Безопасность жизнедеятельности человека

12. Экологические проблемы питания. Основные источники и последствия загрязнения питьевой воды

План лекции: 1). Экология как наука. 2). Загрязнение продуктов питания и здоровье человека. 3). Основные методы очистки сточных вод.

Экология как наука. Экология - относительно молодая наука, которая сформировалась как самостоятельная отрасль знаний в конце XIX - начале XX в. В настоящее время она находится в состоянии интенсивного роста и развития.

Термин «экология» (от греч. «Oikos» - дом, жилище, местообитание, «logos» - наука) впервые был введен немецким зоологом и философом Э. Геккелем в 1866 г. в труде «Всеобщая морфология организмов» для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных со средой их обитания. По отношению к растениям термин «экология» впервые применил датский ботаник Е. Варминг в 1895 г.

Во второй половине XIX в. экологи относили организм к самому сложному уровню организации жизни. В процессе дальнейшего развития экологии было установлено, что существуют более сложные, чем отдельный организм, уровни организации жизни - надорганизменные уровни организации биологических систем (популяция, биоценоз, экосистема, биосфера), поэтому представление о содержании экологии значительно расширилось. В настоящее время существует ряд определений экологии как науки, сформулированных известными экологами.

Экология - это наука о взаимодействии организмов и биологических систем надорганизменного уровня (популяции, биоценозы, экосистемы, биосфера) с условиями среды обитания.

Экология- это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов на всех уровнях интеграции в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.

Экология относится к числу фундаментальных подразделений биологии, исследующей фундаментальные свойства жизни надорганизменного уровня организации. Она изучает совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой единство (систему), в пределах которого осуществляется процесс трансформации энергии и органического вещества (Федоров, 1980).

Экология - это наука о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях с условиями окружающей среды.

Основными формами существования видов животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания являются внутривидовые группировки (популяции) и многовидовые сообщества (биоценозы, экосистемы). Поэтому современная экология изучает взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом и экосистемном уровнях организации жизни.

Экология как наука имеет два аспекта: познание и объяснение сущности законов и закономерностей развития природы и применение полученных знаний для решения проблем охраны окружающей среды.

Практическое значение экологии состоит прежде всего в решении вопросов природопользования, так как экология создает научную основу эксплуатации природных ресурсов.

Предмет и содержание экологии

Существует 9 уровней организации живой материи, образующих иерархию: молекулярно-генетический, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционный (популяционно-видовой), биоценотический, экосистемный (биогеоценотический) и биосферный.

Предметом изучения экологии как науки являются уровни организации жизни, начиная с организменного. Главным предметом исследования в экологии являются экосистемы.

Основной предмет экологии - изучение экосистем, включающих растения, животные и микроорганизмы в определенной среде обитания, их динамику во времени и пространстве.

Наиболее важными категориями для анализа экосистем являются энергия, материя и информация. Изучение этих категорий в экосистемах в процессе их развития и взаимодействия с окружающей средой - главная задача экологии.

Структура экологии. Современная экология включает пять основных разделов.

1. Биоэкология: - «классическая» экология, сформировавшаяся в рамках биологии. Она изучает взаимодействия организмов и надорганизменных систем всех уровней между собой и окружающей средой.

2. Общая (теоретическая)экология.

3. Геоэкология (географическая) экология.

4. Экология человека.

5. Прикладная экология:

5.1. Инженерная и промышленная экология.

5.2. Сельскохозяйственная экология.

5.3. Биоресурсная и промысловая экология.

5.4. Коммунальная экология или экология поселений.

5.5. Медицинская экология.

Загрязнение продуктов питания и здоровье человека. Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из сотен химических соединений. Эти соединения можно условно разделить на следующие 3 группы:

1. Соединения, имеющие алиментарное значение. Это необходимые организму нутриенты: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества.

2. Вещества, участвующие в формировании вкуса, аромата, цвета, предшественники и продукты распада основных нутриентов, другие биологически активные вещества. Они носят условно неалиментарный характер. К этой группе относят также природные соединения, обладающие антиалиментарными и токсическими свойствами.

3. Чужеродные, потенциально опасные соединения антропогенного или природного происхождения. Согласно принятой терминологии, их называют контаминантами, ксенобиотиками, чужеродными химическими веществами. Эти соединения могут быть неорганической и органической природы, в том числе микробиологического происхождения.

Основные пути загрязнения продуктов питания и продовольственного сырья:

1) использование неразрешенных красителей, консервантов, антиокислителей или применение разрешенных в превышенных дозах;

2) применение новых нетрадиционных технологий производства продуктов питания или отдельных пищевых веществ, в том числе полученных путем химического и микробиологического синтеза;

3) загрязнение сельскохозяйственных культур и продуктов животноводства пестицидами, используемыми для борьбы с вредителями растений или в ветеринарной практике для профилактики заболеваний животных;

4) нарушение гигиенических правил использования удобрений, оросительных вод, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, коммунальных и других сточных вод, осадков очистных сооружений;

5) использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных кормовых добавок, консервантов, стимуляторов роста, профилактических и лечебных медикаментов или применение разрешенных добавок и других соединений в повышенных дозах;

6) миграция в продукты питания токсических веществ из пищевого оборудования, посуды, инвентаря, тары, упаковок вследствие использования неразрешенных полимерных, резиновых и металлических материалов;

7) образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия (кипячения, жарения, облучения), других способов технологической обработки;

8) несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов (микотоксины, батулотоксины и др.).

