Ограниченность ресурсов биосферы: запасы энергии, ресурсы воды, ресурсы сырья, запасы продуктов питания

 

Министерство образования и науки РФ 
 
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ 
УНИВЕРСИТЕТ

 
Кафедра физико-химической технологии защиты биосферы 
 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 
 
По дисциплине «Промышленная экология» 
 
на тему: «Ограниченность ресурсов биосферы: запасы энергии, ресурсы воды, ресурсы сырья, запасы продуктов питания» 
 

 

                                                                            Выполнила:. 
                                                       Студентка  
                                                     
                                              

                                                                  Срок обучения:  
                                                                              Преподаватель:  

 

Екатеринбург 2013

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Часть ресурсов биосферы, которые на данном уровне развития

производительных сил и изученности могут использоваться для удовлетворения потребностей человеческого общества, приятно называть природными ресурсами. При этом к природным ресурсам также относят некоторые компоненты недр Земли, которые никому, кроме человека, не нужны и даже вредны (нефть, ртуть, уран и др.).

В настоящее время природными ресурсами называют природное сырье и топливо для производства продуктов потребления человека. Важно отметить, что тела и явления природы становятся определенным ресурсом лишь в том случае, если в них возникает потребность. Поэтому объем природных ресурсов меняется в зависимости от района земного шара и стадии социально-экономического развития общества.

Ограниченность ресурсов – это недостаточность имеющихся в распоряжении субъектов природных и трудовых ресурсов, основного капитала для производства благ, способных удовлетворить возрастающие потребности человека и общества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ограниченность ресурсов биосферы

 

 

Вопрос ограниченности ресурсов в современном мире является одним из самых актуальных. Известно, что запасы многих природных ресурсов уже находятся в дефиците, а то, что некоторые сохранились в больших количествах, не означает их нескончаемость. Удовлетворение потребностей общества напрямую зависит от создания благ, а блага в свою очередь требуют всё большего количества ресурсов для их производства. Понятно, что при постоянном увеличении населения земли ресурсы будут ограничиваться, их не будет хватать для удовлетворения всех потребностей. Необходимо ограничить использование ресурсов, потому что в будущем проблема их ограниченности может оказаться неразрешимой и привести к фатальным последствиям.                                                                          Существуют различные прогнозы, касающиеся будущего наших природных ресурсов. Конечно, их следует рассматривать как очень ориентировочные. Но, несомненно, научно-технический прогресс будет продолжаться в направлении поисков более экономных, ресурсосберегающих технологий, что позволит сокращать потребность во многих природных источниках производства.     Деление природных ресурсов на неисчерпаемые и исчерпаемые становится все более условным. Многие виды ресурсов в настоящее время переходят из первой категории во вторую. Сейчас мы задумываемся о возможности исчерпания запасов атмосферного кислорода, а в дальнейшем такой же вопрос может возникнуть о ресурсах солнечной энергии, хотя пока еще поток ее кажется нам практически неисчерпаемым.

При оценке запасов ресурсов среди них выделяют две большие группы - невозобновимые и возобновимые. Первые, практически не восполняются, и их количество постоянно уменьшается по мере использования. К ним относятся земельные ресурсы, ограниченные размерами площади земной

 

 

 

поверхности, минеральные. Возобновимые ресурсы либо способны к самовосстановлению (биологические), либо непрерывно поступают к Земле

извне, либо, находясь в непрерывном круговороте, могут использоваться повторно (вода). Разумеется, возобновимые ресурсы, как и невозобновимые, не бесконечны, но их возобновимая часть может постоянно использоваться.

Ресурсы сырья и энергии

 

 

 Энергия всегда играла и продолжает играть важную роль в жизнедеятельности человеческого общества. Переход человечества к освоению новых видов топлива для получения необходимой для промышленного производства энергии связан с так называемыми «промышленными революциями». Эти промышленные революции, которые человек целиком относит на свой счет, не смогли бы произойти без запасов энергии, законсервированной растениями в ископаемом топливе. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, в торфе и даже нефти. 
   Первая такая промышленная революция, которая в XIX в. полностью преобразовала аграрные страны Европы, а затем и Америки, произошла в результате перехода от древесного топлива к ископаемому угольному. Позже уголь постепенно заменили нефть и природный газ. Потом пришла эра электричества. Открытие электричества оказало огромное влияние на жизнь человечества и содействовало зарождению и росту крупнейших городов мира. 
   Применение нефти и природного газа в сочетании с развитием электроэнергетики, а затем и освоение энергии атома позволили промышленно развитым странам осуществить грандиозные преобразования, итогом которых стало формирование современного облика Земли. 
   Энергия неразрывно связана с повседневной жизнью каждого человека. Проблемы энергетики затрагивают все слои общества. Рассматривая

 

энергию как таковую, весьма важно различать ее виды на определенных стадиях преобразования и использования. 
   Прежде всего, это первичная энергия, которая содержится в первичных природных источниках. В качестве такого источника можно рассматривать

