссийского сельского хозяйства. Поэтому нужно считать не градусы, на которыестанет теплее, а потери, которые из-за этого произойдут.
Они будут очень велики.В принципе, каждый человек, каждое животное, каждое растение лучше всего себячувствует в тех условиях, к которым оно адаптировано изначально. Изменение этихусловий не принесет положительного эффекта.
Возрастающие колебанияклиматической системы — именно это будет наносить все больший и больший ущерб.Чтобы снизить силу катастрофических явлений через 50–100 лет, надо уже сегодняначинать снижать выбросы СО2, метана и других ПГ.
Изменение климатазаставляет всерьез задуматься о побочных последствиях.
Сложность проблемыпорождает и мифы, причем очень устойчивые. На многих форумах и в солидныхгазетах не раз звучали фразы, что Россия — мировой донор кислорода, и нужен неКиотский протокол, а совсем другое соглашение о квотах и торговле кислородом.На первый взгляд, все понятно: Россия будет продавать квоты развитым странам.Еще в школе нас учили, что «леса — легкие планеты».
А леса в Россиизанимают огромную территорию. Раз в атмосфере намного больше СО2, томеньше О2. Отсюда вывод: нужно действовать, так как скоро будетнечем дышать… К счастью, это совершенно неверно.
По содержанию ватмосфере кислород намного превосходит другие газы: СО2, озон,метан, оксиды серы и азота. Так как концентрации этих газов невелики, тоантропогенное воздействие очень сильно сказывается на их изменении. Это иприводит к экологическим проблемам: «кислые дожди», усиление парниковогоэффекта, глобальное потепление, истощение озонового слоя и т. д. Эти проблемыне являются надуманными, и от их решения действительно зависит как существованиечеловечества, так и функционирование биосферы.
И Россия, ипромышленные страны западного мира, и бурно развивающиеся Китай и страныЮго-Восточной Азии используют в настоящее время не собственные кислородныересурсы и не ресурсы других стран, а тот кислород, который был накоплен ватмосфере за время развития биосферы. Основным фактором этого накопленияявлялось захоронение органического углерода в осадочных породах литосферы.Возвращение этого углерода в атмосферу в массовых количествах невозможно,поскольку в ископаемом топливе содержится лишь 0,08% от общих запасоворганического углерода литосферы. Поэтому кислородный ресурс атмосферы может внастоящее время рассматриваться как неисчерпаемый. Даже теоретическаявозможность, связанная с полным сжиганием ископаемого топлива, не приведет кзаметному снижению запаса атмосферного кислорода и каким-либо негативнымэкологическим последствиям. Другие серьезные возможности изменениячеловечеством запаса кислорода в атмосфере в настоящее время простоотсутствуют.
Антропогенное изменениеклимата — относительно краткосрочный эффект.
В масштабе десятковтысяч и, тем более, миллионов лет оно незначительно, причем даже худшиесценарии не угрожают выживанию человека как биологического вида. Однако вближайшие столетия изменение климата может оказать сильное негативное влияниена жизнь людей. Есть немало драматических примеров.
Один из них —чудовищная жара в Западной Европе летом 2003 г., когда только во Франциипогибло около 20 тыс. человек.
Однако было бы неверносравнивать человеческие и экономические потери в результате изменения климата идругих острых глобальных проблем, например, голода, СПИДа, нехватки питьевойводы. Изменение климата чаще всего действует косвенно. Изменение климата — это,прежде всего, негативный фон, значительно обостряющий другие проблемы. Здесьтакже действует правило «где тонко, там и рвется». В Африке — большееколичество засух, более сильные наводнения в Бангладеш — все это приводит кгибели людей от голода и болезней. В скором времени ученые предсказываютпоявление миллионов климатических беженцев — людей, вынужденных оставить своиродные места из-за невозможности приспособиться к новым условиям. Изменениянаступают быстрее, чем может адаптироваться природа. Животные и растения неуспевают мигрировать или измениться. Человек может жить в климате динозавров,но и ему необходимо время на привыкание, на иммунитет к новым тропическимболезням и т. п.
Таким образом,изменение климата, с одной стороны, имеет кардинальные отличия от другихглобальных проблем, а с другой —резко их обостряет. Нельзя надеяться напоявление чудодейственного лекарства, как в случае решения проблемы СПИДа.Нельзя решить проблему за 10–20 лет, даже если бросить на это все силы исредства. Климат — это не вопрос перераспределения средств (как, например, спродовольствием, которого в одних странах мало, а в других избыток).
