Основные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности

(Трушина Т.Н., 2004)

Отрасль промышленности	Преобладающие виды загрязнителей
Целлюлозно-бумажный комплекс, деревообработка	Органические вещества (лигнины, смолистые и жирные вещества, фенол, метилмеркаптан и др.), аммонийный азот, сульфаты, взвешенные вещества
Нефтегазодобыча	Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный азот, сульфиды
Машиностроение, металлообработка, металлургия	Тяжелые металлы, взвешенные вещества, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, фотореагенты
Химическая, нефтехимическая	Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, взвешенные вещества
Горнодобывающая, угольная	Флотореагенты, минеральные взвешенные вещества, фенолы
Легкая, текстильная, пищевая	СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества

Минеральные удобрения, попадающие в водоём, приводят к бурному росту водорослей, потребляющих кислород, и, как следствие, к эвтрофикации водоёма из-за гибели микро- и макроорганизмов.

Эвтрофикация- это повышение уровня первичной продукции вод благодаря увеличению в них концентрации биогенных элементов, главным образом, азота и фосфора. Интенсивное развитие растений приводит к накоплению органического вещества, которое вследствие неполной минерализации накапливается в водоеме. Переход водоема к эвтрофному связан с уменьшением водной толщи, в которой при прежней скорости поступления биогенных элементов возрастает их концентрация. Естественное эвтрофирование водоемов длится тысячелетиями, антропогенное - гораздо быстрее. Поступление биогенных элементов происходит в результате смывания с полей удобрений, а также с промышленными и коммунальными стоками. Повышение до определенного уровня первичной продукции создает основу для развития более богатой кормовой базы рыб и других гидробионтов и способствует увеличению их численности. Затем, однако, качество воды может ухудшаться, возникает её «цветение», зарастает прибрежная зона, уменьшается прозрачность и содержание растворенного кислорода, происходит замор рыб и других гидробионтов.

Для эвтрофицированных водоемов характерно:

- наличие богатой растительности и обильного планктона, бурное развитие водорослей («цветение вод»), что приводит к дефициту кислорода и гибели (замору) рыб и других живых организмов;

- увеличение количества взвешенных частиц, главным образом органического происхождения;

- последовательная смена популяций водорослей с преобладанием цианобактерий;

- уменьшение прозрачности воды;

- увеличение концентрации фосфора в отложениях на дне водоема.

В результате эвтрофицирования происходит перестройка в трофических цепях, при этом доминирующее значение переходит к цианобактериям, что приводит к смене зоопланктона с последующей заменой ихтиофауны (высокосортных рыб на более простые); возникновение ежегодных «красных приливов» (цветение воды) сказывается на водоснабжении регионов.

Электростанции являются источниками теплового загрязнения вод. При сбросе подогретых вод с температурой 39-37°С, образующихся в результате охлаждения турбин тепло- и атомных электростанций, происходит тепловое загрязнение вод с последующей гибелью стенотермных организмов.

Повышение температуры воды в водоеме вызывает:

- выход за допустимые пределы колебаний температурных условий среды для стенотермных организмов;

- усиление восприимчивости организмов к токсическим веществам, находящимся в загрязненной воде;

- замену обычной флоры водорослей цианобактериями;

- снижение количества кислорода в воде из-за уменьшения его растворимости.

5.4.2. Загрязнение Мирового океана

В Мировой океан ежегодно попадает до 1, 2 млрд. тонн различных веществ, из них значительную долю составляют высокотоксичные вещества: свинец, ртуть, кадмий, нефть, пестициды, синтетические полимеры.

Наибольшее количество нефти и нефтепродуктов попадает в Мировой океан с балластными и промывными водами при очистке танкеров и нефтеналивных судов; загрязнение происходит и при авариях этих судов. Добыча нефти в открытом море также является источником загрязнения ею морских акваторий.

Для морских экосистем нефтяные загрязнения представляют особую опасность, т.к. они нарушают важнейшие физико-химические процессы в океане. Накапливаясь в виде тонких пленок на поверхности воды, нефтьпрепятствует влаго- и теплообмену между атмосферой и океаном, угнетая всю жизнь в этих акваториях. Нефтепродукты, накапливающиеся в морских организмах и переходящие по трофическим цепям, могут попадать к человеку при употреблении морских продуктов.