воду, падающую через плотину. Источниками первичной энергии являются также каменный уголь, нефть, природный газ, природный уран. Иногда первичная энергия может выступать в роли конечной энергии, т.е. непосредственно обеспечивающей энергетические нужды потребителя. Одним из источников такой энергии является природный газ. 
   В большинстве случаев первичная энергия преобразуется во вторичную энергию. Примерами источников вторичной энергии служат электричество и бензин. 
   Способы преобразования первичной энергии во вторичную могут быть разными. В одном случае она может преобразовываться на тепловых электростанциях (энергия падающей воды превращается в электрическую) и нефтеперерабатывающих предприятиях, где нефть преобразуется в более удобные виды энергии - бензин, керосин, дизельное топливо, лигроин. В другом случае это может быть атомная электростанция, где используется энергия расщепленного ядра. Необходимо помнить, что при любом преобразовании первичной энергии во вторичную происходят ее потери, так же как и при доставке энергии потребителю. 
   Вторичная энергия в форме конечной энергии используется человеком в свечении электрической лампочки, работе телевизора, компьютера или мотора. 
   Последний этап - превращение конечной энергии в полезную, т.е. в энергию, которая фактически переходит в продукцию или используется в обслуживании. 
   В настоящее время на каждого из живущих на Земле людей приходится около 3 кВт энергии. (Для сравнения: электрокамин с одной спиралью обычно потребляет 1 кВт.) Однако это потребление энергии неодинаково в

 

 

различных районах мира. Наиболее высоко оно в странах Северной Америки и Европы. В развивающихся странах потребление энергии составляет около 500 Вт (1 кВт = 1000 Вт), а промышленно неразвитые страны живут на уровне потребления менее 100 Вт на человека. 
   Основным источником энергии в современном мире является ископаемое

топливо. Оно состоит из остатков растений, произраставших в доисторическую эпоху. Энергия ископаемого топлива заключена в химических связях, которые образовались под воздействием энергии Солнца растениями прошлых эпох при посредстве реакции фотосинтеза. Ископаемое топливо - это главным образом углерод в сочетании с другими элементами. 
   До недавнего времени основным источником ископаемой энергии был уголь. Его образно называют «похороненным солнечным светом». Подавляющая часть угля образовалась 210-280 млн лет назад в так называемый каменноугольный период, когда происходило химическое преобразование гигантских масс отмерших трав и деревьев; 50 лет назад уголь обеспечивал почти все энергетические потребности человечества. Его залежи сосредоточены в основном в странах бывшего СССР, США и Китая. Здесь находится около 88 % известных запасов угля. Считается, что в настоящее время запасы угля в 4 раза превышают количество уже добытого сырья. Подсчитано, что мировые залежи каменного угля обладают энергетическим потенциалом, в 25 раз превосходящим нефтяной. Сейчас уголь покрывает мировые потребности в энергии примерно на 30 %. Если предположить, что человечество откажется от всех других источников энергии и будет использовать только каменный уголь, то его хватит еще примерно на 200 лет. 
   По мнению специалистов, в будущем широкое применение угля будет связано с его газификацией - получением топлива в виде синтетического метана и синтетической нефти. Это в значительной мере повысит конкурентоспособность угля как заменителя нефти и природного газа. 
   Наилучшим видом ископаемого топлива является нефть. Однако ее

 

запасы постепенно уменьшаются. В настоящее время в мире уже использована треть известных и доступных для добычи запасов нефти, а в США - половина. 
   Более долгое будущее, нежели нефть, вероятно, будет иметь природный газ. До настоящего времени было использовано примерно около 40 %

известных его запасов. Согласно подсчетам, энергоэквивалент подтвержденных запасов газа составляет примерно 2/3 запасов нефти. Поскольку в настоящее время нефти потребляется примерно в 2,5 раза больше, чем газа, то последнего должно хватить на значительно больший период времени. Прогнозируется, что максимальный уровень мировой добычи газа будет достигнут в 2030 г. 
   Еще одним источником энергии являются горючие сланцы и битуминозные пески. Добываемая нефть может представлять собой не жидкость, а довольно вязкую массу. В этом случае порода именуется битуминозным песком. Если же нефть смешана с мелкими частицами, которые лишают ее текучести, то такая порода носит название горючих сланцев. Месторождения горючих сланцев преимущественно сосредоточены в Северной Америке (70 %) и в Латинской Америке (25 %). Битуминозные пески обнаружены в Канаде, Южной Америке, Сибири и Нигерии. Их запасы приближаются к запасам природного газа. Получаемое из них топливо сравнительно дорогое, поскольку и сланцы, и пески требуют предварительной термической обработки. Прогнозируется, что максимум добычи этого ископаемого топлива будет приходиться на 2010 г.

В то же время на Землю постоянно поступают потоки энергии из космоса и от Солнца, которая фактически никак не используется. За исключением крайне незначительных количеств (0,06 %), утилизируемых живыми организмами, она "бесполезно" рассеивается в пространстве.

