Лекция 2

Лекция 2: Качество окружающей среды.

 1. Природные ресурсы. Классификация  природных  ресурсов.

Природные ресурсы - часть ресурсов биосферы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут использоваться для удовлетворения потребностей человеческого общества. При этом к природным ресурсам также относят некоторые компоненты недр Земли, которые никаким существам, кроме человека не нужны и даже вредны (нефть, ртуть, уран и др.).

Важно отметить, что тела и явления природы становятся определённым ресурсом лишь в том случае, если в них возникает потребность. Поэтому объём природных ресурсов меняется в зависимости от района земного шара и стадии социально-экономического развития общества. Так, в первобытнообщинном обществе потребности человека и его возможности по их удовлетворению путём использования природных богатств были исключительно скромными и не выходили за рамки охоты, рыбной ловли и собирательства.

C другой стороны, потребности общества изменяются по мере появления и развития технических возможностей освоения природных богатств. Например, нефть была известна как горючее вещество ещё за 600 лет до н.э., но в качестве сырья для топлива в промышленных масштабах её стали использовать лишь в середине XIX в. Именно с тех пор нефть превратилась в реально доступный энергетический природный ресурс, значение которого неуклонно возрастало. До середины нашего столетия нефть, залегающая в донных отло­же­ниях шельфа Мирового океана, не считалась ресурсом, ибо уро­вень развития техники не позволял производить её добычу на шель­фе. Лишь в 1940-х годах впервые на акваториях (озеро Маракайбо в Венесуэле, Каспийское море в СССР) нефть начала разрабатываться в промышленных масштабах, и нефтяные залежи мелководных зон морей и океанов приобрели ресурсное значение.

Разработаны и применяются несколько классификаций природных ресурсов.

В зависимости от технического и технологического совершенства процессов извлечения и переработки природных ресурсов, экономической рентабельности, а также с учётом сведений об объёмах природного сырья  выделяют две категории природно-ресурсных запасов.

Доступные (доказанные или реальные) запасы – объемы природного ресурса, выявленные современными методами разведки, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.

Потенциальные (общие) ресурсы – ресурсы, помимо доступных, установленные на основе теоретических расчетов и обследований, включая те, которые в настоящее время нельзя освоить по техническим или экономическим соображениям. Например, залежи бурого угля на больших глубинах, запасы пресной воды в ледниках. Кроме того, потребности в природном ресурсе могут полностью блокироваться технологической невозможностью их освоения в наши дни, например, производство энергии на основе управляемого термоядерного синтеза. Поэтому потенциальные ресурсы образно называют «ресурсами будущего».

Для полезных ископаемых соотношение между неизвестными, но предполагаемыми ресурсами (Н), потенциальными (П), реально разведанными (Р) и доступными  (Д)  ресурсами выражается формулой

Н  >  П  >  Р  >  Д

С развитием научно-технического прогресса потенциальные ресурсы переходят в категорию  доступных.

В зависимости от отнесения к тому или иному сектору материального использования природные ресурсы подразделяют на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства. Ресурсы промышленного производства включают в себя все виды сырья, используемого промышленностью, и, в свою очередь, их подразделяют на энергетические (горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биоконверсионная энергия, ядерная энергия) и неэнергетические (ресурсы металлургии, химии и нефтехимии, лесопереработки и т.п.).

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы - это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. сюда относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.

Минеральные ресурсы - это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы, и нерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т. д.), или используются как строительные материалы. Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях, для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетические ресурсы - совокупность энергии Солнца и космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Еще один признак, по которому классифицируют ресурсы - по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы:

- земельный фонд - все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т. п.), мировой земельный фонд - 13,4 млрд га;

- лесной фонд - часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенные для ведения сельского хозяйства и организации природных особо охраняемых территорий; он является частью биологических ресурсов;

- водные ресурсы - количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды);

- гидроэнергетические ресурсы, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.;

- ресурсы фауны - количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия;

- полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) – природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.). На рис. 2.1 приводится схема классификации ресурсов по степени истощаемости.

Рис.2.1. Классификация природных ресурсов

 

Неисчерпаемые ресурсы - непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах.

Исчерпаемые ресурсы имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться, если есть к этому естественные возможности или даже с помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья диких животных и т. п). Однако очень важная группа ресурсов невозобновима. К ним относятся такие реликты древних биосфер, как топливо и железная руда, а также ряд руд металлов внутриземного (эндогенного) происхождения. Все они имеют ограниченные запасы в литосфере. Эти ресурсы конечны и не возобновляются.

Неистощимость ресурса подразумевает его бесконечность, хотя бы в сравнении с потребностями в нём. Так, условно неисчерпаемым ресурсом для первобытных людей была, например, территория Земли. Однако, поскольку сегодня численность человечества растёт безумно опасными темпами, а планета имеет совершенно конкретные конечные размеры, то возникли два очевидных ограничения:

- на ограниченной в целом Земле не может быть ничего бесконечного (часть не может быть больше целого), а следовательно, для человека нет неисчерпаемых природных ресурсов;

- экспоненциально растущая часть планеты - человечество со своими постоянно увеличивающимися потребностями легко исчерпывает ресурсы любой ёмкости.