Самоочищение морей и океанов - сложный процесс, при котором происходит разрушение компонентов загрязнения и включения их в общий круговорот веществ. Способность моря перерабатывать углеводороды и другие виды загрязнения небезгранична. В настоящее время многие акватории уже утратили способность к самоочищению. Некоторые заливы и бухты нефть, в больших количествах скопившаяся в донных отложениях, превратила практически в мертвые зоны.

Существует прямая зависимость между численностью нефтеокисляющих микроорганизмов и интенсивностью нефтяного загрязнения морской воды. Самое большое число микроорганизмов выделялось в районах нефтяного загрязнения, при этом количество бактерий, растущих на нефти, доходит до 10 миллионов на 1 л. морской воды.
Наряду с численностью микроорганизмов в местах постоянного нефтяного загрязнения растет и видовое разнообразие. Это, по всей видимости, можно объяснить большой сложностью химического состава нефти, различные компоненты которой могут потребляться только определенными видами микроорганизмов. Связь между численностью и видовым разнообразием микроорганизмов, с одной стороны, и интенсивностью нефтяного загрязнения, с другой - дает основания рассматривать нефтеокисляющие микроорганизмы как индикаторы нефтяного загрязнения воды.

К морским организмам, которые участвуют в процессах самоочищения, относятся различные виды моллюсков: мидии, устрицы, гребешки и многие другие. Крупный моллюск может пропустить через себя до 70 л. воды в сутки и таким образом очистить ее от возможных механических примесей и некоторых органических соединений.

Ученые стремятся изучить деятельность морских организмов, включая водоросли, с тем, чтобы найти новые эффективные способы борьбы с загрязнением водоемов, прежде всего, богатого рыбой Каспия.

5.5. Загрязнение литосферы(почв)

5.5.1. Источники и виды загрязнения

Почвы загрязняются в процессе хозяйственной и производственной деятельности человека. Основными загрязнителями являются: промышленность, энергетика, автотранспорт, сельское хозяйство, а также бытовое и городское хозяйства.

Серьезную опасность представляют разливы нефти и нефтепродуктов в результате аварий на нефтехимических предприятиях и на трубопроводах. Попавшая в почву в результате аварии нефтьв течение нескольких дней уничтожает большинство видов почвенной флоры и фауны, при этом восстановление жизнедеятельности в очагах разлива происходит на протяжении долгих лет, зачастую с образованием промежуточных канцерогенных веществ и нередко в поврежденных почвах возникают необратимые изменения. Нарушается воздухопроницаемость и водопроницаемость почвы, изменяется соотношение углерода и азота.

В результате неполного использования сырья, прямых его потерь и отходов производства вокруг заводов и электростанций происходит постепенное «ожелезнение» почвы, что приводит к связыванию органических кислот в малоподвижные комплексы, нарушающие процессы почвообразования и жизнедеятельности почвенной флоры и фауны.

Из тяжелых металлов, токсичных для всего растительного и животного мира и человека, наиболее значимы ртуть, медь и свинец.

Ртуть, относящаяся по токсичности к наивысшему первому классу опасности, поступает с отходами целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, образуется при производстве соды, хлора и других технологиях. В отдельных районах планеты в почве содержится до 100 ПДКртути.

При попадании ртути в организм человека возникает поражение центральной нервной системы. Наиболее опасны соединения ртути (метилртуть).