Поступают в продукты питания токсические вещества, в том числе радионуклиды, из окружающей среды - атмосферного воздуха, воды, водоёмов.

Наибольшую опасность с точки зрения распространенности и токсичности для продуктов питания имеют следующие контаминанты: токсины микроорганизмов (афлотоксины, патулин и др.), тяжелые металлы (токсические элементы и превышающие предельно допустимые дозы микроэлементы), антибиотики, пестициды, нитраты, нитриты, нитрозоамины, диоксины и диоксиноподобные элементы, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), радионуклиды, пищевые добавки.

Генетически модифицированные источники пищи.

Достижения современной науки позволяют осуществлять перенос генов любого организма в клетку реципиента для получения растения, животного или организма с рекомбинантными генами и соответственно новыми свойствами.

Генетически модифицированные продукты (ГМП) - это продукты, полученные на основе применения генно-инженерных технологий. Человек, используя трансгенную модификацию, создает полезные для себя сорта растений и животных, штаммы микроорганизмов, обладающих высокой продуктивностью, повышенным содержанием белков, незаменимых аминокислот, жиров, углеводов, витаминов, биологически активных веществ, устойчивых к неблагоприятным природным условиям, болезням, вирусам, гербицидам большой экономией средств и материальных ресурсов.

Первый ГМП - устойчивый томат марки Fiar Savr («Calgene, Inc.”, США) был создан в США и появился на продовольственном рынке в 1994 г. После 10 лет предварительных испытаний. В последующие годы количество ГМП, разрешённых для использования в США, Канаде, Японии и странах Европейского союза, стало значительно больше - это кукуруза, картофель, соя, тыква, папайя, сахарная свёкла. В 1999 г. В России была зарегистрирована генетически модифицированная соя линии 40-3-2 (“Monsanto Co”, США). К настоящему времени созданы и разрешены для использования в питании сотни генетически модифицированных источников пищи, число которых продолжает расти. Во всем мире интенсивно увеличиваются объемы посевных площадей, занятых под трансгенные культуры. Только за последние годы более чем в 25 раз увеличились площади возделываемых культур трансгенных растений, в том числе рапса, сои, томатов, картофеля, и эта тенденция прогрессирует как в развитых, так и в развивающихся странах (США, Аргентина, Китай, Канада, ЮАР, Мексика, страны ЕС).

Кукуруза, устойчивая к инсектицидам, разработана швейцарскими и нидерландскими специалистами. Устойчивый к гербицидам рапс создан бельгийскими учёными. В Австрии получен виноград, из которого производят вино с улучшенными органолептическими свойствами. Во многих странах (страны ЕС, Австралия, Новая Зеландия и др.) регистрация ГМП является обязательной.

Широкое использование продуктов или компонентов пищи, полученных из генетически модифицированных источников, требует оценки их качества и безопасности для населения. За очень короткий срок в процессе эволюции (несколько десятилетий) человеческий организм не в состоянии приспособиться к экспансии многих новых сочетаний генов в ГМП, что может обусловить появление различных заболеваний.

Аналитические и экспериментальные исследования указывают на возможные нежелательные последствия генно-инженерной деятельности: аллергенные, токсические и антиалиментарные проявления, а также влияние на технологические и внешние потребительские свойства готового продукта на основе генетически модифицированных источников. Первопричина таких последствий - рекомбинантная ДНК и возможность на её основе экспрессии новых, не присущих данному виду белков. Именно новые белки могут проявлять или индуцировать аллергенные свойства и токсичность генетически модифицированных источников пищи. Однако большинство новых ГМП не обладают аллергенностью и токсичностью.

Правовая основа безопасности генно-инженерной деятельности содержится в Законе Республики Беларусь «О безопасности генно-инженерной деятельности» (2006), безопасности пищевых продуктов в целом - в Законе Республики Беларусь «О качестве и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов для жизни и здоровья человека» (2003).

Социальная экология является составной частью экологии человека - это объединение научных отраслей, изучающих связь общественных структур с природной и социальной средой их проживания. К этому объединению относятся экология народонаселения (экологическая демография) и экология человеческих популяций. При этом изучается как влияние окружающей среды на общество, так и общества на окружающую среду и биосферу в целом.

На протяжении последних четырёх столетий рост населения в мире происходил по гиперболическому закону. В XX в. Он приобрел характер демографического взрыва - увеличение населения Земли почти в 4 раза.

Во второй половине XX в. с каждым десятилетием среднегодовой прирост населения увеличивался примерно на 10 млн, достигнув в середине 1960-х гг. 2,2% в год. Население Земли достигло первого миллиарда в 1820 г. (на это потребовалось более 500 000 лет). Для увеличения населения планеты до 2 миллиардов потребовалось 107 лет (с 1820 по 1927г.), до 3 миллиардов - 32 года (1959), до 4 миллиардов - 15 лет (1974), до 5 миллиардов - 13 лет (1987), до 6 миллиардов - 12 лет (был достигнут в 1999 г.).

Ничего подобного в природе у высших млекопитающих не наблюдается. Их видовая численность вне случаев вмешательства человека на протяжение больших периодов времени относительно стабильна. Демографический взрыв обусловлен тем, что начиная с середины XX в. снижение смертности значительно опередило снижение рождаемости во многих странах мира, причем наиболее значительно - в развивающихся странах.