Ресурсы, которые иногда ещё кажутся неисчерпаемыми (например, поток солнечной энергии и иные мощные природные явления) по сравнению с энергопотреблением человечества (разница действительно велика) оказываются в действительности резко ограниченными из-за лимитов потребления.

Это весьма условное деление. Границы между категориями ресурсов размыты и относительны с точки зрения времени. Например, минеральные ресурсы и почвы продолжают создаваться и эволюционировать и в наше время, но скорость их формирования несравнимо меньше скорости их потребления. Вода, в целом возобновимый ресурс, может быть при определенных обстоятельствах невозобновимым ресурсом.

В настоящее время человечеству доступны климатические и космические ресурсы, ресурсы Мирового океана и континентов. Постоянно растет количественное их потребление, растет их «ассортимент», зачастую без учета ресурсообеспеченности.

Ресурсообеспеченность - это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо количеством лет, на которое должно хватить данного ресурса, либо его запасами из расчета на душу населения. На показатели ресурсообеспеченности прежде всего влияет богатство или бедность территории природными ресурсами. Но не меньшее значение имеют и масштабы их потребления (например, добыча полезных ископаемых), поэтому само понятие ресурсообеспеченность является социально-экономическим. Таким образом, о ресурсообеспеченности нельзя судить только по размерам запасов, а надо учитывать интенсивность извлечения (потребления их обществом).

Потребление природных ресурсов обусловлено прежде всего тем, что человек, стремясь «снять» влияние лимитирующих природных факторов, для того чтобы выжить и победить в конкурентной борьбе, начал создавать свои антропогенные экосистемы.

Индустриализация резко увеличила добычу и использование полезных ископаемых. Производство стали в мире с начала ХХ века увеличилось более чем в 70 раз, нефти в 130 раз, алюминия более чем в 1700 раз. Этот интенсивный рост связан главным образом с увеличением доходов на душу населения и повышением уровня потребления в богатых странах, и только во вторую очередь с ростом численности населения и потреблением в менее развитых странах, потому что в последних более двух третей семейных доходов идет на питание.

Рост добычи полезных ископаемых в мире приводит к возникновению геоэкологических проблем, связанных: а) с возможным глобальным кризисом вследствие нехватки тех или иных минеральных ресурсов, и б) с включением новых, антропогенных потоков в глобальные циклы вещества и энергии, что значительно изменяет системы жизнеобеспечения экосферы. 

Суммарная добыча большинства полезных ископаемых за текущие десятилетия намного превысила разведанные запасы к началу этого периода. Тем не менее запасы почти всех полезных ископаемых за это время выросли благодаря геологической разведке, которая обеспечивает перевод полезных ископаемых из категории ресурсов (то есть материалов, имеющихся в земной коре) в категорию резервов, по западной терминологии, или запасов, по российской терминологии. Резервы (запасы) - это часть минеральных ресурсов, технологически доступных и экономически целесообразных для добычи. Например, производство железа в мире за 1950-1980 гг. составило 11 млрд. тонн, но запасы железа выросли за это время с 19 млрд. т до 93 млрд. т.

Похоже, что скорость прироста разведанных запасов полезных ископаемых растет быстрее, чем их добыча. За последние 20-30 лет, как запасы, так и отношение запасов к ресурсам в мире увеличились. Лишь очень немногие ископаемые обнаруживают уменьшение запасов, то есть превышение скорости их добычи над скоростью прироста запасов. Цены на мировом рынке на минеральное сырье в основном снижаются, что также указывает на изобилие этих товаров, хотя это и не единственный фактор, определяющий цену сырьевых ресурсов. 

При современном уровне добычи разведанных запасов цинка, свинца, ртути хватит на 20 лет, нефти будет достаточно на 40 лет, железа, угля, алюминия - более чем на 100 лет, причем эти цифры имеют тенденцию к возрастанию. Последнее обстоятельство позволяет надеяться, что в целом дефицит минеральных ресурсов не станет в ближайшие десятилетия основной причиной глобального геоэкологического кризиса.

 

2. Понятие загрязнения окружающей среды. Виды загрязнений.

Загрязнение окружающей природной среды - это внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная система разрушается или снижается ее продуктивность.

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в предельных количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации, естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

По своей сути загрязнение является нежелательной потерей веществ, энергии, труда и средств, используемых при добыче и заготовке сырья и материалов, которые превращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере. Загрязнение становится причиной необратимого разрушения экологических систем, воздействует на глобальные физико-химические параметры среды; в результате загрязнения происходит потеря плодородных земель, падает продуктивность экологических систем; из-за загрязнения непосредственно или опосредованно ухудшается физическое и моральное состояние человека.