Первая вспышка массового отравления была в 1956 г среди населения, употреблявшего рыбу, выловленную в заливе Минамата (Япония). Было зарегистрировано 130 случаев заболевания, получившего название «болезнь Минамата». Жители г. Минамата стали свидетелями страшных явлений. Множество кошек, собак и даже птиц умирало прямо на улице в конвульсиях. Некоторые обезумевшие кошки бросались в воду – поведение, не свойственное животному, известному своей водобоязнью. А через несколько недель уже сами жители стали страдать от неведомой болезни. На первом этапе заболевания больные чувствуют онемение губ и конечностей. Затем начинаются нарушения зрительной (сужение поля зрения), слуховой и речевой функций (речь становится затрудненной, а фразы все более и более бессвязными). Походка больного делается неуверенной и шатающейся, как у пьяного. Самые обычные действия – выпить стакан воды, прикурить сигарету – требуют мучительного напряжения всех сил, причем тремор (дрожание мышц) все усиливается. Появляются признаки нарушения психики и слабоумия. Смерть наступает или довольно быстро – после нескольких дней конвульсий, или какое-то время спустя – от осложнений на легкие. Выжившие остались инвалидами на всю жизнь. Эти отравления явились результатами сброса промышленных отходов заводами, выпускавшими азотные удобрения, а также синтезирующих винилхлорид, содержащий алкилртутные соединения.

Загрязнение почв свинцом (вещество 1-го класса опасности) носит наиболее массовый характер. Основным источником его является автотранспорт, использующий свинец как антидетонационную добавку к бензину. В промышленных центрах содержание свинца в почвах более чем в 25 раз выше, чем на окраинах.

Свинец попадает в организм человека главным образом при вдыхании пыли или при употреблении загрязненных свинцом продуктов питания.

При отравлении свинцом поражается мозг (энцефалопатия), нарушается дыхательная функция крови, страдает пищеварительный тракт.

Медьпопадает в почвы с отходами черной металлургии, с медьсодержащими пестицидами, с медных рудников. Вблизи промышленных центров концентрация меди в почве превышает фоновую концентрацию в 400 и более раз. Соединения меди поражают печень, легкие, могут возникать аллергия и нервные заболевания.

Значительное влияние на химический состав почв оказывает современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и пестицидыдля борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений.

Пестициды – это химические соединения, которые используются для защиты растений и сельскохозяйственных продуктов.

К ним относятся:

- гербициды– вещества для уничтожения растительности;

- дефолианты– для удаления листьев;

- десиканты– для уничтожения растений на корню;

- репелленты– для отпугивания насекомых, клещей, млекопитающих и птиц;

- инсектициды– для уничтожения насекомых - вредителей сельскохозяйственных растений, их яиц, и личинок. Инсектициды используют также для борьбы с насекомыми - переносчиками болезней и эктопаразитами животных, с бытовыми насекомыми, для защиты продовольственных запасов, тканей и других материалов. Многие инсектициды токсичны;

- фунгициды– для борьбы с возбудителями грибковых заболеваний у растений.

Широко известный пестицид ДДТбыл открыт швейцарцем Паулем Мюллером, получившим за это открытие Нобелевскую премию, так как эффект уничтожения вредителей сельскохозяйственных культур первоначально был очень высок.

ДДТповсеместно применялся на полях при выращивании продовольственных и кормовых культур, рассеивался с самолетов, попадая не только на поля, но и на обширные территории окружающей среды. По пищевым цепям ДДТ в итоге попадал в организм человека.

Со временем у вредителей выработался иммунитет к этому пестициду, эффективность его применения пошла на убыль, при этом обнаружилось, что вещества, аналогичные ДДТ, обладают канцерогенным, мутагенным и тератогенным (появление уродств) действием.

Ежегодно на поля поступает 4 млн. тонн пестицидов. Пестициды легко проникают в атмосферу в результате способности улетучивания, и плохо удаляются из атмосферных осадков, так как они не растворимы в воде. Практически все почвы мира содержат сейчас хлорорганические пестициды. Гербициды, используемые для борьбы с сорняками, остаются в почве в течение нескольких лет. Накопившись, они начинают воздействовать на семена вновь посеянных растений и угнетают их развитие. Особую опасность пестициды представляют для домашнего скота. Иными словами, химическая атака на один биологический вид (в частности, на насекомых) неизбежно ведет за собой серию незапланированных и совершенно нежелательных последствий.

В нашей стране в результате неэффективного ведения сельского хозяйства, особенно в конце прошлого столетия, огромные территории оказались в экологически опасном состоянии. Миллионы гектаров угодий засолено, эродировано, переувлажнено и заболочено. Погибли 2/3 всех посевных площадей, почти половина сенокосов и пастбищ из-за неправильного орошения, сооружения водохранилищ, дорог, горных разработок. Зато выросли площади и количество оврагов, протяженность которых составляет миллионы километров и каждый год увеличивается, унося 100-150 гектаров пашни.

Рудники и суперфосфатные удобрения – загрязнители почв цинком в количествах, превышающих в 15 раз уровень биогенного поступления этого элемента.

При сжигании каменного угля в почву попадает в избыточным количестве не менее 25 элементов – сера, углерод, тяжелые металлы, уран и др.

При сжигании нефти и природного газа в почву поступают углерод, азот, сера, кадмий, накапливаются тяжелые углеводороды, при разложении которых образуется канцерогенный элемент бенз(а)пирен.

Серьезная проблема, относящаяся в настоящее время к глобальным проблемам человечества, создается в связи с накоплением в биосфере твердых отходов. Количество отходов, образующихся в результате жизнедеятельности человечества, исчисляется миллиардами тонн в год. Например, в США ежегодно образуется 150-180 млн. тонн отходов, в Японии – более 70 млн. тонн отходов в год. В мире ежегодно образуется от 1 до 1, 5 млрд тонн вредных производственных и 400-450 млн тонн вредных твердых бытовых отходов (Хаскин В.В. и соавт., 2008).

В России накоплено около 80 млрд.тонн отходов (Денисов В.В. и соавт., 2002). Наибольшая доля образующихся отходов приходится на предприятия угольной промышленности, черной и цветной металлургии, а также на тепловые станции электроэнергетики и промышленность строительных материалов. Бытовые отходы в благоустроенных зданиях на одного человека составляют 160-180 кг в год.

Неуклонно возрастает накопление токсичных отходов, к которым относятся ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве, отходы промышленных производств, содержащие канцерогенные и мутагенные вещества, бытовые отходы, включающие детергентыи диоксины. В твердых бытовых отходах (ТБО) США содержится до 41% «особо опасных» ингредиентов, тогда как в Японии лишь 0, 3% (Денисов В.В. и соавт., 2002г.).

Серьезную опасность представляют многие тысячи мест захоронения опасных, в том числе радиоактивных отходов, над которыми построены жилые дома и другие объекты.

Опасность представляют и незахороненные отходы, образовавшиеся на АЗС (автозаправочных станций), радиохимических заводах и исследовательских центрах. Радионуклиды, попадающие в почву, вызывают у живых организмов мутагенные изменения, приводящие к общему ухудшению генофонда многих популяций, включая человека.

Огромные территории в пригородных зонах занимают так называемые неконтролируемые свалки твердых, главным образом, бытовых, отходов, которые являются источниками распространения инфекции птицами и грызунами. Отходы вымываются дождевыми и талыми водами, в результате чего загрязняют поверхностные водоемы и грунтовые воды.

Кроме того, в связи с накоплением в этих свалках взрывоопасного газа метана, происходит их возгорание с последующим загрязнением воздушного бассейна.

Очень опасны попадающие на свалки синтетические отходы, практически не поддающиеся разложению в течение многих и многих лет.

5.5.2. Виды деградации почв

Аридизация суши – сложный и разнообразный комплекс процессов и тенденций уменьшения степени увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экологических систем «почвы ↔ растения». Наблюдающаяся на протяжении ряда лет на обширных территориях Африки, Юго-Восточной и Южной Азии, ряда стран Южной Америки аридизация суши в разной степени ее проявления (от частых засух до полного опустынивания) крайне обостряет проблему продовольствия, кормов, воды, топлива. Угодья, окаймляющие пустыни, не выдерживают нагрузки и сами превращаются в пустыни с глубоким изменением экосистем. Этому способствуют не только примитивное земледелие, нерациональное использование пастбищ, но и беспорядочное использование техники.

Считают, что образование пустынь Ближнего Востока связано с вырубкой лесов и неразумным использованием пастбищ. Учащение засух, усиление недородов, гибель растительности и разрушение почв на значительных территориях связаны между собой, связаны с общей тенденцией аридизации суши и усилены отрицательными последствиями ошибочной деятельности человека.