Все другие проблемы —голод, детская смертность и СПИД — прежде всего «бьют» по развивающимсястранам, а изменение климата «бьет» по всем. Конечно, бедные будут страдатьбольше, у них просто не будет возможности приспособить свою жизнь к новымусловиям. У богатых это единственная, но грозная проблема. Например, естьвероятность, что через 200 лет из-за изменения Гольфстрима Великобритания«замерзнет», и это очень беспокоит людей.
«Речь идет не опотеплении, а о глобальных климатических изменениях. В глобальных климатическихизменениях, может быть, даже более опасными являются такие следствияразбалансировки климатической системы, как учащение и усиление всевозможныхпогодно-климатических аномалий, а именно: засух, наводнений, ураганов, смерчей,диких морозов и т. д. Глобальное потепление — это тенденция среднейтемпературы, а разброс характеристик разбалансировки будет увеличиваться.Чересчур жаркое лето будет лишь частично компенсироваться очень холодной зимой.Когда я это говорил в 2000 году, мне никто не верил. Но после наводнений вЕвропе в 2002 и чудовищной жары в 2003 году вроде даже в России стали верить.Подавляющее большинство климатологов считают, что наблюдаемая разбалансировкаклиматической системы если не полностью, то в существенной части определяетсяантропогенным воздействием».
4 Энергетика и выбросыпарниковых газов
Выполненный экспертамиМинистерства энергетики США прогноз темпов прироста энергопотребления и ВВП напериод до 2020 г. показал, что мировое энергопотребление будет расти примернотеми же темпами (2,1% в год), что и в предыдущий период [87]. В условияхсложившейся структуры производства мирового ТЭБ в нынешнем столетии произойдетувеличение выбросов CO2 в атмосферу в 3 раза по сравнению с текущимуровнем, концентрация СО2 может удвоиться [96] при увеличении народонаселениядо 10 млрд. человек [98]. Естественно, что в связи с ведущим и возрастающимвоздействием ТЭК на окружающую среду среди объектов техногенного воздействияповышается актуальность вопросов энергосбережения.
Энергетическиепредприятия оказывают значительное влияние на климат планеты [40]. К тому жеспецифика объектов ТЭК как источника загрязнения окружающей среды характеризуетсяпожаро- и взрывоопасностью добываемых и транспортируемых продуктов,значительной удаленностью производителей и потребителей, протяженностьюмагистральных трубопроводов, изменчивостью природного ландшафта, на которомстроятся и эксплуатируются объекты комплекса. В сложившихся условияхэнергосбережение является альтернативой увеличения производства энергоресурсови одной из первоочередных задач энергетической политики. Особенность новогоэтапа развития мировой энергетики основывается на принципах устойчивогоразвития, защиты окружающей среды и экологической безопасности. Основнымиглобальными задачами энергетики в перспективе являются:
— эффективноеиспользование невозобновляемых и возобновляемых энергоресурсов;
— увеличение ролиэкологически чистых энергоресурсов и стимулирование поиска новых источниковэнергии;
— развитие исследованийпо новым энергосберегающим технологиям.
После подписанияКиотского протокола начался процесс изменения мировой энергетической политики исоздания форм производства и потребления энергии, благоприятных для окружающейсреды. Перспективными тенденциями энергетической политики XXI в. в направлениизащиты природной среды от загрязнения являются: развитие новых экологическичистых энергетических технологий, как традиционных, так и развивающихся видовэнергии; разработка действенного контроля за эффективностью использованияприродноресурсного потенциала и качеством окружающей среды: воздуха, воды,земли. В этой связи любой анализ будущего энергоснабжения Европы, особенноразличных альтернатив, должен учитывать два новых фактора.
В первую очередь —изменение климата. Сегодня это общепризнанный факт, явление, ставящее подугрозу гармоничное мировое развитие. Следует заметить, что Киотский протоколэто только первый шаг в борьбе с изменением климата.
Действенная политика внаправлении устойчивого развития, решая проблему изменения климата,одновременно укрепила бы энергетическую безопасность.
Сегодня европейскийэнергетический рынок не может развиваться, не принимая во внимание проблемуизменения климата и задачи устойчивого развития.
Европейский союз несможет выполнить принятые обязательства по Киотскому протоколу, если не будутпредприняты шаги по снижению спроса на энергию.
В Европейском союзе 50%выбросов СО2 вызвано потреблением нефти, 22% — доля природного газаи угля — 28%. В мире в целом генерация электричества и тепла приводят квыбросам СО2, составляющим 37% в общем балансе, транспортный сектордает 28%, домашние хозяйства — 14%, промышленность — 16% и сектор услуг — 5%.Чтобы стабилизировать концентрацию СО2 на нынешнем уровне, эмиссии следуетсократить немедленно на 50–70%. Например, чтобы удержать рост уровня Мировогоокеана в пределах 2 см за каждые 10 лет, а температурный рост — на уровне 1,5 °Сдо 2050 г., индустриальные страны должны сократить эмиссии по крайней мере на35% между 1990 и 2012 гг.
Если невозможноостановить явление, надо попытаться его замедлить. Чем дольше мы ждем, темболее глубокие меры придется предпринимать в будущем.
Решительная политикаборьбы с изменением климата не должна повредить экономическому развитию. Такаяполитика должна служить продвижению новых технологий и ускорению структурныхизменений и, в конечном итоге, привести к большей эффективности системпроизводства энергии и усилить европейскую конкурентоспособность. Черезполитику продвижения экологически чистых технологий Европейский союз долженподдерживать усилия других стран, направленные на решение проблемы климата,предпринимаемые на территориях этих стран. Особенно это касается стран, гдеидет быстрый экономический рост.
Проблема измененияклимата оказала влияние на готовность стран — членов ЕС проводить всесторонниемеры по энергосбережению на уровне Сообщества и принять на себя закрепленныеобязательства. В Плане действий по увеличению эффективности энергии вЕвропейском сообществе, который был принят Комиссией в апреле 2000 г., указаныцели по реализации двух третей рентабельного потенциала энергосбережения к 2010г., что эквивалентно экономии более чем 100 млн. т у.т. и тем самым предотвращениювыброса почти 200 Мт СО2 в год. Выполнение всем Сообществом задачиудвоения использования систем одновременного производства тепла и электричества(когенерации) до 18% к 2012 г., как ожидается, приведет дополнительно кпредотвращению выбросов двуокиси углерода в количестве более 65 Мт СО2в год. На самом деле, потенциал когенерации намного больше, и при правильномподходе, с учетом либерализации рынка, эта цифра, по оценкам, могла бы бытьвтрое больше.
В ряде европейскихстран (Дания, Норвегия, Финляндия и др.) одной из составных частейэнергетической безопасности является охрана окружающей среды и достижениестабилизации климата, что в значительной степени было обусловлено появлениемпарникового эффекта и глобального потепления климата в результате использованияосновных энергоносителей — угля, нефти и газа. В частности, как было показаноранее, использование прогрессивных и экологически чистых технологий должноснизить потребление энергии в зданиях по крайней мере на одну пятую, чтосоответствует 40 млн. т у.т. ежегодно. Одновременно это составляетприблизительно 20% необходимого сокращения выбросов странами ЕС пообязательствам, установленным Киотским протоколом.
Значительный потенциалснижения выбросов ПГ (эффективного с точки зрения затрат) существует вгосударствах с переходной экономикой в системах централизованноготеплоснабжения, промышленности, жилом секторе и при транспортировкеэнергоносителей.
Россия имеетзначительные территории в Арктике. Именно эти территории сильнее всего изменятсяв результате глобального потепления. Если не предотвратить потепление, тоэкосистемы тундры постепенно исчезнут с лица Земли. Большая часть построенныхчеловеком сооружений в зоне вечной мерзлоты будет уничтожена, особенно этокасается нефте- и газопроводов. В Соединенных Штатах уже сейчас нефтедобывающаяпромышленность столкнулась с большими проблемами в результате глобальногопотепления, поскольку вечная мерзлота на Аляске начала таять и антропогеннаяинфраструктура стала разрушаться. Такие последствия будут очень дорого стоитьдля экономики, особенно для нефте- и газодобычи в Арктике.
