Тема 4. Рациональное природопользование.

§ 19 Природные ресурсы. Классификация природных ресурсов.

Природные ресурсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества.

Классификаций природных ресурсов несколько.

По происхождению:

- Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, земельные, почвенные, животного мира) (рис. 6)

- Ресурсы природно-территориальных комплексов (горно-промышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)

Рисунок 6 – Классификация природных ресурсов по происхождению.

По видам хозяйственного использования:

- Ресурсы промышленного производства

- Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)

- Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)

- Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)

По степени заменимости:

- Незаменимые

- Заменимые

По критерию использования:

- Производственные (промышленные, сельскохозяйственные)

- Потенциально-перспективные

- Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории)

Наиболее широко распространенная классификация - по виду исчерпаемости (рис. 7):

- Исчерпаемые

- Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы)

- Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира)

- Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы)

- Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические)

Рисунок 7 – Классификация природных ресурсов по виду исчерпаемости

В настоящее время возникла серьезная проблема сокращения энергоресурсов а так же минерального сырья, в результате нерационального использования человеком природных ресурсов.

§20 Проблема истощения природных ресурсов и альтернативные источники энергии.

Истощение ресурсов идет по нескольким направлениям.

Во-первых, истощаются невозобновимые ископаемые энергоресурсы биогенного происхождения — уголь и нефть, хотя их запасы пока достаточно велики.

В настоящее время соотношение мирового потребления энергоресурсов следующее:

1) нефть – 43%

2) газ – 16%

3) ядерная и гидроэнергия – 15%

4) сгораемые отходы – 14%

5) уголь – 8%

6) другие – 4%

Получается, наибольшая нагрузка по обеспечению энергией населения ложится на традиционные исчерпаемые топливные энергоресурсы. В то время как на долю альтернативных источников энергии приходится порядка 4% всей полученной энергии.

Во-вторых, истощаются такие относительно возобновимые ресурсы, как почва и леса. Почвенный покров планеты страдает от эрозии, в результате которой катастрофически убывает плодородный слой. Катастрофичной в данное время является вырубка тропических лесов, которые являются одним из крупнейших источников кислорода, жизненно важного ресурса нашей планеты, возобновляемого биотой.

Один из самых важных вопросов, связанный с мировыми запасами природных ресурсов – это: на сколько лет хватит человечеству мировых запасов нефти, газа и других полезных ископаемых. К сожалению, точный ответ на этот вопрос никто дать не может. Самые пессимистические прогнозы называют цифру порядка 20 лет для нефти, чуть больше для газа и 200 лет для угля, исходя из разведанных ресурсов и постоянно растущего потребления. Оптимистические прогнозы нацеливают нас еще на несколько десятилетий – до 50 лет для нефти, 70 лет для газа, и до 400 лет для угля, надеясь на еще неразведанные месторождения.

Из всех топливно-энергетических мировых запасов самая большая доля (порядка 60%) приходится на уголь. Разведанные мировые запасы каменного и бурого угля составляют порядка 5 трлн т, из них доказанные запасы – менее 2 трлн т. Доказанные мировые запасы нефти составляют сейчас порядка 140 млрд т. Наибольшая часть из них сосредоточена на Ближнем и Среднем Востоке – на их долю приходится около 64% всех мировых запасов нефти. Разведанные мировые запасы природного газа выросли за последние десятилетия в 1,5 раза и приблизились к цифре в 150 трлн куб км.

Большие надежды ученых всего мира связаны прежде всего с развитием альтернативных источников энергии. Существует несколько направлений в развитии нетрадиционных источников энергии.

1) Ветроэнергетика. Источник – движение воздушных масс. Оборудование - ветрогенераторы. Достоинства: отсутствие влияния на тепловой баланс атмосферы Земли, потребления кислорода, выбросов углекислого газа и других загрязнителей, возможность преобразования в различные виды энергии (механическую, тепловую, элекрическую). Недостатки - низкая плотность энергии, приходящейся на единицy площади ветрового колеса; непредсказуемые изменения скорости ветра в течение суток и сезона, требующие резервирования ветровой станции или аккумулирования произведенной энергии; отрицательное влияние на среду обитания человека и животных, на телевизионную связь и пути сезонной миграции птиц.

2) Гелиоэнергетика. Источник – электромагнитное излучение солнца. Оборудование - солнечный водонагреватель, солнечный коллектор, фотоэлектрические элементы. Достоинства: общедоступность и неисчерпаемость источника; теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно). Недостатки: зависимость от погоды и времени суток, как следствие необходимость аккумуляции энергии.

3) Альтернативная гидроэнергетика. Источник – движение воды в реках и морях. Различают приливные ЭС, волновые ЭС, мини и микро ГЭС (на реках), водопадные ЭС. Достоинства: не нужно добывать, как-либо обрабатывать, транспортировать, использование не дает вредных отходов и выбросов в атмосферу. В некоторых случаях плотины гидростанции позволяют регулировать речной сток, они надежны, просты в эксплуатации (по сравнению с ТЭС и АЭС), дешевы; вода водохранилищ может использоваться в сельском хозяйстве для полива, в них можно разводить рыбу. Недостатки: отчуждаются плодородные пойменные земли, происходит снижение скорости воды в реках, оказывает серьезное отрицательное влияние на ценные породы промысловых рыб, в ряде случаев невозможно строительство из-за неподходящих условий (приливные станции).

4) Геотермальная энергетика. Источник – тепло планеты. Выделяют тепловые и электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле); грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена). Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.

5) Космическая энергетика. Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения.

6) Водородная энергетика - развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Примеры, водородные двигатели, топливные элементы.

7) Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

8) Распределенная энергетика - концепция распределённых энергетических ресурсов подразумевает наличие множества потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, направляя их излишки в общую сеть (электрическую или тепловую). В рамках данной концепции в качестве генераторов энергии выступают когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности, которые позволяют добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии). Использование подобных установок приводит к значительной экономии топлива и финансов. В рамках концепции децентрализованного производства электроэнергии возможно наличие общей сети электроэнергии и системы местных котельных, производящих исключительно тепловую энергию для нужд населённого пункта/предприятия/квартала.