Нарушение почвенных процессов в результате неправильной эксплуатации почвенного покрова приводит к усиленной эрозии почв. Различают ветровую, водную, техническую и ирригационную эрозии почв. Самая распространенная и наиболее опасная, наносящая наибольший ущерб фондам почв – водная эрозия. Она выражается в разрушении почвы, смыве ее талыми, дождевыми и ливневыми водами. Обычно водная эрозия возникает на наклонных поверхностях. Во время весеннего снеготаяния размыв почвы наблюдается даже при незначительной их кривизне. В первую очередь смываются наиболее плодородные почвы, ее верхние слои. Из-за вызванной человеком ускоренной эрозии ежегодно сносится речной водой до 24*10⁹ тонн земли. Усилению губительного действия водной эрозии способствует уничтожение лесов, особенно на склонах, разрушение дернины, неправильная обработка склонов (продольная вспашка). Смыв почв нередко сопровождается образованием оврагов (рис. 41).

Ирригационная эрозия (разновидность водной эрозии) развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии.

Снос верхних горизонтов почвы под влиянием сильных ветров называется ветровой эрозией. Почва при этом теряет самые мелкие частицы, с которыми выносятся важнейшие для плодородия химические вещества. Способствует ветровой эрозии уничтожение растительности на территории с недостаточной атмосферной увлажненностью, неумеренный выпас скота, сильные ветры. Во время сильных бурь частицы почвы могут уноситься на значительные расстояния.

Разрушение почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники получило название технической эрозии.

Для защиты от водной и ветровой эрозии и одновременно для борьбы с засухой применяются полезащитные древесные и кустарниковые насаждения (ветроломы) из устойчивых к засухе растений.

Рис. 41. Пример водной эрозии почвы

Другой способ – водозадержание и усиление водопоглощения на полях. Это достигается правильной (контуро-ориентированной) обработкой почвы, регулярным внесением навоза, компостов и других удобрений, введением севооборота, разумным ограничением площади посевов пропашных растений и др. В почвах увеличивается содержание гумуса, улучшается структура и гидрофизические свойства. Применяются также и другие методы.

Серьезную проблему для земледелия представляет засоление почв. Почва в нормальных условиях содержит различные соли, в том числе, соли угольной кислоты – Na₂CO₃. Некоторые из них, прежде всего, натриевые соли значительно ухудшают плодородие почвы. В естественных условиях засоление почв происходит через грунтовые воды, насыщенные солями. Если грунтовые воды расположены на небольшой глубине, в жарких или засушливых районах, они поднимаются по почвенным капиллярам и испаряются. На поверхности почвы остаются все растворенные до этого соли. Если грунтовые воды лежат на достаточно большой глубине, то даже в засушливых зонах почва не всегда подвергается засолению.

Наибольшую опасность в земледелии представляет вторичное засоление орошаемых почв. Современные оросительные системы за немногим исключением строятся и функционируют без гидроизоляции. В результате грунтовые воды, поднимаясь вверх (иногда со скоростью 0, 5 – 1 метр и более в год), подтопляют поверхность почвы и при отсутствии хорошего естественного дренажа (свободного от тока грунтовых вод) вызывают заболачивание и засоление земель.

В мире не менее 50% площади орошаемых земель значительно засолено. В результате человечество потеряло многие миллионы ранее плодородных земель.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Природные ресурсы - это важнейшие компоненты окружающей человечество естественной среды, используемые для создания материальных и культурных потребностей общества.

К ним относятся: солнечный свет, вода, воздух, почва, растения, животные, полезные ископаемые и все остальное, что не создано человеком, но без чего он не может существовать ни как живое существо, ни как производитель материальных и культурных ценностей.

Принципы обманчивого благополучия. Первые успехи (или неудачи) в природопользовании могут быть кратковременными: успех мероприятия по преобразованию природы или управлению ею объективно оценивается лишь после выяснения хода и результатов природных цепных реакций в пределах естественного природного цикла (от нескольких лет до десятков лет). К этому времени могут проявиться негативные последствия действий человека, «особенно в далекой перспективе, когда разовьются все природные цепные реакции» («Принцип неопределенности воздействия»).