Если бы были найдены способы использования хотя бы незначительной части солнечной энергии, поступающей на Землю в количестве 178 ТВт/год (или 3,9 • 1024 Дж/год), которое эквивалентно сжиганию 8,6 • 1013 т сырой нефти, проблема была бы решена раз и

 

навсегда. Опасность возникновения экологического кризиса по крайней мере по этой причине была бы снята. В таком случае для покрытия годовой потребности в энергии достаточно было бы утилизировать солнечное излучение, падающее на 0,1 % площади суши даже при КПД установок 10

%. Если удалось бы собрать  энергию Солнца, приходящуюся только  на пустыни, ее количество составило  бы свыше 4,5 • 1020 Дж/год.

К сожалению, исследования в этой области во всех странах находятся в зачаточном состоянии, так как на них выделяют не более 4 % средств, отпускаемых правительствами на исследования в области энергетики. Существующие сегодня ветросиловые и солнечные установки – всего лишь примитивный прообраз генераторов будущего. Современная наука и техника предпочитают движение по хорошо накатанному пути утилизации энергосодержащих ископаемых отходов жизнедеятельности биосферы минувших эпох, не учитывая, что их запасы конечны и уже вполне ощутимы негативные последствия этого направления развития энергетики.

Например, в России в настоящее время государственная политика в области энергосбережения основана на приоритете эффективного использования энергетических ресурсов и осуществлении государственного надзора за этим процессом. Государство настаивает на обязательности учета юридическими лицами производимых или расходуемых ими энергетических ресурсов, а также учета физическими лицами получаемых ими энергетических ресурсов. В государственные стандарты на оборудование, материалы и конструкции, транспортные средства включены показатели их энергоэффективности. Важным направлением является сертификация энергопотребляющего, энергосберегающего и диагностического оборудования, материалов, конструкций, транспортных средств и, конечно, энергетических ресурсов. Все это базируется на сочетании интересов потребителей, поставщиков и производителей энергетических ресурсов, а также на заинтересованности юридических лиц в эффективном использовании энергетических ресурсов. При этом, даже на примере среднего Урала, ежегодно в области

 

расходуется 25–30 миллионов тонн условного топлива (т у.т.), а нерационально используется примерно 9 миллионов т у.т. Получается, что в основном нерационально расходуются именно привозные топливно-энергетические ресурсы (ТЭР). При этом около 3 миллионов т у.т. можно сократить за счет организационных мероприятий. Большинство планов по энергосбережению преследуют именно эту цель, но пока не могут ее добиться.  
    Также примером нерационального использования полезных ископаемых может служить открытый карьер по добыче угля под Ангреном. Кроме того, на ранее разработанных месторождениях цветных металлов Ингичка, Куйташ, Калкамар, Кургашин потери при добыче и обогащении руды достигли 20-30%. На Алмалыкском  горнометаллургическом комбинате несколько лет тому назад из обрабатываемой руды не полностью выплавлялись такие сопутствующие компоненты, как молибден, ртуть, свинец. В последние годы, благодаря переходу к комплексному освоению месторождений полезных ископаемых, степень непроизводственных потерь значительно снизилась, но до полной рационализации ещё далеко.

    Лесные ресурсы  России составляют пятую частью лесных ресурсов планеты. Общий запас древесины в лесах России составляет 80 млрд.куб. метров. Экологически безопасное развитие экономики и общества во многом зависит от уровня сохранности и полноты реализации богатейшего потенциала биологических ресурсов. Но леса в России постоянно страдают от пожаров и поражения  вредными насекомыми и болезнями растений, что является в основном следствием низкой технической оснащенности и ограниченного финансирования государственной службы охраны лесов. Объемы лесовосстановительных работ за последние годы сокращены и в ряде регионов уже не соответствуют лесохозяйственным и экологическим нормативам.  
     Также, с  переходом к рыночным отношениям значительно увеличилось число лесопользователей, что в ряде мест привело к росту нарушений лесного и природоохранного законодательства при пользовании лесами. 

   

      Принципиально важным свойством биологических ресурсов является их способность к самовоспроизводству. Однако в результате постоянно усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду и чрезмерной эксплуатации сырьевой потенциал биологических ресурсов сокращается, а популяции многих видов растений и животных деградируют

и находятся под угрозой исчезновения. Поэтому для организации рационального использования биологических ресурсов необходимо прежде всего обеспечивать экологически обоснованные лимиты их эксплуатации (изъятия), при которых исключаются истощение и утрата способности биоресурсов к самовоспроизводству.  К тому же цены за лесные ресурсы крайне низкие в России, поэтому леса вырубаются и не считаются большой ценностью. Но вырубив все лесное богатство, мы рискуем потерять огромные деньги на закупку древесины в других странах, а также уничтожить естественный очиститель воздуха. 

Ресурсы воды

 

 

 

 Вода занимает особое положение среди природных ресурсов. Она жизненно необходима человечеству, и с первого взгляда кажется, что этот ресурс неисчерпаем. Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км3, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока. В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками