Охрана природных ресурсов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Предмет и задачи Природопользования

Под природопользованием с одной стороны понимают практическую деятельность человека, с другой стороны -- науку. Существуют различные определения природопользования. Но в любом случае в основе всех направлений природопользования лежит взаимодействие человеческого общества и природы.

Природопользование (как практическая деятельность человека) -- использование природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Природопользование (как наука) -- область знаний, разрабатывающая принципы рационального (разумного) природопользования.

Природопользование как область знания включает в себя элементы естественных, общественных и технических наук (географии, биологии, истории, экономики, социологии, охраны природы и т.д.). Однако теоретическим фундаментом рационального природопользования и охраны природы, в первую очередь, является экология.

В зависимости от последствий хозяйственной деятельности человека различают природопользование рациональное и нерациональное.

Рациональное (разумное) природопользование -- хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества.

Нерациональное природопользование ведет к истощению (и даже исчезновению) природных ресурсов, загрязнению окружающей среды, нарушению экологического равновесия природных систем, т.е. к экологическому кризису или катастрофе.

Причины нерационального природопользования различны. Это недостаточное познание законов экологии, слабая материальная заинтересованность производителей, низкая экологическая культура населения и т.д. Кроме того, в разных странах вопросы природопользования и охраны природы решаются по-разному в зависимости от целого ряда факторов: политических, экономических, социальных, нравственных и др.

2. Природно-ресурсный потенциал

Природная (окружающая, географическая) среда -- естественная среда обитания и деятельности человека и других живых организмов. Природная среда включает литосферу, гидросферу, атмосферу, биосферу и околоземное космическое пространство. Внутри природной среды выделяют природные ресурсы и природные условия. Следовательно, природно-ресурсный потенциал состоит из природных условий и природных ресурсов.

Природные ресурсы -- элементы природы (объекты и явления), необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир).

Природные условия -- элементы природы (объекты и явления), влияющие на жизнь и деятельность человека, но не вовлеченные в материальное производство (некоторые газы атмосферы, виды животных и растений и др.). По мере развития науки и техники природные условия становятся природными ресурсами.

Природные ресурсы и природные условия являются природными факторами жизни общества.

Природные ресурсы используются человеком в разном качестве:

-- как непосредственные предметы потребления (питьевая вода, кислород воздуха, употребляемые в пищу растения и животные и др.);

-- как средства труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные ресурсы и др.);

-- как предметы труда, из которых производятся все изделия (минералы, древесина и др.);

-- как источники энергии (горючие ископаемые, гидроэнергия, энергия ветра и др.).

3. Классификация природных ресурсов

Существует несколько подходов к классификации природных ресурсов.

*По источникам и местоположению: энергетические ресурсы, атмосферные газовые ресурсы, водные ресурсы, ресурсы литосферы, ресурсы растений-продуцентов (виды растений, сохранность которых обеспечивает современный облик экосистем планеты),

ресурсы консументов (виды животных и растений - консументов, играющие роль регуляторов в экосистемах), ресурсы редуцентов (их деятельность, обеспечивающая разложение органических тел до минеральных веществ), климатические ресурсы и др.

*По сфере их использования: производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные (или рекреационные), эстетические, научные и др.

*По принципу используемости человеком в настоящее время:

Реальные природные ресурсы используются человеком в производственной деятельности. Потенциальные природные ресурсы в настоящее время не используются человеком вообще, либо используются в недостаточной степени (энергия Солнца, морских приливов, ветра и др.).

*По принципу заменимости:

Заменимые природные ресурсы можно заменить другими сейчас или в обозримом будущем (все полезные ископаемые, энергоресурсы). Незаменимые природные ресурсы нельзя заменить другими природными ресурсами (атмосферный воздух, вода, генетический фонд живых организмов).

*По принципу исчерпаемости и возобновимости:

Исчерпаемые природные ресурсы -- ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно и относительно. Исчерпаемые ресурсы подразделяют на невозобновимые и возобновимые.

Невозобновимые природные ресурсы абсолютно не восстанавливаются (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению. Охрана невозобновимых природных ресурсов сводится к рациональному, экономному использованию, борьбе с потерями при добывании, перевозке, обработке и применению, поиску заменителей.

Возобновимые природные ресурсы по мере использования постоянно восстанавливаются (почва, растительность, животный мир). Однако для сохранения их способности к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса -- 60-80 лет, почвы -- несколько тысячелетий. Охрана возобновмых природных ресурсов должна осуществляться путем рационального их использования и расширенного воспроизводства. Темпы расходования возобновимых природных ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления.

Неисчерпаемые природные ресурсы -- ресурсы, количество которых не ограничено, но не абсолютно, а относительно наших потребностей и сроков существования. Неисчерпаемые природные ресурсы включают ресурсы водные (воды Мирового океана, пресные воды), климатические (атмосферный воздух, энергия ветра) и космические (солнечная радиация, энергия морских приливов).

Однако если количество неисчерпаемых природных ресурсов относительно не ограничено, то их качество может ограничить возможность их использования человеком (например, количество воды не ограничено, но ограничено количество питьевой воды).

*По направлению их использования в деятельности человека:

А -- непосредственные источники существования людей, их воспроизводства:

А₁ -- жизненно необходимые (воздух, вода, земля и др.);

А₂ -- рекреационные, оздоровительные, эстетические.

В -- источники средств материального производства, важнейшие факторы его развития:

В₁ -- ресурсы, непосредственно потребляемые материальным производством (сырье, энергия, материалы);

В₂ -- ресурсы, используемые, но не изымаемые из природной среды (например, вода для речного и морского транспорта).

С -- ресурсы, непосредственно человеком и в материальном производстве не используемые, но составляющие необходимое звено в круговороте вещества и энергии в природе (например, планктон океанов, деструкторы в почве).

4. Охрана природных ресурсов

безотходный загрязнение атмосфера природный

Ухудшение состояние природной среды в процессе взаимодействия человеческого общества и природы вызывает необходимость рационального природопользования и охраны природы.

Рациональное природопользование и охрана природы очень тесно связаны между собой. Это видно из определений этих понятий.

Рациональное (разумное) природопользование -- хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества.

Охрана природы (окружающей среды) -- система международных, государственных и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов и улучшение состояния природной среды в интересах удовлетворения материальных и культурных потребностей как существующих, так и будущих поколений людей. Иначе говоря, охрана природы -- система мероприятий по оптимизации взаимоотношений человеческого общества и природы.

Поэтому, в одних случаях охрану природы рассматривают как составную часть природопользования, в других -- эти понятия различают. Это зависит от того, что в конкретном случае подразумевают под природопользованием.

Обязательной составной частью рационального природопользования и охраны природы является рациональное преобразование природы -- мероприятия, направленные на увеличение биологической продуктивности и хозяйственной производительности природных комплексов.

Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих принципах:

1.Правило прогнозирования: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться на основе предвидения и максимально возможного предотвращение негативных последствий природопользования.

2.Правило повышения интенсивности освоения природных ресурсов: использование природных ресурсов должно осуществляться на основе повышения интенсивности освоения природных ресурсов, в частности, с уменьшением или устранением потерь полезных ископаемых при их добыче, обогащении и переработке, транспортировке.

3.Правило множественного значения объектов и явлений природы: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.

4.Правило комплексности: использование природных ресурсов должно осуществляться комплексно, разными отраслями народного хозяйства;

5.Правило региональности: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом местных условий.

6.Правило косвенного использования и охраны: использование или охрана одного объекта природы может приводить к косвенной охране другого, а может приносить ему вред.

7.Правило единства использования и охраны природы (основной принцип): охрана природы должна осуществляться в процессе ее использования.

Использование и охрана различных объектов природы

В природоохранной деятельности различают охрану атмосферы, вод, недр, почв, растительности, животного мира.

Охраняемые природные территории -- территории, в пределах которых запрещено их хозяйственное использование и поддерживается их естественное состояние в целях сохранения экологического равновесия, а также в научных, учебно-просветительных, культурно-эстетических целях.

В зависимости от строгости охраны различают: заповедники, заказники, национальные и природные парки, резерваты, памятники природы, санитарно-курортные зоны и др.

5. Учет природных ресурсов

Учет ресурсов - это натуральное выявление количества и качества природных ресурсов. При учете ресурсы можно инвентаризировать по какой-то классификации в пределах ее градации.

Учет необходим для оценки природных богатств и степени обеспеченности ими территорий страны, анализа динамики использования ресурсов, оценки их состояния, планирования и прогнозирования использования и воспроизводства, технико-экономического обоснования развития и размещения производства и т.д.