Современным обществом в производство и потребление вовлекается огромное количество веществ и энергии, которое в сотни раз превосходит чисто биологические потребности человека.

Основной причиной современного экологического кризиса считают количественную экспансию человеческого общества - непомерный уровень и быстрое нарастание совокупной антропогенной (техногенной) нагрузки на природу.

Одной из наиболее характерных особенностей развития современного общества является быстрый рост городов и непрерывный тем увеличения численности их жителей - урбанизация.

Урбанизация (от лат. urbanus - городской) - это процесс повышения роли городов в жизни общества. Особые городские отношения охватывают социально-профессиональную и демографическую структуру населения, его образ жизни, размещение производства и расселение.

Предпосылками урбанизации являются: рост индустрии, углубление территориального разделения труда, развитие политических и культурных функций городов.

Для урбанизации городов характерны приток в города сельского населения и возрастающее маятниковое движение людей из сельского окружения и ближайших мелких городов в крупные (на работу, по культурным и бытовым потребностям).

Города существовали с глубокой древности, однако урбанистическая цивилизация получила бурное развитие лишь в XX в. Если население планеты в целом удваивается в среднем за 35 лет, то городского - за 11 лет. Причем крупнейшие центры растут вдвое быстрее небольших городов. В начале XIX в. в городах мира проживало лишь 29,3 млн человек (3% населения Земли), а в 1900 г. - уже 224,4 млн (13,6%), в 1950 г. - 729 млн (28,8 %), в 1980 г. - 1821 млн (41,1%).

Когда речь идет о загрязнителях (контаминантах), уместно выделять однозначно вредные продукты питания. Содержащиеся в них вещества могут привести к развитию серьёзных заболеваний. Поэтому присутствия такой пищи в рационе следует избегать, а при невозможности - минимизировать.

Различают 3 критерия безопасности, согласно которым можно определить однозначно вредные продукты:

- биологической (вирусы, грибы и др.);

- химической (тяжелые металлы, пестициды и др.);

- радиационной (радионуклиды).

В пищевых продуктах могут находиться микроорганизмы и гельмитины - возбудители инфекционных, паразитарных болезней, пищевых отравлений. При нарушении основных гигиенических правил обработки и хранения пищи она может стать причиной различных заболеваний.

Поэтому при приготовлении продуктов следует с особой тщательностью соблюдать рекомендации как по температуре, так и по длительности термического воздействия.

Наряду с микробиологической, крайне важной сегодня является и химическая безопасность продуктов питания. При изготовлении сельхозпродукции как в растениеводстве, так и в животноводстве, все чаще используются химические соединения, негативно влияющие на здоровье человека. Такие вещества - ксенобиотики - являются чужеродными для нашего организма и зачастую способствуют развитию опасных заболеваний. Расширение их применения при производстве и хранении пищевых продуктов определяет основные пути поступления в пищу несвойственных ей элементов.

Особую опасность для здоровья человека представляют тяжелые металлы, пестициды, радионуклиды, нитраты, нитриты, нитрозамины, ароматические углеводы, лекарственные средства и т.д.

В настоящее время доказано, что ксенобиотики из окружающей среды поступают в организм в основном с пищей: нитраты - преимущественно с овощами и картофелем (около 79% от суточного поступления этих веществ), остальные 30% - с водой, мясными и другими продуктами. Поступление радионуклидов происходит частично с водой (5%) и с вдыхаемым воздухом (1%), но в основном пищевыми продуктами животного и растительного происхождения (около 94%).

Применение пестицидов с целью интенсификации сельского хозяйства увеличивает риск их накопления в продовольственном сырье и пищевых продуктах (в особенности в продуктах парникового растениеводства). Характерно, что органолептические свойства пищи - запах, внешний вид - при загрязнении пестицидами, как правило, не меняются, хотя вредные продукты могут содержать их в значительном количестве.

В нашей стране за последние годы возросло производство и использование в сельском хозяйстве минеральных удобрений. Бесконтрольное применение азотистых соединений привело к накоплению нитратов, обладающих токсическими свойствами, что значительно снизило безопасность продуктов питания растительного происхождения. Кроме того, эти вещества являются предшественниками образования нитрозосоединений, в том числе - нитрозаминов, обладающих канцерогенным действием. В различных регионах страны периодически регистрируются и случаи заболеваний органов пищеварения, связанные с применением в пищу овощей, чаще всего бахчевых культур, с высоким содержанием нитратов.

Употребляя безопасные продукты питания, следует избегать копченостей - одной из основных причин образования канцерогенных нитрозаминов в организме. Некоторые исследователи утверждают, что широкое распространение рака желудка среди японцев объясняется не только тем, что в их пищу попадают остатки волокон асбеста, используемого для очистки риса, но прежде всего привычкой есть копченую рыбу, пропитанную нитритами.

Безопасные продукты питания не должны содержать токсичных металлов, которые, увы, сегодня не так уж редки в нашем рационе. Согласно докладам ФАО/ВОЗ, свинец, кадмий, ртуть и мышьяк представляют наиболее реальную опасность и значительную угрозу здоровью человека в связи со способностью накапливаться в организме и вызывать заболевания, развивающиеся постепенно, без ярко выраженных симптомов.