Существуют неисчерпаемые и исчерпаемые природные ресурсы. Исчерпаемые природные ресурсы подразделяются на возобновляемые (возобновимые) и невозобновляемые (невозобновимые) (рис. 42).

К неисчерпаемым природным ресурсам относятся: солнечная энергия, энергия морских приливов и отливов, энергия земных недр, энергия ветра, текущая вода, атмосферный воздух.

Однако «неисчерпаемые» природные ресурсы являются неисчерпаемыми только относительно наших потребностей и сроков существования («закон ограниченности природных ресурсов»).

Исчерпаемые природные ресурсы - это ресурсы, количество которых неуклонно снижается по мере их добычи или изъятия из природной среды.

Невозобновляемые природные ресурсы - это ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются во много раз медленнее, чем используются человеком. К ним относятся: ископаемое топливо (уголь, нефть), металлическое ископаемое сырье (железо, золото и др.), неметаллическое минеральное сырье (глина, песок, фосфаты и др.).

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ ПЛАНЕТЫ

НЕИСЧЕРПАЕМЫЕ

ИСЧЕРПАЕМЫЕ

Солнечная энергия

Невозобновимые (невозобновляемые)

Возобновимые (возобновляемые)

Чистый воздух

Пресная вода

Плодородная почва

Растения

Животные

Ископаемое топливо (уголь, нефть)

Металлическое минеральное сырье (железо, золото и др.)

Неметаллическое минеральное сырье (глина, песок, фосфаты и др.)

Энергия морских приливов и отливов

Энергия земных недр

Энергия ветра

Текущая вода

Атмосферный воздух

Рис. 42. Классификация природных ресурсов с позиций их исчерпаемости(Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А., 2002)

Возобновляемые природные ресурсы - способны к восстановлению через размножение (животные и растения), или другие циклы (например, выпадение в осадок) за сроки, соизмеримые со сроками их потребления. Это - чистый воздух, пресная вода, плодородная почва, растения, животные). Тем не менее, согласно указанному выше закону, «…все природные ресурсы (и условия) Земли конечны»).

Природные ресурсыклассифицируются также по их использованию на производственные (сельскохозяйственные и промышленные), рекреационные, эстетические, научные и др., или по их заменимости (например, ископаемое топливо можно заменить энергией ветра, Солнца) и незаменимости (например, кислород воздуха для дыхания является незаменимым продуктом).

В результате антропогенных воздействий на литосферу возникли и продолжают развиваться следующие негативные процессы:

- истощение и загрязнение земных недр;

- загрязнение, деградация и снижение плодородия почв;

- изменение рельефа на значительных поверхностях суши;

- отторжение и преобразование земель;

- побуждение чрезвычайных природных явлений;

- возникновение сопряженных изменений в других геосферных оболочках.

Ни один вид человеческой деятельности не оказывает такого масштабного воздействия на почвы и недра как горнодобывающая отрасль (рис. 43-а и 43-б).


Рис. 43-а и 43-б.Добыча полезных ископаемых открытым способом

Из недр Земли извлекаются огромные массы горных пород. Если в средние века люди извлекали из земных недр лишь 18 химических элементов и их соединений, в XVII веке – 25, в XVIII веке – 29, в XIX веке – 47, в начале XX века – 54, во второй половине XX века – более 80 элементов, то в настоящее время (2008 год) используется более 200 видов полезных ископаемых.

Ежегодно из недр Земли извлекается до 100 млрд.т. руды, топлива и, в том числе, 4 млрд.т. нефти и природного газа, 2 млрд.т. угля, хотя используется лишь половина добытого сырья, тогда как остальная его масса идет в отходы и складируется в виде отвалов.

Только в России добывается свыше 15 млрд.т. горных пород. В то же время в хозяйственный оборот вовлекается лишь около 1/3 всего минерального сырья, а на производство готовой продукции расходуется менее 7% добываемых полезных ископаемых.

Такая тенденция – не случайность, а закономерность, наблюдающаяся в соответствии с законом снижения природоемкости готовой продукции: «Удельное содержание природного вещества в усредненной единице общественного продукта исторически неуклонно снижается. Это не означает, что вовлекается меньше природного вещества в процесс производства. Наоборот, его количество увеличивается – выбрасывается до 95-98% потребляемого в производстве природного вещества. Однако, в конечных аналогичных продуктах общественного производства, вероятно, в наши дни усреднено меньше природного вещества, чем в отдаленном прошлом».

В результате происходит неуклонное исчерпание ряда видов сырья и топлива.

Полагают, что запасы нефтина Земле истощатся через 30-60 лет, угля (наибольшие мировые запасы) – через 200-300 лет, горючих сланцев и торфа – тоже в этих пределах. При нынешних темпах добычи свинца, олова, меди их запасов может хватить лишь на 20-30 лет. Расчеты ученых, выполненные по заказу Римского клуба, показали, что в связи с возможностью исчерпания природных ресурсов и чрезмерным загрязнением природной среды к 2030 году возникнет неизбежность нисходящей линии развития общества. Во избежание грядущей катастрофы этот прогноз был учтен при разработке стратегии устойчивого развития, принятой на Международном форуме в Рио-де-Жанейров 1992 году.

Энергетические ресурсы

Энергетические ресурсына Земле подразделяются на первичные и вторичные.

Первичными энергетическими ресурсами называются энергоносители, для получения которых не требуется тех или других энергопроизводящих установок. К первичным энергетическим ресурсам относятся: твердое, жидкое и газообразное топливо, водотоки, воздушные течения и т. д.

К вторичным энергетическим ресурсамотносится неиспользованная часть источников энергии в виде продуктов неполного сгорания угля, нефти, газа и т.д., а также отходящих высокотемпературных газов, нагретой воды, пара.

Первичные энергетические ресурсы(далее источники энергии), как природные ресурсы, подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые, возобновляемые и невозобновляемые (см. рис. 42 выше). Неисчерпаемые источники энергии - это возобновляемые источники. Исчерпаемые источники энергии, как правило, невозобновляемые, но могут быть и возобновляемые (торф, термальные источники энергии).

В свою очередь, невозобновляемые источники энергии могут быть практически неисчерпаемые, например, радиоактивный дейтерий, содержащийся в воде; водород, содержащийся в различных соединениях на Земле (воде, углеводородном топливе).

К возобновляемым источникам энергии относится энергия Солнца, а также явления, связанные с неравномерным нагревом атмосферы и морских вод Земли (энергия ветра, морских волн и течений, разность температур верхних и нижних слоев морских вод).

К возобновляемым источникам энергии относится также энергия, вызванная гравитацией Луны (энергия приливных волн), а также энергия недр Земли. К возобновляемым источникам энергии относится и энергия речных стоков Земли.

Поверхности Земли достигают лучи видимого диапазона, а также часть ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Длинноволновая часть инфракрасного и коротковолновая часть ультрафиолетового излучений задерживаются соответственно парниковыми газами (СО₂, метан и др.) и озоновым экраном (см. разделы 5.3.3 и 5.3.5).

Часть солнечных лучей поглощается листвой растительности Земли, особенно инфракрасного диапазона. Зелёная часть отражается листвой, что и определяет её цвет.

Часть солнечных лучей отражается земной поверхностью. Степень отражения зависит от цвета и фактуры поверхности. Больше отражает белый снег и льды. Способность поверхности отражать солнечные лучи называется альбедо.

Нагретая пропущенными атмосферой лучами Солнца Земля излучает в инфракрасном диапазоне, который не пропускается парниковыми газами, в результате чего нагревается атмосфера Земли. Энергетический баланс Земли - это соотношение между поглощенной и отраженной солнечной энергией.

Невозобновляемые источники энергии содержатся в углеводородном топливе, которое образуется в результате круговорота углерода (газ, уголь, нефть, горючие сланцы), а также возобновляемый торф.