Различают два вида учета: подробный (проводимый предприятиями пользователями) и государственный (единовременный по всей стране). Государственный учет отличается периодичностью - как правило, его проводят через 3- 5 лет для планирования и прогнозирования использования ресурсов в развитии хозяйства.

Показателями учета являются: количество, качество, масса, продуктивность ресурса, степень его изученности, направление применения ресурсов по их пользователям. Итогом учета ресурсов является составление балансов использования и воспроизводства, где отражается объем вовлечения ресурса в производство, объем его потребления, рассеивания и т.д. К примеру, баланс биоресурсов в обобщенном виде имеет вид:

Vк =Vн +Z-О, где

Vк - конечный запас биоресурса за отчетный год;

Vн - начальный объем биоресурса за базовый год;

Z - прирост биоресурса;

О - естественное отмирание биоресурса

Для баланса воды формула имеет вид:

Vк =Vн +О-И, где

Vк - конечный запас воды в водохозяйственной системе за отчетный год;

Vн - начальный объем воды в системе в базисном году;

О - приток воды в виде осадков атмосферы за год; И - испарение воды за год.

В России формируется государственная информационная система сбора, хранения, систематизации и обработки информации о состоянии, с одной стороны, окружающей среды, с другой--природно-ресурсного потенциала для создания банка данных о природной среде и ее ресурсах, экологических карт, фиксирующих состояние ресурсов; для деления кадастров природных ресурсов, прогнозирования их состояния; для обмена Информацией и обеспечения ею всех органов управления, научных и общественных организаций с целью реализации приоритетного направления в пользовании ресурсами -- ресурсосбережения и принципов рациональности в этой сфере деятельности. Суть их состоит в следующем:

1) природные ресурсы подлежат охране независимо от того, вовлечены они в хозяйственный оборот или нет,

2) право пользования ресурсами определяется законом о собственности, о земле, лесах, недрах и т.д.;

3) выбор экономического использования должен быть увязан с научными основами природопользования;

4) создание экономических стимулов должно учитывать бережное отношение к ресурсам; необходимо внедрение экономического и правового механизма о взаимодействии властей и пользователей ресурсами.

6. Ресурсные циклы

Ресурсные циклы - это совокупность превращений и пространственных перемещений вещества или группы веществ, происходящих на всех этапах использования его человеком, включая выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, потребление, возвращение в природу. Они протекают в рамках общего круговорота данного вещества или веществ на Земле. Каждый ресурсный цикл находится в тесной связи с соответствующим подразделением общественного производства, опирающимся на использование того или иного главного вида естественных ресурсов и обрастающим множеством сопутствующих производств на базе разностороннего использования данного ресурса и дополнительно вовлекаемых в производственный процесс природных материалов. Ресурсный цикл охватывает не только собственно производственную, но и все остальные стадии обмена веществ между обществом и природой. Ресурсные циклы, основывающиеся на использовании возобновляемых природных ресурсов - почвенных, растительных, включают также стадию их воспроизводства, которая связана с воздействием человека на соответствующие части биологического круговорота веществ.

Виды и длительность ресурсных циклов. В современном общественном производстве можно выявить 6 основных ресурсных циклов:

• энергоресурсы и энергия, включая энергохимический подцикл;

• металлорудные ресурсы и металлы, включая коксохимический подцикл;

• неметаллическое ископаемое сырье, включая подциклы горно-химических и минерально-строительных материалов;

• лесные ресурсы и лесоматериалы, включая лесохимический подцикл;

• земельно-климатические ресурсы и сельскохозяйственное сырье;

• ресурсы дикой фауны и флоры.

• Водные ресурсы входят обычно во все названные циклы составной частью, т.к.

ни один современный производственный процесс немыслим без воды. Существует и специфический водно-ресурсный цикл, включающий использование воды для ирригации, гидроэнергетики, водного транспорта, водоснабжения, рыболовства.

По своей продолжительности ресурсные циклы могут быть кратковременными и долговременными. Каждый ресурсный цикл отличается сложным внутренним взаимодействием соответствующих ресурсов и производств. Многие циклы связаны между собой, формируя единый и чрезвычайно сложный ресурсный процесс внутри отдельных регионов, государств, всего земного шара.