Безопасность продуктов питания во многом зависит и от применения антибиотиков в животноводстве и медицинской практике. Это приводит к увеличению числа устойчивых к антибиотикам штаммов микроорганизмов, значительно затрудняющих использование данных препаратов для лечения людей, а также к быстрому росту числа аллергических заболеваний.

Безопасные продукты питания проверяются также на содержание микотоксинов - продуктов жизнедеятельности некоторых видов микроскопических грибов, отличающихся высокой токсичностью. Кроме того, многие из них обладают мутагенным и канцерогенным действием. В настоящее время известно более 250 видов плесневых грибов, продуцирующих около 100 токсических соединений, которые могут вызывать микотоксикозы у человека и сельскохозяйственных животных. Ежегодный ущерб в мире от неконтролируемого развития плесневых грибов на сельскохозяйственных продуктах и пищевом промышленном сырье превышает 30 млрд. долларов.

Основные методы очистки сточных вод.

Сточные воды подвергают очистке различными способами:

1) механической,

2) химической,

3) механохимической,

4) физико-химической,

5) биохимической (или биологической).

Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и частично загрязнений, находящихся в коллоидном состоянии. Для механической очистки используют решетки, песколовки, отстойники, жироловки, нефтеловушки, маслоотделителии, гидроциклоны, фильтры и другие сооружения. Решетки служат для улавливания крупных загрязнений (тряпья, мочалы, бумаги и др.), песколовки - для улавливания нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.), отстойники - для очистки сточных вод от взвешенных веществ.

Под действием силы тяжести частицы, удельный вес которых больше удельного веса воды, выпадают на дно сооружений, образуя осадок. В то же время частицы, удельный вес которых меньше удельного веса воды (жиры, масла, нефть), всплывают на поверхность. Осадок и всплывшие загрязнения удаляют из сооружений и направляют на обработку.

Решетки, песколовки и отстойники являются непременными составными частями комплекса сооружений, применяемых для очистки бытовых сточных вод.

Для очистки производственных сточных вод от большего количества жиров, нефти и масел используют жироловки, нефтеловушки и маслоотделители. Эти сооружения аналогичны отстойникам, но имеют оборудование для удаления большого количества всплывающих загрязнений. Одновременно они служат и для очистки воды от оседающих веществ.

Для очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ, имеющих большой удельный вес (минеральные загрязнения), могут применяться гидроциклоны. Корпус их имеет цилиндроконическую форму. Вода проводится к корпусу аппарата по касательной с большими скоростями. Выделение взвесей происходит под действием центробежной силы. Для очистки производственных сточных вод от мелкодисперсных взвешенных веществ используются тканевые, сетчатые или песчаные фильтры.

Химическая очистка заключается в выделении из сточных вод загрязнений путем проведения реакций между ними и вводимыми в воду реагентами. Такими реакциями являются реакции окисления и восстановления, реакции образования соединений, выпадающих в осадок, и реакции, сопровождающиеся газовыделением. Химическая очистка применяется для очистки только некоторых производственных сточных вод.

Механохимическую очистку применяют для выделения из сточных вод нерастворенных загрязнений. Сущность ее состоит в том, что в воду добавляют коагулянты, которые способствуют удалению из нее загрязнений в процессе ее механической очистки.

К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся сорбция, экстракция, коагуляция, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация и др.

Биохимическая (биологическая) очистка заключается в окислении остающихся в воде после механической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Биохимическая очистка сточных вод может происходить в условиях, близких к естественным (поля орошения, поля фильтрации и биологические пруды), и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры). Очистка сточных вод на полях орошения, биоплато и полях фильтрации происходит довольно медленно. Значительно интенсивнее осуществляется она на биологических фильтрах и в аэротенках.

Для обеззараживания (дезинфекции) сточных вод их подвергают обработке хлорной известью или хлором. Для контакта хлорной извести или хлора с водой сооружают контактные резервуары, конструкция которых аналогична конструкции отстойников.

Обработка осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод, заключается в сбраживании (перегнивании), обезвоживании и сушке. Сбраживание - биохимический процесс разложения твердой фазы осадка под действием анаэробных микроорганизмов без доступа кислорода. В процессе сбраживания разлагается до 30-40% органических веществ. Осадок теряет способность загнивать. При малых расходах сточных вод - до 10000 м³/сут - сооружения для сбраживания осадка совмещаются с отстойниками. К таким совмещенным сооружениям относятся септики и двухъярусные отстойники. При значительных расходах сточных вод - более 10000 м³/сут - для сбраживания осадка применяют самостоятельные сооружения - метатенки. Обезвоживают осадок или на иловых площадках, или механическим способом на вакуум-фильтрах, фильтрах-прессах или центрифугах. В ряде случаев осадок подвергают термической сушке.

Осадки бытовых и производственных сточных вод в некоторых отраслях промышленности являются хорошим удобрением и используются в сельском хозяйстве.

Биологическая очистка сточных вод. Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей химического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем. Биологический метод дает большие результаты при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Методы, обеспечивающие приятный вкус и запах воды, можно разбить на 2 группы:

1) методы, предотвращающие рост и развитие водорослей и водных растений;

2) методы, устраняющие имеющиеся вкус и запах.

Вода, взятая из реки, озера или общественного колодца, в ходе очистки часто подвергается аэрации. Аэрация в виде разбрызгивания или пропускания через сетку способствует удалению из воды растворенных в ней газов (например, сероводорода). Удалив сероводород, можно считать, что вода уже не имеет запаха.

Хлорирование - обработка воды хлором и его соединениями. Наиболее распространенный способ обеззараживания питьевой воды; основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микробов, катализирующие окислительно-восстановительные процессы. Для обеззараживания питьевой воды применяют хлор, двуокись хлора, хлорамин и хлорную известь. Хлорирование воды применяют и для обеззараживания питьевой воды в полевых условиях, сточных вод, воды плавательных бассейнов, обесцвечивания, обезжелезивания производственных вод и пр.

Озонирование - применение озона для проведения реакций окисления, но главным образом для обработки воздуха и воды с целью их обеззараживания и устранения дурного запаха. Озонирование воздуха проводят с помощью озонаторов в помещениях для переработки и хранения скоропортящихся продуктов (консервные, мясоперерабатывающие и другие заводы), иногда - в местах большого скопления людей. Для стерилизации воды её насыщают озонированным воздухом в специальных резервуарах - стерилизаторах; большое достоинство метода - отсутствие каких-либо остаточных веществ в воде.

13. Экологические проблемы использования природных ресурсов и охраны окружающей среды

План лекции:

1). Месторождения и запасы полезных ископаемых РБ.

2).Кодекс Республики Беларуси о недрах.

3).Организация экологического мониторинга.

Месторождения и запасы полезных ископаемых РБ.

Геологические исследования, интенсивно проводимые и послевоенные годы, опровергли ранее существовавшее представление о Беларуси как стране бедной на минерально-сырьевые ресурсы. В настоящее время в ее недрах выявлено и разведано почти 5 тыс. месторождений, представляющих около 30 видов минерального сырья. Важнейшими полезными ископаемыми, добыча которых наиболее существенно воздействует на экономику страны, являются калийные и каменные соли, нефть, торф, строительные материалы и сырье для их производства, подземные пресные и минеральные воды.

Топливные минеральные ресурсы Беларуси включают нефть, нефтяные газы, торф, бурый угол и горючие сланцы.

Всего учтено 52 месторождения нефти, из них около 30 эксплуатируются, а остальные относятся к категории разведываемых или законсервированных. Обеспеченность разведанными запасами нефти на уровне годовой добычи (около 2,0 млн т) составляет примерно 35 лет. Потребности народного хозяйства в нефти возрастают (в 2010 г. до 15,0 млн т) и нынешние объемы добычи смогут их покрыть лишь на 10 - 15%.

Торфяные ресурсы значительно истощены вследствие интенсивного использования на предыдущих этапах экономического развития Беларуси. Если общие прогнозные ресурсы торфа оцениваются в 3,0 млрд т, то для промышленной добычи пригодно лишь 240 млн т. Остальные запасы находятся в пределах природоохранных зон или входят в состав земельного фонда. Годовая добыча топливного торфа составляет около 4 - 5 млн т и примерно столько же добывается торфа для нужд сельского хозяйства, что обеспечивает потребности примерно на 20 - 25 лет. Все это потребовало научно обоснованного подхода к комплексному использованию торфяного фонда страны, что нашло отражение в «Схеме рационального использования в охраны торфяных ресурсов Республики Беларусь на период 2010 г.», в частности, предусматривается увеличение природоохранного фонда до 30% общей площади торфяных массивов.

Бурые угли выявлена на территории Белорусского Полесья, прогнозные запасы составляют 1350,8 млн т. Наиболее изучены три месторождения - Житковическое, Бриневское и Тонежское с общими запасами 150,0 млн т. Залежи горючих сланцев на юге Беларуси образуют крупный сланцевый бассейн площадью более 20 тыс. км2. Прогнозные запасы (до глубины 600м) оцениваются в 11 млрд т, предварительно изучены Любанское и Туровское месторождения. Горючие сланцы рассматриваются в качестве потенциальной сырьевой базы для развития энергетики, химической промышленности и производства строительных материалов.

Горно-химическое сырье представлено калийными и каменными солями, фосфоритами, минерализованными рассолами. Разрабатывается Старобинское месторождение, на базе которого работают четыре рудоуправления ПО «Беларускалий». Перспективы Петриковского месторождения связаны с внедрением высокорентабельной технологии получения калийного концентрата из солей с повышенным содержанием хлористого магния.

Запасы каменной соли оцениваются как практически неисчерпаемые. Только на трех разведанных месторождениях (Мозырском, Давыдовском и Старобинском) они превышают 22 млрд т. Эксплуатируется Мозырское месторождение, на базе которого работает солевыварочный комбинат с объемами годовой добычи около 400 тыс. т соли, расширяются поставки пищевой соли на экспорт. Каменная соль может быть также использована в качестве сырья для производства кальцинированной соды.

На территории Беларуси выделены два фосфоритоносных бассейна: Сожский - на востоке и Припятский - на юге. Сожский бассейн включает два предварительно разведанных месторождения: Мстиславльское и Лобковичское (прогнозные запасы оцениваются в 30 млн т), а также ряд перспективных площадей. В пределах Припятского фосфоритоносного бассейна выявлен Брестский фосфоритоносный район (прогнозные запасы фосфорного ангидрида - 52,9 млн т). Необходим поиск месторождений фосфоритов с более благоприятными условиями залегания и более высоким качеством руды.

Территория Беларуси перспективна на руды черных и цветных металлов. Железные руды встречаются почти повсеместно, известно более 300 месторождений. На них работали местные металлургические предприятия. В настоящее время болотные железные руды служат сырьем для производства минеральных красок. В осадочных породах Припятского прогиба обнаружены залежи давсанитовых руд (Заозерное месторождение), перспективные в качестве сырья для производства глинозема и кальцинированой соды. В Беларуси обнаружено месторождение редкоземельно-бериллиевых руд.

Беларусь имеет довольно мощную минерально-сырьевую базу для производства строительных материалов. Наиболее значительные запасы цементного сырья, доломита, мела, строительного и облицовочного камня, глин для производства грубой керамики и легких заполнителей, силикатных и строительных песков, песчано-гравийных и других материалов. Вместе с тем ощущается дефицит в стекольных песках, глинах для производства качественного кирпича.

Расширяется исследование и вовлечение в эксплуатацию минеральных подземных вод. Разведано 58 источников минеральных вод с общими запасами 14320,8 м3 в сутки, разрабатывается 50 источников. Минеральные воды используются для целей санаторно-курортного лечения, а также реализуются через торговую сеть в качестве минеральных лечебных и столовых вод.

Богата Беларусь минеральными рассолами, запасы которого в пределах Припятского прогиба оцениваются в 1830 км3, они содержат 680109 т минерального вещества. Высокоминерализованные рассолы (порода получила название «беларусит») могут служить сырьевой базой для получения йода, брома, калия, магния и многих других элементов. Разработан проект «Промышленные рассолы Припятского прогиба», реализация которого позволит ежегодно получать около 160 т брома и 1,2т йода. Перспективны также поиски на территории Беларуси новых месторождений руд черных и цветных металлов, алмазов, золота, янтаря и других видов полезных ископаемых.

. Кодекс Республики Беларусь о недрах. Кодекс регулирует отношения, возникающие в связи с геологическим изучением недр, добычей полезных ископаемых, использованием и охраной иных ресурсов недр, и направлен на создание и расширение минерально-сырьевой базы, защиту интересов государства, прав и законных интересов недропользователей и иных лиц.

Объектами отношений в области использования и охраны недр являются:

· ресурсы недр;

· участки недр, в том числе геологические и горные отводы;

· горные предприятия, отдельные горные выработки;

· геологическая информация;

· минералогические, палеонтологические и иные уникальные геологические материалы;

· права на пользование недрами.

Субъектами отношений в области использования и охраны недр являются:

· государственные органы, осуществляющие государственное управление, регулирование, контроль (надзор) в области использования и охраны недр;

· иные юридические лица Республики Беларусь, иностранные и международные юридические лица, организации, не являющиеся юридическими лицами (далее - юридические лица);

· индивидуальные предприниматели;

· граждане Республики Беларусь, иностранные граждане и лица без гражданства.

Право собственности на недра:

1. Недра являются исключительной собственностью государства. Государство реализует принадлежащие ему права владения, пользования и распоряжения недрами через уполномоченные государственные органы.

2. Недра не могут быть предметом залога, купли-продажи, дарения, наследования, вклада в уставный фонд, а также предметом отчуждения в иной форме.

Право собственности на добытые полезные ископаемые принадлежит недропользователю, осуществившему их добычу на законном основании, если иное не установлено законодательными актами или концессионным договором.

Использование и охрана недр должны осуществляться на основе следующих принципов:

· полноты комплексности геологического изучения недр;

· рационального использования недр и их охраны;

· нормирование в области использования и охраны недр;

· платности пользования недрами, за исключением случаев, предусмотренных настоящим Кодексом и иными законодательными актами;

· обеспечения безопасности жизни и здоровья граждан, имущества граждан, в том числе индивидуальных предпринимателей, и юридических лиц, имущества, находящегося в собственности государства;

· предотвращение вредного воздействия на окружающую среду.

Организация экологического мониторинга. Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.

Мониторинг включает несколько основных процедур:

· выделение (определение) объекта наблюдения;

· обследование выделенного объекта наблюдения;

· составление информационной модели для объекта наблюдения;

· планирование измерений;

· оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;

· прогнозирование изменения объекта наблюдения;

· представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:

· о состоянии окружающей среды;

· о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.е. об источниках и факторах воздействия);

· о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

· о существующих резервах биосферы.

Таким образом, в систему экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия.

Различаются такие подсистемы экологического мониторинга, как: геофизический мониторинг (анализ данных по загрязнению, мутности атмосферы, исследует метеорологические и гидрологические данные среды, а также изучает элементы неживой составляющей биосферы, в том числе и объектов, созданных человеком); климатический мониторинг (служба контроля и прогноза колебаний климатической системы. Охватывает ту часть биосферы, которая влияет на формирование климата: атмосферу, океан, ледяной покров и др. Климатический мониторинг тесно смыкается с гидрометеорологическими наблюдениями.); биологический мониторинг (основанный на наблюдении за реакцией живых организмов на загрязнение окружающей среды); мониторинг здоровья населения (система мероприятий по наблюдению, анализу, оценке и прогнозу состояния физического здоровья населения) и др.

Система экологического мониторинга предназначена для обслуживания систем управления качеством окружающей среды.

Подсистемы экологического мониторинга различаются по объектам наблюдения. Поскольку компонентами окружающей среды являются воздух, вода, минерально-сырьевые и энергетические ресурсы, биоресурсы, почвы и др., то выделяют соответствующие им подсистемы мониторинга. Однако подсистемы мониторинга не имеют единой системы показателей, единого районирования территорий, единства в периодичности отслеживая и др., что делает невозможным принятие адекватных мер при управлении развитием и экологическим состоянием территорий. Поэтому при принятии решений важно ориентироваться не только на данные «частных систем» мониторинга, а создавать на их основе комплексные системы экологического мониторинга.

Мониторинг является многоуровневой системой. Обычно выделяют системы (или подсистемы) детального, локального, регионального, национального и глобального уровней.

Низшим иерархическим уровнем является уровень детального мониторинга, реализуемого в пределах небольших территорий (участков) и т.д. Локальные системы могут объединяться в более крупные - системы регионального мониторинга, охватывающие территории регионов в пределах края или области, или в пределах нескольких из них. Системы регионального мониторинга могут объединяться в пределах одного государства в единую национальную (или государственную) сеть мониторинга, образуя, таким образом, национальный уровень системы мониторинга.

В рамках экологической программы ООН поставлена задача объединения национальных систем мониторинга в единую межгосударственную сеть - «Глобальную систему мониторинга окружающей среды» (ГСМОС). Это высший глобальный уровень организации системы экологического мониторинга.

Глобальная система мониторинга окружающей среды и ресурсов призвана решать общечеловеческие экологические проблемы в рамках всей Земли, такие как глобальное потепление климата, проблема сохранения озонового слоя, прогноз землетрясений, сохранение лесов, глобальное опустынивание и эрозия почв, наводнения, запасы пищевых и энергетических ресурсов и др.

Научно обоснованный мониторинг окружающей среды осуществляется в соответствии с Программой. Программа должна включать в себя общие цели организации, конкретные стратегии его проведения и механизмы реализации.

Кроме того, в приложении в Программе мониторинга должны присутствовать схемы, карты, таблицы с указанием места, даты и метода отбора проб и представления данных.

Можно выделить несколько основных направлений международного сотрудничества:

1. сохранение природных систем, незатронутых хозяйственной деятельностью и способствующих поддержанию планетарного экологического равновесия;

2. рациональное использование природных ресурсов, в том числе ассимиляционного потенциала природной среды;

3. создание эффективной системы международной экологической ответственности (в том числе ответственность за разрушение окружающей среды в ходе военных действий).

Широкое распространение получили такие формы международного сотрудничества, как конвенции, много- или двусторонние договора, соглашения, резолюции, программы. Их заключение означает принятие странам обязательств по тем или иным аспектам природоохранной деятельности.

Выгодной формой международного сотрудничества являются двусторонние связи. Они осуществляются либо в рамках принятых межправительственных соглашений в области охраны окружающей среды. Такие соглашения заключены с Великобританией, Германией, США, Францией, Финляндией, Данией и рядом других стран, - либо на иной основе. Как правило, двусторонние договоренности предусматривают реализацию конкретных целей или проектов, привязанных к конкретным регионам, с выделением соответствующего финансирования с обеих сторон или оказанием помощи.

14. Энергия и ее виды. Традиционные способы получения тепловой и электрической энергии

План лекции:

1).Понятие энергии. Основные виды энергии, их характеристика.

2).Традиционная энергетика и ее характеристика.

3).Способы получения тепловой и электрической энергии.

Понятие энергии. Основные виды энергии. Энергия (греч.-действие, деятельность)-общая количественная мера различных форм движения материи.

Из данного определения вытекает:

· энергия-это нечто, что проявляется лишь при изменении состояния (положения) различных объектов окружающего нас мира;

· энергия-это нечто, способное переходить из одной формы в другую;

· энергия характеризуется способностью производить полезную для человека работу;

· энергия-это нечто, что можно объективно определить, количественно измерить.

Энергия является основой жизни на Земле. Растения поглощают солнечную энергия в процессе фотосинтеза; животные потребляют эту энергию косвенным путем, поедая растения и других животных. Человек потребляет солнечную энергию различными путями, в том числе и с пищей. Еще в глубокой древности человек научился перерабатывать энергию Солнца путем сжигания биологической материи (например, древесины или навоза). И в настоящее время миллионы людей используют эти важные источники энергии для приготовления пищи или обогрева жилища - первых жизненных потребностей человека.

Современные энергосистемы являются неотъемлемым компонентом инфраструктуры общества, в особенности промышленно развитых стран, которые расходуют примерно 4/5 энергоносителей и в которых живет лишь ј населения планеты. На страны третьего мира, где живет ѕ населения Земли, приходится около 1/5 мирового потребления энергии.

Учитывая, что энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства, каждое из них стремится разработать такие способы энергоснабжения, которые наилучшим образом обеспечивали бы развитие и повышение качества жизни людей, особенно в развивающихся странах, при одновременном сведении к минимуму воздействия человеческой деятельности на здоровье людей и окружающую среду.

Электроэнергетика является важнейшей отраслью экономики любой страны, поскольку ее продукция (электрическая энергия) относится к универсальному виду энергии. Ее легко можно передавать на значительные расстояния, делить на большое количество потребителей. Без электрической энергии невозможно осуществлять многие технологические процессы, как невозможно представить нашу повседневную жизнь без отопления, освещения, охлаждения, транспорта, телевизора, холодильника, стиральной машины, пылесоса, утюга, использования современных средств связи (телефон, телеграф, телефакс, ЭВМ), которые также потребляют электроэнергию.