Исследованием проблемтопливно-энергетического комплекса России и его взаимодействием с окружающейсредой занимаются многие отечественные и зарубежные специалисты [2, 4, 7, 9,11, 18, 23, 44, 58, 77]. Основной целью этих исследований является выработканаправлений снижения отрицательного воздействия ТЭК на окружающую среду припрогнозировании его развития на основе анализа сложившихся тенденций.
На энергетическую сферуприходится основной объем выбросов углекислого газа. Доля сжигания ископаемоготоплива в его выбросах по России составляет 98% [29]. Однако детальных данныхпо выбросам ПГ в России пока нет, поэтому в следующей лекции обсуждаютсявопросы регулирования выбросов ПГ, включающие и создание национальной системыучета выбросов ПГ.
Выводы
В процессе выполненияработы были рассмотрены вопросы, на основе статистических данных, о биосфереЗемли и антропогенном воздействии, энергетике и загрязнении окружающей среды, опроблеме антропогенного изменения климата и выбросах парниковых газов, вопросыКиотского протокола и его выполнения.
Использованныеисточники
1. Аверченков А.А., Горкина И.Д.,Коныгин Е.А., Максименко Ю.Л. Опыт РПОИ в использовании оценки воздействия наокружающую среду при подготовке инвестиционных проектов. ЦПРП. Информационныйбюллетень № 6. – М.: 1998.
2. Батенин В.А., Масленников В.М.Проблемы российской энергетики // Энергия: экономика, техника, экология, 1999,№ 10.
3. Бердин В., Ленева М. Разработка основсистемы регистрации выбросов и стоков парниковых газов в России. М.: Российскийрегиональный экологический центр, 2002.
4. Будзуляк Б.В., Бордюгов А.Г. Сценарийэмиссии парниковых газов в газовой промышленности // Экология в газовойпромышленности. Прилож. к журналу «Газовая промышленность», 1999.
5. Васильев С., Сафонов Г. Киотскийпротокол и российский бизнес // На пути к устойчивому развитию России –Бюллетень Центра экологической политики России, 2003, № 25.
6. Вяхирев Р.И. Об основных положенияхЭнергетической стратегии России на период до 2020 года. Выступление назаседании Правительства Российской Федерации 23 ноября 2000 г.
7. Гарипов В.З. Основные экологическиепроблемы в нефтегазовом комплексе на современном этапе развития и стратегическиепути их решения // Энергетическая политика, 2000, вып. 4.
8. Голуб А., Аверченков А., Берлин В.,Кокорин А., Мартынова М., Струкова Е. Исследование российской национальнойстратегии снижения выбросов парниковых газов, Москва, БЭА, Госкомэкологии, Программанациональных исследований стратегии снижения выбросов Всемирного банка, 1999; lnweb18.woridbank.org/
9. Гриценко А.И., Акопова Г.С. Стратегияэмиссии парниковых газов на объектах РАО «Газпром» // Региональная экология,1998, № 2.
10. Данилов-Данильян В.И. Нас дымОтечества в Европу не пускает? Экологические, экономические и политическиеаспекты проблемы Киотского Протокола // ЭНЕРГО-info. – № 3 (5), март 2004г. –http://www.elektroinfo.ru/magazine/?id=190&nid=5.
11. Дедиков Е.В., Бухгалтер Л.Б.,Будников Б.О. и др. Анализ воздействия объектов подземного хранения газа наокружающую природную среду. – М.: ИРЦ «Газпром», 1997.
12. Дудек Д., Голуб А., Струкова Е.Побочные выгоды от снижения выбросов парниковых газов в странах с переходнойэкономикой, Защита Природы, Вашингтон, 2002.
13. Дудек Д., Голуб А., Марчеллино Д.,Мюллер Б., Петсонк Э., Струкова Е. Предварительные комментарии к докладуИнститута экономического анализа «Экономические последствия возможнойратификации Российской Федерацией Киотского протокола», Защита Природы (США),Центр экологической политики России, 2004.
14. Зеленая книга «Европейская стратегиябезопасности энергоснабжения». European Commission, 2001.
15. Зелинский А. Система торговликвотами на выбросы в реформе РАО «ЕЭС», презентация в Милане, 8 декабря 2003 г.www/ieta.org/About_IETA_
16. Изменение климата и Киотскийпротокол – реалии и практические возможности. Кокорин А.О., Грицевич И.Г.,Сафонов Г.В. М.: WWF-Россия. – 2004.
