Общая характеристика природных ресурсов, классификация
Вариант 7.
Общая характеристика природных ресурсов, классификация.
Природные ресурсы – это те единицы и системы (неживой и живой природы), которые используются человечеством для обеспечения своей жизнедеятельности, а также для удовлетворения своих материальных или культурных потребностей. Человеческая цивилизация уже давно использует природу в своих целях, и чем выше степень распространения технократии, тем больше требуется природных ресурсов. Также на потребление они влияют и демографические особенности: большее количество людей требуют большего расхода природных элементов и систем.
Классификация природных ресурсов по происхождению.
-Природные компоненты. Сюда входят компоненты животного происхождения, растительного и почвенного, а также водные ресурсы, минеральные и климатические.
-Природно-территориальные (комплексы). Они отличаются сложной структурой элементов: водохозяйственный и горно-промышленный комплексы.
В данном разделе происхождение природных ресурсов разделяется на 2 вида: одиночные компоненты отделяются от комплекса элементов.
Классификация природных ресурсов по видам хозяйственного применения.
Сюда входят ресурсы для использования в сельском хозяйстве либо промышленности. В первом случае используются воды для орошения полей, земля для выращивания растительных ресурсов или размещения животных. То есть к сельскохозяйственным ресурсам относят земельные, растительные и климатические.
Для промышленного производства используются как энергетические (горючие ископаемые), так и неэнергетические ресурсы (водные, лесные, земельные, минеральные).
Классификация природных ресурсов по истощаемости
Здесь выделяются три категории:
-возобновляемые;
- не полностью возобновляемые;
-не возобновляемые.
К не возобновляемым природным ресурсам относится нефть, земля и минералы. В настоящее время ученые работают над методами решения этой проблемы, однако искоренить ее полностью на современном этапе не представляется возможным.
Таким образом, исходя из общей классификации, можно сделать вывод, что характеристика природных ресурсов зависит в первую очередь от того, для удовлетворения какой деятельности она создана: так, производственные цели подразумевают оценку сырья, которое можно использовать для производства. Для научной классификации природных ресурсов характерно обобщенное разделение ресурсов с широким охватом: начиная от атмосферы и заканчивая грунтовыми водами. Хозяйственная классификация акцентирует внимание на растительных, водных, земельных и животных ресурсах. Однако существует один параметр, объединяющий все виды классификации: потенциал, который включает в себя дальность перспективы использования того или иного ресурса.
Экологически принципы рационального природопользования.
Принцип оптимизации природопользования заключается в принятии наиболее целесообразных решений в использовании природных ресурсов и природных систем на основе одновременного экологического и экономического подхода, прогноза развития различных отраслей и географических регионов. В соответствии с этим принципом целесообразным является перемещение некоторых лесоперерабатывающих предприятий в восточные районы страны, ближе к запасам сырья, что снижает нагрузку на истощённые запасы древесины в европейской части РФ. Открытые карьерные способы разработки полезных ископаемых имеют ряд преимуществ перед шахтной добычей по степе ни максимального использования сырья, но приводят к утрате плодородных почв. Оптимальным при этом является сочетание открытых разработок с рекультивацией земель и восстановлением их плодородия.
Принцип опережения темпов заготовки и добычи сырья темпами выхода полезной продукции основан на снижении количества образующихся отходов в процессе производства, т. е. на более полном использовании одного и того же количества исходного сырья. Он предполагает прирост продукции не за счёт вовлечения в использование новых масс природных ресурсов, а за счёт более полного их использования путём ресурсосбережения и совершенствования технологических процессов.
Принцип гармонизации отношений природы и производства решается на создании и эксплуатации при родно-технических, геотехнических или эколого-экономических систем, представляющих собой совокупность какого-либо производства и взаимодействующих с ним элементов природной среды, и обеспечивающих, с одной стороны, высокие производственные показатели, а с другой - поддержание в зоне своего влияния благоприятной экологической обстановки, максимально возможное сохранение и воспроизводство естественных ресурсов. В таких системах предусматривается прогнозирование нежелательных, и опасных ситуаций, а также реализация мер по их предотвращению. Система имеет службу управления, задачей ко торой является своевременное выявление возможных вредных воздействий и внесение необходимых коррективов в тот или иной компонент системы (производство или окружающую среду). Если обнаружено ухудшение состояния окружающей пред приятие природной среды, служба управления принимает решение о необходимости остановить производственный процесс, уменьшив при этом объёмы выбросов и сбросов.
Своевременное и точное обнаружение опасных ситуаций достигается непрерывным сбором информации о состоянии окружающей среды с помощью наблюдений за ее изменениями, вызванными антропогенными причинами, что позволяет прогнозировать их развитие. Такие системы носят название м о н и т о р и н г а (от греческого «монитор» - вперёдсмотрящий). Самые простые функции этих систем заключаются в контроле загрязнения воздуха, воды, почвы, в наблюдениях за состоянием живых организмов, а непосредственно на предприятии - в контроле стоков и пылегазовых выбросов. Получаемая информация анализируется руководством предприятия, принимающим необходимые технические решения.
Принцип комплексного
использования природных ресурсов и концентрации
производства заключается в том, что на базе
имеющихся в данном экономическом районе
сырьевых и энергетических ресурсов создаются
территориально-
Отходы и окружающая среда, регенерация отходов.
Растущее количество отходов и нехватка средств их переработки характерны для многих городов. Проблема утилизации отходов усугубляется в основном потому, что большая часть товаров народного потребления обречена на кратковременную службу человеку. Проблема бытовых отходов затрагивает не только большие, но и малые города.
Такая проблема как переработка отходов в настоящее время является чрезвычайно актуальной. А значительную часть промышленных отходов составляют производные нефти. Поскольку предприятия разных отраслей (химической, металлургической, машиностроительной, судостроительной и др.) потребляют нефтепродукты в виде консистентных смазок, топлива, смазочных масел и промывочных жидкостей, именно они и являются основными источниками нефтесодержащих отходов, в том числе шламов и сточных вод с содержанием нефтепродуктов.
По статистике около 65% от всех потерь нефтепродуктов приходится именно на долю отработанных масел. Хотя, даже несмотря на то, что различные масла в процессе эксплуатации, соприкасаясь с металлами, пылью воздухом и подвергаясь действию сильных температур и давления, все же сохраняют около 80% ценных углеводородов. Поэтому в данном случае целесообразной видится регенерация отходов нефтепродуктов.
Что дает регенерация отходов?
Регенерация отходов представляет собой комплекс действий, направленных на восстановление отходов до уровня вторичного сырья. Если отказаться от регенерации, например, нефтепродуктов, то большая часть таких отходов сжигается, чем неоправданно загрязняет атмосферу. Неоправданно – потому что этого можно избежать, если осознать, насколько необходима и, к тому же, выгодна регенерация отходов. Благодаря регенерации можно многократно использовать сырье и одновременно сохранять местные ресурсы производства смазочных масел.
Что предприятие получает от регенерации отходов? Прежде всего, это значительная экономия – материальная и, как уже говорилось, ресурсная. В процессе регенерации отходов вредные вещества не попадают в атмосферу, что является большим плюсом, потому что сегодня атмосфера и без того сильно загрязнена.
Процесс регенерации отходов состоит в очистке от того, что с ними соприкасалось в течение использования. Например, отработанные масла, как правило, очищаются от воды и всевозможных механических примесей. Кроме того, отработанное масло осветляется: для этого из его состава удаляются продукты старения. Итак, регенерация отходов нефтепродуктов предполагает максимальную очистку от механических примесей и воды, что позволяет вернуть в прямое использование до 95% продукта.
Альтернативные источники энергии.
Все большую популярность в мире приобретают альтернативные источники энергии. Их преимущество заключается в возобновимости энергетических ресурсов. К таким источникам можно отнести:
энергию солнца,
энергию ветра,
энергию приливов,
глубинное тепло Земли,
топливо из биомассы.
Уже построены гелиостанции в США (Калифорнии). Они имеют экономические показатели, не уступающие станциям других типов. В ряде стран созданы геотермальные станции - в США (станция Гейзерс в США имеет мощность 1 млн. кВт), России, на Филиппинах и в Италии; приливные - во Франции, Канаде, России и КНР; ветровые - в США и Дании. 1
Созданием топлива из биомасс активно занимаются практически во всем мире и даже есть страны, которые уже перешли на этот вид топлива в определенной мере (в Финляндии потребности в горючем уже на 20% удовлетворяются за счет биотоплива, а лидирует в ЕС по использованию биомассы в качестве источника энергии Германия). Конечно, надо понимать, что на то, чтобы полностью заменить ту же нефть (применение) биотопливом должен пройти определенный срок. А пока необходимо проводить дальнейшие исследования в этой области. Но уже сейчас можно увидеть основные преимущества биодизельного топлива:
в выхлопе гораздо меньше токсичных отходов, сажи (на 50%) и выбросов СО и СО2;
оно дешевле нефтепродуктов;
может использоваться как в чистом виде, так и в смеси с привычным топливом;
в смеси пригодно для любого дизельного двигателя практически без переделки;
само по себе значительно безопаснее для окружающей среды, чем обычное топливо (менее токсично, чем обычная поваренная соль);
легко разлагается микроорганизмами (на 90% за 3 недели);
продлевает жизнь двигателя (не образуется нагар в цилиндрах);
не имеет неприятного запаха.
Кроме того, к альтернативным источникам энергии многие люди также относят и атомную энергетику. Атомная энергетика (как и биотопливо) является наиболее передовым видом энергии. Например, Западная Европа лидирует по его развитию.
Известно, что работа АЭС почти не вредит природе - их выбросы нулевые (в противовес ТЭС отравляют атмосферу миллионами тонн ядовитых выбросов). Но с этим видом энергии еще неизвестно пока.
Дело в том, что вероятны возможности аварий и до сих пор не решена проблема захоронения отходов атомных электростанций. 2
Отныне наше будущее в наших руках и от нас зависит, сможем ли мы изменить сложившуюся ситуацию в лучшую сторону.