Одной из специфических особенностей электроэнергетики является то, что ее продукция в отличие от других отраслей промышленности не может накапливаться в запас на складе для последующего потребления. В каждый момент времени ее производство должно соответствовать ее потреблению.

Энергию в зависимости от природы делят на следующие виды:

- Механическая энергия-проявляется при взаимодействие, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах-транспортных и технологических.

- Тепловая энергия-энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаимодействия молекул веществ. Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегонки и т.д.).

- Электрическая энергия-энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока). Электрическая энергия применяется для получения механической энергии с помощью электродвигателей и осуществления механических процессов обработки материалов: дробления, измельчения, перемешивания; для проведения электрохимических реакций; получения тепловой энергии в электронагревательных устройствах и печах; для непосредственной обработки материалов (электроэррозионная обработка).

- Химическая энергия-это энергия, «запасенная» в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при химических реакциях между веществами. Химическая энергия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горения топлива), либо преобразуется в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии характеризуются высоким КПД (до 98%), но низкой емкостью.

- Магнитная энергия-энергия постоянных магнитов, обладающих большим запасом энергии, но «отдающих» ее весьма неохотно. Однако электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля, поэтому чаще всего говорят об электромагнитной энергии.

Электрическая и магнитная энергии тесно взаимосвязаны друг с другом, каждую из них можно рассматривать как «оборотную» сторону другой.

- Электромагнитная энергия-это энергия электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны. Таким образом, электромагнитная энергия-это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.

- Ядерная энергия-энергия, локализованная в ядрах атомов так называемых радиоактивных веществ. Она высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или синтезе легких ядер(термоядерная реакция).

- Гравитационная энергия-энергия, обусловленная взаимодействием(тяготением) массивных тел, она особенно ощутима в космическом пространстве. В земных условиях, это, например, энергия, «запасенная» теплом, поднятым на определенную высоту над поверхностью Земли - энергия силы тяжести.

Таким образом, в зависимости от уровня проявления, можно выделить энергию макромира-гравитационную энергию взаимодействия тел-механическую, энергию молекулярных взаимодействий-тепловую; энергию атомных взаимодействий-химическую энергию излучения-электромагнитную, энергию, заключенную в ядрах атомов-ядерную.

Современная наука не исключает существование и других видов энергии, пока не зафиксированных, но не нарушающих единую естественнонаучную картину мира и понятие об энергии.

По большому счету понятие энергии, идеи о ней искусственны и созданы специально для того, чтобы быть результатом наших размышлений об окружающем мире. В отличие от материи, о которой мы можем сказать, что она существует, энергия-это плод мысли человека, его «изобретение», построенное так, чтобы была возможность описать различные изменения в окружающем мире и в то же время говорить о постоянстве, сохранении чего-то, что было названо энергией, даже если наше представление об энергии будет меняться из года в год.

Единицей измерения энергии является 1 Дж (Джоуль), для измерения механической энергии используют величину 1 кгм=9,8 Дж, электрической энергии-1 кВт/ч=3,6 МДж, при этом 1 Дж=1 Вт/С.

Необходимо отметить, что в естественнонаучной литературе тепловую, химическую и ядерную энергии иногда объединяют понятием внутренней энергии, т.е. заключенный внутри вещества.

Энергию можно рассматривать в двух категориях-первичной и вторичной.

Первичная энергия - это энергия, которая содержится в таких видах природных (источников) ресурсов, как древесина, уголь, нефть, природные газ, уран, энергия ветра, солнца, гидроэнергия, и может быть преобразована в электрическую, тепловую, механическую, химическую.

Вторичная энергия - это формы, более пригодные для эксплуатации, в которые может быть преобразована первичная энергия, такие, как электроэнергия и бензин. Вторичная энергия получается после преобразования первичной на специальных установках.

В первичной энергии нет недостатка. Солнце дарит нам свою энергию каждый день. Мы видим проявление ее в разных формах. Так, например, деревья и растения, пропуская через себя солнечные лучи, преобразуют эту энергию в растительную биомассу. Огромное количество солнечной энергии скопилось в материалах земной коры (торф, нефть, уголь).

Общие запасы первичной энергии, на которые может рассчитывать человечество, оцениваются ресурсами, которые можно разделить на две большие группы: возобновляемые и невозобновляемые.

Возобновляемая - это энергия солнца, ветра, волн, биомассы (древесины или растений), геотермальная и гидроэнергия.

Возобновляемая энергия:

· падающая на поверхность Земли солнечная энергия;

· геофизическая энергия (ветра, рек, морских приливов и отливов);

· энергия биомассы (древесина, отходы растениеводства, отходы животноводства).

Невозобновляемая энергия - это энергия, содержащаяся в органическом топливе: уголь, нефть, природный газ, которые дают на сегодня свыше 80% энергии. Плюс уран (торий и др.).

Использование запасов органического топлива может быть связано с большими затратами на разработку, транспортировку этих ресурсов, охрану труда и окружающей среды.

Традиционную энергетику главным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику.

Наиболее удобный вид энергии-электрическая, которая может считаться основой цивилизации. Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электростанциях: ТЭС, ГЭС, АЭС.

...