В соответствии с материалами Международной конвенции об оценке воздействия на окружающую среду (1991) к экологически опасным отнесены следующие виды производств и объектов:

 - атомная промышленность (установки, предназначенные для производства обогащенного ядерного топлива, регенерации отработанного ядерного топлива или сбора, удаления и переработки радиоактивных отходов);

 - энергетика (атомная, гидравлические и тепловые электростанции, крупные установки для сжигания топлива);

 - черная и цветная металлургия (установки для доменного и мартеновского производств, предприятия черной и цветной металлургии, машиностроительные и машинообрабатывающие предприятия);

 - нефтехимия, нефте- и газопереработка;

 - химическая промышленность (химические комбинаты, производство асбеста, стекла, минеральных удобрений, пестицидов и др.);

 - добыча полезных ископаемых (включая нефть, газ);

 - транспортировка нефти и газа, продуктов их переработки;

 - производство целлюлозы, бумаги, картона;

 - транспортировка, хранение, утилизация и захоронение токсичных и ядовитых отходов;

 -  транспортировка, хранение, транспортировка и уничтожение боеприпасов, взрывчатых веществ и ракетного топлива;

 - крупные склады для хранения нефтяных, нефтехимических, химических продуктов и пестицидов;

 - строительство дорог, автострад, трасс для железных дорог дальнего сообщения, аэропортов с длиной посадочной полосы более 2 км;

 - сельскохозяйственные объекты;

 - крупные водозаборы поверхностных и подземных вод;

 - крупные плотины и водохранилища, вырубка лесов на больших площадях;

 - легкая промышленность (фабрики по очистке, отбеливанию шерсти, кожевенные заводы, красильные фабрики).

Основным показателем, характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду, являются предельно допустимая концентрация (ПДК). С позиции экологии предельно допустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды, при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.

Ингредиенты загрязнения - это тысячи химических соединений, особенно металлы или их оксиды, токсичные вещества, аэрозоли. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в практике в настоящее время используется до 500 тыс. химических соединений. При этом около 40 тыс. соединений обладают весьма вредными для живых организмов свойствами, а 12 тыс. - токсичны.

Наиболее распространенные загрязнители - зола и пыль различного состава, оксиды цветных и черных металлов, различные соединения серы, азота, фтора, хлора, радиоактивные газы, аэрозоли и т.п.

Загрязняющие природную среду вещества подразделяются по их агрегатному состоянию на четыре класса: твердые, жидкие, газообразные и смешанные.

 

Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений:

1. ингредиентное загрязнение, или внесение химических веществ, которые количественно или качественно чужды естественным экосистемам: продукты сгорания ископаемого топлива, отходы химических производств, шахтные отвалы и терриконы, отходы металлургии, пестициды и удобрения, аварийные сбросы в акваториях, нефтедобыча и нефтепереработка, бытовые стоки и мусор, микробиологические препараты, отходы пищевой промышленности, отходы животноводческих ферм;

2. параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, световое, радиоактивное, электромагнитное, информационное);

3. биотическое загрязнение, которое заключается в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов, населяющих сообщество: комплексный фактор беспокойства, нарушение баланса популяции, случайная и направленная интродукция, и акклиматизация видов, нерегулируемый сбор, отлов, отстрел, браконьерство, перепромысел;

4. ландшафтное загрязнение (стация – место обитания популяции), изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, связанном с оптимизацией природы в интересах человека: вырубка лесных насаждений, зарегулирование водотоков, карьерная разработка ископаемых, дорожное строительство, эрозия почв, осушение земель, урбанизация, лесные и степные пожары и др.

 

По масштабам воздействия различают загрязнение:

1. локальное – характерно для городов, крупных промышленных и транспортных предприятий, районов добычи полезных ископаемых, животноводческих комплексов;

2. региональное – охватывает значительные территории и акватории как результат влияния крупных промышленных районов;

3. глобальное – распространяется на большие расстояния от места возникновения и оказывает неблагоприятное воздействие на крупные регионы, вплоть до общепланетарного влияния.

 

Загрязнения окружающей среды подразделяются на:

природные, вызванные какими-либо естественными явлениями, обычно катастрофическими (наводнения, извержения вулканов, селевые потоки и т.п.);

антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.

 

Среди антропогенных выделяют следующие загрязнения:

• биологическое - случайное или в результате деятельности человека;

• микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микробов, связанное с массовым их распространением на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека;

• механическое - засорение среды агентами, оказывающими механическое воздействие без физико-химических последствий;

• химическое - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается или понижается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ за рассматриваемый период времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или находящихся в концентрациях, превышающих ПДК;

• физическое - изменение естественного физического состояния среды. Последнее подразделяется на:

- тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, воды и отходящих газов;

- световое - нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных;

- шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня;

- электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах;

• радиоактивное, связанное с повышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

 

Для определения загрязнения окружающей среды используют химические, физические, физико-химические и биологические методы оценки.

Антропогенные источники загрязнения весьма разнообразны. Среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, непременно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней, сорняков.