Из всех видов органического топлива наибольшие запасы в недрах Земли принадлежат углю. Как полагают ученые, его запасы при нынешних темпах добычи истощатся через 200-300 лет, запасы нефти- через 30-60 лет, газа - через 50 лет. Наибольшие мировые запасы нефти - на Ближнем Востоке, газа - в России. Около 6% мировых запасов и добычи газа приходятся на такой регион России как Западная Сибирь.

К невозобновляемым источникам энергии относятся также радиоактивные вещества Земли (уран, торий, дейтерий). Наибольшие мировые запасы ископаемого топлива приходятся на радиоактивные вещества. Запасы дейтерия практически неисчерпаемы.

Самым экологически чистым видом углеводородного топлива является газ, а самым экологически опасным - уголь (в России особенно подмосковный), тем не менее, мазут сернистостью 2, 5 - 3% вреднее даже подмосковного угля.

Основными источниками энергии начала 21 века являются газ и нефть, стратегическим - уголь, особенно при дальнейшем развитии и широком применении защитных технологий при его использовании. Широкое применение водородной энергетики и нетрадиционных источников энергии следует ожидать в середине 21 века.

В начале 21 века следует ожидать также дальнейшего развития атомной энергетики. Наиболее развита атомная энергетика во Франции, где ее доля в общей энергетике составляет 75%. Атомные электростанции отличаются экономичностью, экологичностью и безопасностью. Основными загрязнителями АЭСявляются радиоактивные отходы и тепловое загрязнение. Атомные электростанции не поставляют парникового газа СО_2.В ближайшие годы доля электрической энергии, вырабатываемой атомными электростанциями, составит 30% от электрической энергии, вырабатываемой всеми электростанциями России.

6.1.2. Воздействие на окружающую среду различных объектов энергетики

В России на доли тепловых электростанций (ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС) приходится около 70% генерируемых мощностей. Доли атомных электростанций - 16%, гидроэнергетики - 14%.

При работе тепловых электростанций в процессе сжигания углеводородов в атмосферу выбрасываются с отходящими газами такие вещества, как:

- оксиды серы (при работе ТЭСна угле и сернистых мазутах);

- диоксид углерода (при работе ТЭСна любых видах углеводородного топлива);

- оксиды азота (также при работе всех электростанций);

- продукты неполного сгорания (СО, углерод, сажа), характерны для ТЭС, работающих на угле и в незначительной степени - на мазуте и газе;

- пентоксид ванадия (V₂O₅) - при работе на сернистых мазутах.

В целом, на долю ТЭСприходится около 75% выбросов оксидов азота и около 50% оксидов серы от выбросов всеми промышленными установками.

Воздействие на литосферу ТЭС, работающих на угле, оказывается как в процессе добычи и складирования угля, так и при отвале золошлаковых отходов.

Так, при работе крупной ТЭС, работающей на угле, за сутки образуются десятки тысяч тонн золошлаковых отходов.

При строительстве ГЭСнарушается равновесие экосистем региона, связанное с затоплением обширных территорий. Если ТЭСтребует 10-15 га/мВт, то ГЭС в 3-5 раз больше. Искусственные водоёмы мелеют, зацветают, заболачиваются, изменяется в худшую сторону климат прилегающих территорий. Происходит подъем грунтовых вод, заболачиваются сельхозугодья. У плотин гибнет рыба.

Для восстановления загубленных территорий производится рекультивация земель.

К недостаткам ГЭСотносятся также:

- большая материалоёмкость;

- высокая стоимость объектов;

- длительные сроки строительства;

- зависимость выработки электроэнергии на ГЭСот водоносности рек.

Достоинствами ГЭСявляются:

- возобновляемость гидроэнергетических ресурсов;

- низкая себестоимость электроэнергии благодаря низким затратам при эксплуатации (численность персонала на 1 млн. кВт составляет для ГЭС- 320 чел; для ТЭС- 1280 чел; для АЭС- 1870 чел);

- высокая маневренность гидроэнергетического оборудования, что позволяет использовать ГЭСдля покрытия пиковых нагрузок;

- относительно низкие затраты дефицитных материалов (затраты металла на 1 кВт установленной мощности составляют: для ГЭС- 30, АЭС- 80, ТЭС- 50 кг.

В настоящее время в России освоено всего 18% гидроресурсов.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