7. Принципы рационального природопользования

Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих принципах:

1.Правило прогнозирования: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться на основе предвидения и максимально возможного предотвращение негативных последствий природопользования.

2.Правило повышения интенсивности освоения природных ресурсов: использование природных ресурсов должно осуществляться на основе повышения интенсивности освоения природных ресурсов, в частности, с уменьшением или устранением потерь полезных ископаемых при их добыче, обогащении и переработке, транспортировке.

3.Правило множественного значения объектов и явлений природы: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.

4.Правило комплексности: использование природных ресурсов должно осуществляться комплексно, разными отраслями народного хозяйства;

5.Правило региональности: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом местных условий.

6.Правило косвенного использования и охраны: использование или охрана одного объекта природы может приводить к косвенной охране другого, а может приносить ему вред.

7.Правило единства использования и охраны природы (основной принцип): охрана природы должна осуществляться в процессе ее использования.



8. Малоотходные, безотходные и ресурсосберегающие технологии

Малоотходная технология - это технология, позволяющая получить минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов, рассчитываемый как теоретически достижимый максимум безотходности для каждого конкретного технологического процесса.

Реутилизационная технология - это цепь технологических процессов, где отходы одного процесса становятся материальным или энергетическим сырьем для другого (предполагается использование этого сырья без остатка). Использование такой технологии может приблизить промышленное производство к теоретическому минимуму отходов, равному отходам в биосферных циклах (не более 2% от общего кругооборота веществ и энергии, участвующих в процессе), а главное получить отходы перерабатываемые природными системами самостоятельно т.е. направлять в природу отходы в виде трофических составляющих (участие в трофических цепях в качестве пищи), либо сырья (на пример - переработка в гумус редуцентами), а значит не несущие отрицательного антропогенного влияния на окружающую природную среду.

Ресурсосберегающая технология - это производство и реализация конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла и с наименьшим воздействием на человека и природные системы. При этом должны учитываться все расходы на промежуточные этапы производства.

Ресурсосберегающая технология включает требование минимизации используемых природных ресурсов и минимального нарушения природных (естественных) условий. Нижний предел такой минимизации зависит как от способов получения традиционной продукции, так и от возможностей перехода к выпуску сопутствующей на основе миниатюризации и технической дополнительности.

Исходя из сочетания трех названных технологий ЕЭК ООН (Европейская экономическая комиссия Организации объединенных наций) дает обобщенное определение безотходных технологий. Безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-промышленный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используется сырье и энергия в цикле: сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы и таким образом любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. Расширенное определение сделано на семинаре по вопросам последствий применения малоотходных технологий в 1989 году в Гааге. Безотходная технология - как сочетание малоотходных, реутилизационных и ресурсосберегающих технологий - это эквивалент экологически чистых технологий, то есть технологий, построенных по типу процессов, характерных для природы. В наиболее общем виде развитие и расширение масштабов создания безотходных технологических процессов и производств может осуществляться по четырем магистральным направлениям:

1. Переход на новые технологические процессы, исключающие образование отходов;

2. Перевод в замкнутый цикл всех видов производства, использующих в технологических целях технологические компоненты многократного применения;

3. Создание производственных комплексов с замкнутой системой потоков сырья, энергии и отходов;

4. Возвращение временно не применяемых отходов в природную среду в состоянии пригодном для восстановления природными биодеструкторами до природных веществ.



9. Законы природопользования

Природопользование как наука является теоретической основой охраны окружающей среды и рационального природопользования. Законы природопользования сводятся к четырем основным принципам, объясняющим устойчивое развитие природы и призывающим человечество руководствоваться ими в своем воздействии на окружающую среду.

1. Все взаимосвязано. Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга. Нарушение какого-либо звена влечет за собой изменения в других звеньях. Например, следствием вмешательства человека в природу явилось исчезновение видов и уменьшение видового разнообразия в экосистеме.

2. Все должно куда-то деваться. Этот принцип вытекает из закона сохранения материи. Ничто в природе не исчезает, а лишь переходит из одной формы существования материи в другую.

3. Природа знает лучше. Человечество прошло гораздо более короткий путь развития, чем биосфера Земли. За многие миллионы лет существования биосферы Земли полностью сформировались связи, механизмы и ее отдельные звенья. Необдуманное и безответственное вмешательство людей в природу может привести к уничтожению отдельных связей между звеньями экосистемы и к невозможности возврата экосистемы в первоначальное состояние. Поэтому человечество должно научиться жить в согласии с природой.