17. Кеслер Х., Рамм А., А.М. фон Блуменкрон.Оценка утечек метана при добыче и транспорте газа в России // Материалы Второгомеждународного семинара ОАО «Газпром» и «Рургаз АГ». – М.: 1998.
18. Киото на пороге России: основысистемы правового регулирования выбросов парниковых газов в РоссийскойФедерации. Соловей Ю.В., под ред. Ханыкова А.В. – М.: МГ «Юрист», 2003.
19. Киотский протокол к Рамочнойконвенции ООН об изменении климата, 1997.
20. Кокорин А.О. Зачем экологу Киотскийпротокол? // Бизнес (спец. выпуск), 2003.
21. Коломенцев В.А. Перспективыэкономического развития и сокращения выбросов парниковых газов в Архангельскойобласти // Бизнес (спец. выпуск), 2003.
22. Кононов Ю.Д., Гальперова Е.В.,Мазурова О.В., Посекалин В.В. Динамика энергоемкости и душевогоэнергопотребления в России на фоне глобальных тенденций. Энергетика России в XXIвеке: проблемы и научные основы устойчивого и безопасного развития. ДокладыВсероссийской конференции. 14–17 сентября 2000 г., г. Иркутск. – Иркутск: СЭИСО РАН.
23. Крылов Д.А., Путинцева В.Е. Оценкавыбросов в окружающую среду загрязняющих веществ газовой, угольной инефтедобывающей отраслями России // Горная промышленность, 1997, № 6.
24. Лазаренко С.Н., Тризенко С.К.Энергосберегающий потенциал минерально-сырьевых отраслей России //Горнаяпромышленность, 2000, № 5.
25. Ленева М. Возможные подходы иследующие шаги в развитии национальной системы инвентаризации выбросов вРоссийской Федерации. – М.: Центр эколого-экономических исследований (ЦЭЭИ),2003.
26. Максименко Ю.Л., Горкина И.Д. Оценкавоздействия на окружающую среду: Пособие для практиков. – М.: 1996.
27. Максименко Ю.Л., Горкина И.Д.Организационные и методологические основы оценки воздействия на окружающуюсреду. ЦПРП. Информационный бюллетень № 6. – М.: 1998.
28. Мастепанов А.М. Топливно-энергетическийкомплекс России на рубеже веков: состояние, проблемы и перспективы развития(Информационно-аналитический обзор). – М.: Современные тетради, 2001.
29. Мастепанов А.М., Плужников О.Б.Энергетика после Киото // Энергетическая политика, 1998, вып. 6.
30. Методические рекомендации по отборуи оценке инвестиционных природоохранных проектов, М.
31. Мкртчян Г.М., Пляскина Н.И. Топливно-энергетическийкомплекс и окружающая среда: экономические и правовые аспекты / Под ред. И.И.Думовой. – Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2002.
32. Мюллер Б. Ратификация КиотскогоПротокола: пример совместного осуществления проектов между Японией и Россией.Информационный бюллетень Королевского института международных отношений. –Лондон, май 2001 г.
33. На пути к устойчивому развитиюРоссии – Бюллетень Центра экологической политики России, 2003, № 25.
34. Опасности климатических изменений ивыгоды от участия России в Киотском протоколе. Сборник материалов по научным иэкономическим вопросам изменения климата, М.: Защита природы, 2004.
35. Основы экологии: Учебное пособие /А.В. Островская, Г.П. Ясников, В.И. Лобанов, С.Е. Щеклеин. 2-е изд. испр. идополн. – Екатеринбург: УГТУ, 1999.
36. Основные положения Энергетическойстратегии России на период до 2020 года. М.: ГУ ИЭС, 2001.
37. Отчет по первому этапу работ«Разработка проекта федерального нормативного акта» в рамках договора наоказание консультационных услуг. – М.: ИК «Еврофинансы», 2004.
38. ОАО «Архангельский ЦБК». Отчет обинвентаризации выбросов парниковых газов за 1990-2002 год (на погодовойоснове), Центр экологических инвестиций, 2003.
39. ОАО «Архангельский ЦБК». Отчет обинвентаризации выбросов парниковых газов за 2003 год, Центр экологическихинвестиций, 2004.
40. О состоянии окружающей природнойсреды Российской Федерации в 1998 г. Государственный доклад. – М.:Государственный комитет России по охране окружающей среды, 1999.
41. О состоянии окружающей природнойсреды Российской Федерации в 1999 г. Государственный доклад. – М.:Государственный центр экологических программ, 2000.
42. От препятствия к новым возможностям:как торговля выбросами по программе кислотных дождей способствует улучшениюкачества воздуха. – М.: Защита Природы, 2000.
43. Петсонк Э., Гофман Д. Рыночныеинструменты природоохранной политики: уроки программы кислотных дождей // Напути к устойчивому развитию России – Бюллетень Центра экологической политикиРоссии, 2003, № 25.
44. Попов А.А. Природоохраннаядеятельность в топливно-энергетическом комплексе России за 1999 г. и основныезадачи на 2000 г. Энергетическая политика. – М.: Минтопэ-нерго, 2000, вып. 4.
45. Развитие энергетики и смягчениепоследствий изменения климата в Архангельской области // Затраты и выгодыРоссийской Федерации, связанные с Киотским протоколом – Доклад CambridgeEconomic PolicyAssociates (CEPA),Великобритания, февраль, 2004 г.
46. Рамочная конвенция ОрганизацииОбъединенных Наций «Об изменении климата». Нью-Йорк, 9 мая 1992 г.
47. Решения 7-й Конференции Сторон РКИК,Марракешские соглашения, 2001.
48. Рогинко С.А. Киотская рулетка. – М.:Изд. «Огни», 2003.
49. Рогинко С.А., Мащенко П.В. Европа,Россия и Киотский протокол. – М.: Изд. «Ог-ни», 2003.
50. Россия: экономический рост иКиотский протокол. – М.: WWF России, 2004.
51. Руководство по проведению оценкивоздействия на окружающую среду (ОВОС) при разработке обоснований инвестиций встроительство, технико-экономических обоснований и/или проектов строительства,реконструкции, расширения, технического перевооружения, консервации илиликвидации хозяйственных и/или иных объектов и комплексов. – М.: МЦОС, 1996.
52. Руководящие принципы для подготовкинациональных сообщений Сторон, включенных в Приложение I к Конвенции, часть I:руководящие принципы РКИК ООН для представления информации о годовых кадастрах,русск. издание, МГЭИК, 2004.
53. Руководящие принципы подготовкинациональных кадастров парниковых газов, ред. 1996 г., МГЭИК, 1996.
54. Руководящие указания МГЭИК поэффективной практике и учету факторов неопределенности в национальных кадастрахпарниковых газов, МГЭИК, 2000.
55. Руководящие указания по эффективнойпрактике для землепользования, изменений в землепользовании и лесном хозяйстве,МГЭИК, 2003.
56. Самородов А.В., Юлкин М.А. Всеобщаяинвентаризация // Мировая энергетика, № 3, 2005.
57. Самородов А.В., Юлкин М.А. Инвентаризациявыбросов парниковых газов в энергетическом секторе Архангельской области за2000 год. – Инвентаризация и сокращение выбросов парниковых газов вАрхангельской области, Центр экологических инвестиций, 2002.
58. Севастьянов О.М., Захарова Е.Е. Мониторингтехногенной загазованности водоносных горизонтов на разрабатываемыхместорождениях и ПХГ // Материалы школы-семинара, Астрахань, июнь – июль, 1998г.
59. Справочные материалы к заседаниюколлегии по вопросу «Об итогах работы топливно-энергетического комплекса Россиив 2000 году и основных направлениях деятельности на 2001 год». – М.: МинэнергоРоссии, 2001.
60. Управление окружающей средой.Информационный бюллетень № 6. Издание 1-е. Издание 2-е дополненное. КомпонентРПОИ. – М.: НУМЦ Госкомэкологии России, 1998.
61. Управление парниковыми газами вРоссии: региональные проекты и инициативы бизнеса. – М.: Центр экологическойполитики России, 2004.
62. Ханыков А.В. Субъект РоссийскойФедерации в Киотском пространстве // Бизнес (спец. выпуск), 2003.
63. Щеглов А.Г., Александровская Н.Д. Широкоевнедрение технологий малой энергетики – способ сохранения энергетическойбезопасности страны // Экономическая эффективность развития ТЭК, 1999, вып. 6.