4. За все надо платить. Всякая экосистема представляет собой единое целое, в котором нет ничего лишнего. Все, что человечество забирает из экосистем для удовлетворения своих нужд, должно быть возвращено или возмещено.

М. Ф. Реймерс сформулировал основные законы природопользования, среди которых можно назвать: - Закон исчерпаемости природных ресурсов - все природные ресурсы и естественные условия Земли конечны либо в силу их прямой исчерпаемости (земля, полезные ископаемые), либо в результате возмущений среды, делающих невозможным их использование (вода, воздух). Следствием этого очевидного факта является закон падения природно-ресурсного потенциала: - Закон роста наукоемкости общественного развития - Увеличение наукоёмкости и энергоемкости общественного производства приводит в действие два позитивных процесса, формулируемых в виде закона снижения природоёмкости готовой продукции: удельное содержание природного вещества в усредненной единице общественного продукта исторически неуклонно снижается и закона увеличения темпов оборота вовлекаемых природных ресурсов: в историческом процессе развития мирового хозяйства быстрота оборачиваемости вовлеченных природных ресурсов (вторичных, третичных и так далее) непрерывно возрастает на фоне относительного уменьшения объёмов их вовлечения в общественное производство (относительно роста темпов самого производства).

- Закон (неизбежных) цепных реакций "жесткого" управления природой: "жесткое", как правило, техническое управление природными процессами чревато цепными природными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемыми в длительном интервале времени.

- Закон территориального экологического равновесия: интенсивное (агроценозы, урбокомплексы и т.п.) и экстенсивное (выпасы, естественные леса, заповедники и т.п.) эксплуатация участков, обеспечивающих экологический баланс крупных территорий.

- Закон убывающей отдачи (А.Тюрго-Т.Мальтуса): повышение удельного вложения в агроэкосистему не дает адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности.



10. Влияние использования природных ресурсов на биосферу

В.И. Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли". Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

Влияние использования природных ресурсов на биосферу - это парниковый эффект, истощение озонового слоя, массовое сведение лесов, которое нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере, отходы производства, сельского хозяйства, производство энергии (ГЭС наносят урон природе и людям - затопление огромных территорий под водохранилища, непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек, застой вод, замедление проточности, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки; местное повышение воды влияет на грунт водохранилища, приводит к подтоплению, заболачиванию, эрозии берегов и оползням; существует опасность от плотин в районах с высокой сейсмичностью). Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию.

11. Основные виды и источники загрязнения атмосферы

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако роль ее в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных воздействий космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров, процессы рельефообразования.

К природным источникам загрязнения атмосферы относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.

Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы - вулканическая и флюидная активность Земли. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

Антропогенные источники загрязнения атмосферы обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 - 1960 гг.) содержание СО₂ увеличилось на 18 % (с 0, 027 до 0, 032%). За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к 2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0, 05%.

2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.

3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

4. Производственная деятельность.

5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).

6. Выбросы предприятиями различных газов.

7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель - монооксид углерода.

8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.

9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

10. Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0, 1 мг/м³. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.

12. Роль загрязнения атмосферы в проблеме антропогенного изменения окружающей среды

Основная причина загрязнения атмосферы - сжигание природного топлив а также, металлургическое, химическое и цементное производства. Если в XIX и начале ХХ века поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них выделяется сернистый ангидрид - ядовитый газ, легко растворимый в воде. Концентрация сернистого газа в атмосфере особенно высока в окрестностях медеплавильных заводов. Он вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцевых зерен, засыхание и опадание листьев, хвои.

В процессе своей деятельности человек загрязняет окружающую среду. Над городами и промышленными районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые обычно в сельской местности содержатся в очень небольших количествах или совсем отсутствуют. Загрязненный воздух вреден для здоровья. Кроме того, вредные газы, соединяясь с атмосферной влагой и выпадая в виде кислых дождей, ухудшают качество почвы и снижают урожай.

При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории. Расчеты ученых показывают, что даже при ограниченном, локальном применении ядерного оружия образовавшаяся пыль будет задерживать большую часть солнечного излучения. Наступит длительное похолодание (“ядерная зима”), которое неизбежно приведет к гибели всего живого на Земле.

В настоящее время в приземной атмосфере ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 миллиардов тонн углекислого газа, который препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая там так называемый “парниковый эффект”, т.е. увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов, что способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры и другие неблагоприятные последствия.

13. Технологии рационального природопользования для защиты атмосферного воздуха на промышленных объектах

Основные способы защиты атмосферы от промышленных загрязнений. Защита окружающей среды - это комплексная проблема, требующая усилий учёных и инженеров многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды является: 1. Создание безотходных и малоотходных технологий; 2. Совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду; 3. Экологическая экспертиза всех видов производств и промышленной продукции; 4. Замена токсичных отходов на нетоксичные; 5. Замена неутилизируемых отходов на утилизированные; 6. Широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей сре-ды. В качестве дополнительных средств защиты окружающей среды применяют: 1) аппараты и системы для очистки газовых выбросов от примесей; 2) вынесение промышленных предприятий из крупных городов в малонаселённые рай-оны с непригодными и малопригодными для сельского хозяйства землями; 3) оптимальное расположение промышленных предприятий с учётом топографии местности и розы ветров; 4) установление санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий; 5) рациональную планировку городской застройки обеспечивающую оптимальные ус-ловия для человека и растений; 6) организацию движения транспорта с целью уменьшения выброса токсичных веществ в зонах жилой застройки; 7) организацию контроля за качеством окружающей среды. Площадки для строительства промышленных предприятий и жилых массивов должны выбираться с учётом аэроклиматической характеристики и рельефа местности. Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания промышленных выбросов практически сводится на нет. Взаимное расположение предприятий и населённых пунктов определяется по средней розе ветров тёплого периода года. Промышленные объекты, являющиеся источниками выбросов вредных веществ в атмосферу, располагаются за чертой населённых пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов.

14. Основные проблемы, связанные с использованием невозобновляемых источников энергии

Невозобновляемые источники энергии - это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Примером могут служить ядерное топливо, уголь, нефть, газ. Энергия невозобновляемых источников в отличие от возобновляемых находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.

Большинство невозобновляемых источников энергии, применяемых сегодня, таких, как уголь, нефть, природный газ, имеются только в ограниченном количестве. С начала индустриализации потребление этого энергетического сырья приняло такой размах, что месторождения угля будут истощены в течение одного-двух столетий, нефти -- нескольких десятилетий. При этом разработка новых месторождений становится все более трудоемкой и дорогостоящей. Проблема обостряется из-за бурного роста численности населения Земли и его потребностей в энергии

Использование нефти, угля и других невозобновляемых источников энергии для выработки электроэнергии несет за собой две глобальные проблемы: истощение природных ресурсов и загрязнение окружающей среды. Использование атомной энергии, как показал опыт эксплуатации атомных станций, может привести к глобальным экологическим катастрофам.

Использование природных невозобновляемых источников связано с рисками экологического характера. Непрерывный рост потребления энергии может вызвать значительные изменения температуры и климата на Земле. Энергия химических и ядерных источников, в конечном счете, превращается в тепло. Кроме того, использование углеводородных источников энергии и выброс углеводородов в атмосферу приводит к увеличению парникового эффекта. К примеру, кумулятивная эмиссия CO2 оценивается в ~ 300 млрд.т. В ближайшие 30-40 лет эта цифра может удвоиться, что приведет к заметному изменению теплового баланса Земли. При нынешних темпах роста численности населения и душевого потребления энергии к 2060 г. повышение среднегодовой температуры может составить 1 °С.

15. Снижение выбросов в энергетике

В энергетике для снижения выбросов парниковых газов применяются перспективные технологии. По прогнозам, до середины XXI в. в энергоснабжении сохранится ведущая роль ископаемого топлива и традиционных технологий, основанных на сжигании топлива. Улучшений можно добиться путем повышения КПД генерирующих установок, совместного сжигания угля и биомассы, добавки биогаза к природному газу, замены угольного топлива на газовое и т. п. Наиболее перспективными считаются следующие технологии:

· Газовые технологии. Установки на основе комбинированного парогазового цикла ПГУ-ГТУ. Образующиеся при сжигании топлива газы используются для производства пара, который приводит в действие паровую турбину, вырабатывающую электроэнергию. КПД можно довести до 60% за счет повышения температуры пламени и давления пара, а так же благодаря более сложным паровым циклам.

· Новые угольные технологии. К таким технологиям относят:

- Угольные установки с паровым циклом со сверхкритическими и ультрасверхкритическими параметрами пара (до 700 °С и 37, 5 МПа) с применением технологии циркулирующего кипящего слоя и КПД выше 50%;

- Установки с предварительной газификацией различного твердого углеводородного топлива (получается "сингаз", состоящий из смеси водорода и оксида углерода), и конверсионным циклом аналогичным ПГУ-ГТУ (КПД до 50%);

- Низкотемпературная вихревая технология (НТВ) сжигания основана на аэродинамике потоков в топке - направления больших масс грубо измельченного топлива в нижнюю часть топки, а воздуха - в верхнюю часть. Это позволяет снизить максимальную температуру в топке на 100-300 °C и сжигать не пылеугольное топливо, а грубо измельченный уголь;

- За счет предварительной подготовки твердого топлива (угля, торфа и т. п.) путем сушки, очистки от пустой породы, измельчения, повышения однородности и пр. можно повысить КПД на 2-5%. "Микронизированный" уголь, размолотый до 15 мкм, или частицы угольно-нефтяной или водоугольной суспензии можно сжигать в газовых и жидкостных котлах;

· Когенерация электроэнергии, теплоты и холода (название образовано от слов Комбинированная ГЕНЕРАЦИЯ электроэнергии и тепла) процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии. Энергоэффективность всех перечисленных технологий можно существенно повысить за счет добавления теплофикационного цикла и перехода к комбинированному производству электро и тепловой энергии, а также использования тепловых насосов, позволяющих дополнительно увеличить КПД путем утилизации низкотемпературного тепла;

· Мини и микроТЭЦ. Современный тип жизни населения делает эффективным использование децентрализованных полуавтономных систем энергоснабжения на основе мини и микроэнергоустановок/ТЭЦ;

· Топливные элементы. В топливных элементах (ТЭ) происходит прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую в присутствии катализатора. Теоретически КПД таких устройств может достигать 100% (реально-85%) благодаря отсутствию движущихся частей. Их отличает экологическая чистота, высокое качество и надежность электроснабжения, широкий диапазон мощностей - от единиц ватт до десятков мегаватт, однако пока остается нерешенным ряд технических проблем и высока стоимость

· Водородные технологии. Будущее водородной энергетики зависит от стоимости производства, транспортировки и хранения водорода. Соответствующие технологии находятся на стадии исследования и разработки, что ориентировочно продлится 25 лет, однако даже в более отдаленной перспективе они остаются слишком дорогими;

· Гибридные схемы производства теплоты и электроэнергии на базе совмещенных циклов. Интеграция различных первичных энергоносителей, конверсионных циклов и процессов может значительно повысить общий КПД системы энергоснабжения.

Так, за счет объединения ТЭ, работающих при высокой температуре (650-1000 °С) и ГТУ в гибридный агрегат, можно довести КПД до 70%;

· Возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Технологии использования возобновляемых источников энергии достаточно хорошо известны: ветро и гидроэнергетические установки, сжигание древесной и прочей биомассы, геотермальные и приливные технологии, тепловые и фотоэлектрические гелиоустановки и т.п. Они находятся на разной стадии готовности к коммерческому использованию;

· Атомная энергия. В последнее время возвращается интерес к строительству новых атомных станций с использованием более безопасных реакторов, не связанных с образованием оружейного плутония (технологии III и IV поколения). В то же время роль атомной энергии в решении климатической проблемы в любом случае очень невелика. На это накладывается нерешенность проблемы захоронения отработанного топлива и утилизации облученного оборудования;

· Улавливание и захоронение СО2. Сегодняшний повышенный интерес к технологиям улавливания и хранения СО2 связан со снижением выбросов СО2, когда нет реальных возможностей радикально сократить масштабы сжигания углеводородного топлива. В отличие от других технологий нет экономии топлива, и она может содействовать только решению проблемы изменения климата. Технология включает улавливание и сепарирование СО2, транспортировку и собственно закачивание и хранение.

16. Возобновляемые источники энергии

Принято условно разделять ВИЭ на две группы:

Традиционные: гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии ГЭС мощностью более 30 МВт; энергия биомассы, используемая для получения тепла традиционными способами сжигания (дрова, торф и некоторые другие виды печного топлива); геотермальная энергия.