64. Экологическая оценка инвестиционныхпроектов. Методическое пособие. – М.: НУМЦ Госкомэкологии России, 2000.
65. Эллерман Д. и др. Рынки чистоговоздуха: Программа кислотных дождей в США. Кембридж: Защита Природы –Юниверсити Пресс, 2000.
66. Энергетическая безопасность России.– Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1998.
67. Энергетическая стратегия России напериод до 2020 года (уточненный вариант). – М.: Минэнерго России, 2000.
68. Энергетическая стратегия России напериод до 2020 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерацииот 28 августа 2003 г. № 1234-р.
69. Юлкин М.А. Квота на выбросы: многоили мало // Мировая энергетика, № 1, 2005.
70. Юлкин М.А. Киотский протокол изменитклимат в экономике. Интервью газете «Бизнес-класс-Архангельск», 29 октября 2004г.
71. Юлкин М.А. Что делать с парниковымивыбросами? // Мировая энергетика, № 2, 2005.
72. Янчик Л. Охрана окружающей среды вРоссии и роль международного сотрудничества (на примере сотрудничествасевероевропейских стран с северо-западным регионом России). РДИЭ– новости,№ 6, 2000.
73. Annex I. Parties' current andpotential CER demand, Point Carbon.
74. Azar C., Schneider, S. H. Arethe Economic Costs of Stabilizing the Atmosphere Prohibitive? EcologicalEconomics vol. 42, 2002.
75. Bernard A., Paltsev, S.,Reilly, J. M., Vielle, M., Viguier, L. Russia's role in the Kyoto Protocol, MITJoint Program on the Science and Policy of Global Change, 2003.
76. Bush, K. Russian EconomicSurvey – September 2003. Center for Strategic and International Studies,Washington, 2003.
77. Dedikov J.V., Akopova G.S.,Gladkaja N.G., Piotrovskij A.S., Markelov V.A., Salichov S.S., Kaesler H.,Muller A. von Blumenсron,Lelieveld J. Estimating methane releases from natural gas production andtransmission in Russia. Atmospheric Environment 33 (1999) 3291-3299. April1999.
78. Directive 2003/87/EC of theEuropean Parliament and of the Council of 13 October 2003 establishing a schemefor greenhouse gas emission allowance trading within the Community and amendingCouncil Directive 96/61/EC. – Official Journal of the European Union,25.10.2003.
79. Doblin, C. P. The growth ofenergy consumption and prices in the USA, FRG, France and the UK, 1950–1980 /Laxenburg, Austria; International Institute for Applied Systems Analysis, 1982.
80. Dudek, D., Golub, A., Strukova,E. Ancillary Benefits of Reducing Greenhouse Gas Emissions in TransitionalEconomies, World Development, vol. 31, No. 10, 2003.
81. Environmental Science forEnvironmental Management. Edited by Timothy O'Riordan. – School ofEnvironmental Sciences University of East Anglia Norwich. Second Edition.United Kingdom. Prentice Hall, 2000.
82. Frankhauser, S., Lavric, L.,The Investment climate for the climate investment: Joint Implementation intransition countries, Climate Policy, vol. 3, issue 4, 2003.
83. Goffman J., Dudek, D., Petsonk,A. Market Mechanisms & Global Climate Change: An Analysis of PolicyInstruments. Report prepared for the 1998 Trans-Atlantic Dialogues on MarketMechanisms (a project of the German Marshall Fund of the United States, the PewCenter on Global Climate Change, and the Environmental Defense Fund). PewCenter on Global Climate Change 1998 (available at www.pewclimite.org).
84. Golub, A., Dudek, D., Katarski,H., Strukova, E., Yulkin, M. Breaking through the barriers in Russia. –Environmental Finance, May 2004.
85. Grubb, M. et al. A StrategicAssessment of the Kyoto-Marrakech System, Synthesis Report, RIIA BriefingPaper, 1999.
86. IEA emissions from fuelcombustion 1971–1998, Paris, 2000.
87. International energy outlook1999. – Washington; Energy Information, Office of Integrated Analysis andForecasting, U.S. Department of Energy, 1999, March.
88. Key World Energy Statistics,2003.
89. Lecocq, F., Capoor, K. PCF plusResearch (December 2003), State and Trends of the Carbon Market, The WorldBank.