Нетрадиционные: солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, температурного градиента морской воды, разности температур между воздушной массой и океаном, тепла Земли, гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС, энергия биомассы, не используемая для получения тепла традиционными методами, низкопотенциальная тепловая энергия (тепловые насосы).

В настоящее время из нетрадиционных ВИЭ ветроэнергетика сохраняет передовые позиции. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия. Второе место по объему применения занимает геотермальная энергетика. Далее следует солнечная энергия. Она используется в основном для производства низкопотенциального тепла для коммунально-бытового горячего водоснабжения и теплоснабжения. Преобладающим видом оборудования здесь являются так называемые плоские солнечные коллекторы.

Все активнее идет преобразование солнечной энергии в электроэнергию. Здесь используются два метода - термодинамический и фотоэлектрический, причем последний лидирует с большим отрывом. Например, проект «Тысяча крыш», реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы фотоэлектрическими установками.

В США принята еще более масштабная программа «Миллион солнечных крыш».

Значительное развитие получило направление, связанное с использованием низкопотенциального тепла окружающей среды (воды, грунта, воздуха) с помощью теплонасосных установок (ТНУ).

Не менее интенсивно развивается использование энергии биомассы. Последняя может конвертироваться в технически удобные виды топлива или использоваться для получения энергии путем термохимической (сжигание, пиролиз, газификация) и (или) биологической конверсии. При этом используются древесные и другие растительные, а также органические отходы, в том числе городской мусор, отходы животноводства и птицеводства. При биологической конверсии конечными продуктами являются биогаз и высококачественные экологически чистые удобрения. Это направление имеет значение не только с точки зрения производства энергии. Пожалуй, еще большую ценность оно представляет с позиций экологии, так как решает проблему утилизации вредных отходов.

Гораздо меньше развито практическое применение приливной энергии. В мире существует только одна крупная приливная электростанция (ПЭС) мощностью 240 МВт (Ранс, Франция)

В России в области ветроэнергетики созданы образцы отечественных ВЭУ мощностью 250 и 1000 кВт, находящиеся в опытной эксплуатации. Налаживается сотрудничество с зарубежными организациями и фирмами, имеющими большой опыт в этой области. Также выпускаются солнечные тепловые коллекторы, фотоэлектрические преобразователи и модули на их основе, а также довольно обширная номенклатура теплонасосного оборудования и установок по использованию энергии биомассы. Однако в целом объем производства оборудования для использования ВИЭ невелик, и его рост сдерживается отсутствием платежеспособного спроса. Даже заведомо выгодные проекты в области ВИЭ сталкиваются со значительными трудностями на стадии инвестирования.

Что касается перспектив приливной энергетики в России, то следует отметить, что в силу природных условий проектируемые ПЭС должны обладать весьма большой мощностью (Мезенская ПЭС на Белом море - 19200 МВт, Тугурская ПЭС на Охотском море - 7800 МВт). Эти колоссальные величины, большое число (по нескольку сотен) гидроагрегатов на каждой станции, весьма длительные сроки строительства, огромные капиталовложения.

17. Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере

После выхода из источника выбросов загрязняющих веществ, последние не остаются в атмосфере в неизменном виде. Прежде всего, происходят физические изменения, особенно в процессе динамических явлений, таких как перемещение и распространение в пространстве, турбулентная диффузия, разбавление и т.д. Кроме того, загрязняющие вещества способны вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами атмосферного воздуха, изменяя во времени и пространстве свой количественный и качественный состав.

Выбросы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах промышленных предприятий, осуществляются через дымовые трубы, главное назначение которых -- отводить выбросные газы в верхние слои атмосферы (во всяком случае за пределы приземного слоя) и рассеивать их. Рассеивание является одним из путей достижения установленных нормативов качества воздуха в приземном слое атмосферы в районе расположения предприятия.

Эффективность рассеивания зависит от многих факторов, и прежде всего, от высоты трубы Н (которая может достигать 300 и более метров) и от высоты подъема дымовых (выбросных) газов над устьем трубы. Высота подъема газов обеспечивается направленным вверх движением со скоростью W₀, а также всплыванием теплых газов, выпускаемых в более холодный окружающий воздух. Ha эту высоту существенное влияние оказывает горизонтальное движение ветра, уменьшающее действие и вертикальной скорости, и эффекта всплывания.

...