Солнечная энергия
Часто говорят, что новое - хорошо забытое старое. Как ни странно, к солнечной тепловой энергии эти слова тоже относятся. Раскопки археологов показали, что в стенах бань и некоторых других построек Древнего Рима были проложены каналы, по которым проходил теплый воздух от нагреваемой солнечным излучением части зданий и создавал комфортную температуру во всех помещениях. 1
Хотя многие из нас этого и не подозревают, способ получения электроэнергии из солнечного света известен более ста лет. Явление фотоэлектричества впервые наблюдал Эдмон Беккерель в 1839г. Проводя серию экспериментов по электричеству, он погрузил 2 металлических электрода в проводящий раствор и подвергал установку воздействию солнечного света. Между электродами возникло небольшое электрическое напряжение. Появление в начале 50-х годов солнечных элементов, разработанных в лаборатории Белла, произвело революцию в электронной промышленности. Космическая индустрия была бы без них практически беспомощна. Легкие солнечные генераторы энергии позволили совершенно по-иному подойти к проблеме создания искусственных спутников Земли. Кроме того, солнечная энергия может использоваться в солнечных домах.
Солнечные установки могут быть предназначены для отопления и горячего водоснабжения жилых домов. Солнечные энергетические установки способны сэкономить дорогостоящее минеральное топливо, благодаря разумному использованию энергии солнечного излучения.
Представление о солнечном доме (доме, в котором теплохладоснабжение и горячее водоснабжение, осуществляемое при помощи солнечной энергии) стало широко известно. Наверное, самым идеальным примером такого дома является традиционный японский дом. Что летом, что зимой там всегда вполне приемлемая температура для проживания. Но настоящих солнечных домов, где полностью отработана система отопления и охлаждения, еще сравнительно немного, и сделать их экономически оправданными совсем
не просто. Однако очевиден тот факт, что природных запасов нефти и угля на земном шаре не хватит на длительный срок и дальнейшая техническая программа неразрывно связана с необходимостью экономии энергии.
В конце 80-х годов наиболее распространенными предметами личного обихода, в которых использовалась солнечная энергия, были "солнечные кухни". Даже существовали специальные портативные солнечные кухни, которые можно было брать с собой в морское путешествие или в экскурсию в горы (производили Франция, Швейцария). В это же время в Японии были созданы электрические панели, солнечные фотоаппараты, радиоприемники, портативные солнечные батареи, "солнечные светильники.
В префектуре Агава, в городе Нои появилась солнечная тепловая электростанция, производящая электроэнергию.
Известно, что еще в 1979г. легкий одноместный самолет, оснащенный солнечными батареями, который назывался "Солар Челленджер" и был изготовлен в США, благополучно пересек морской пролив между Францией и Англией, Кроме того, на электрическом автомобиле с солнечными батареями был совершен автопробег через весь материк Австралии.
Ветровая энергия
…он слишком непостоянен и не поддается контролю
К. Маркс (о ветре)
Впервые энергия ветра была использована, по-видимому, для передвижения парусных судов, а позднее - для подъема воды и размола зерна. Считается, что в Китае, Японии и Тибете первые ветряные двигатели были построены более 2 тысяч лет назад. Древние вавилоняне использовали их для осушения болот. В Египте и на Ближнем Востоке строили ветряные водоподъемники и мельницы. 1
Но толком ветряной энергией стали заниматься гораздо позже. В России этот вид энергии стал объектом для исследований только после революции. В связи с началом электрификации сельского хозяйства была организована работа по созданию ветроэлектрических станций (ВЭС). Уже в 1930г. была спроектирована, а в 1931г. сооружена в Крыму первая в мире ВЭС Д30 мощностью 100кВт. Станция проработала до 1942г. и давала энергию в электрическую сеть Севастопольэнерго. А в 1956г. было произведено более 9 тысяч ветродвигателей.
За рубежом наиболее широкое применение ветроустановки нашли в Австралии, Новой Зеландии, Латинской Америке, Греции и др.
Ветер - 1 из наиболее мощных энергетических источников, который при благоприятных условиях может быть широко использован в народном хозяйстве. Он возникает вследствие постоянной циркуляции перемещения воздушных масс в атмосфере, вызванной неравномерным нагревом солнцем земной поверхности.
Ветер - даровой энергетический источник. Поэтому у некоторых еще бытует мнение, что и энергия, полученная с помощью ветродвигателей тоже практически "дешевая". Особенность ветра как энергетического источника заключается в его непостоянстве, большой изменчивости скорости, а отсюда и энергии (в силу ряда метеорологических факторов (возмущение атмосферы, изменение солнечной активности и количество тепловой энергии, поступающей на землю), а также из-за влияния рельефных условий в данной местности скорость и направление ветра изменяются по случайному закону).
Несмотря на несколько большие капитальные вложения ветроустановки экономичнее тепловых установок вследствие низкой эксплуатации расходов (затраты на них меньше в 6 раз). Отсюда затраты окупаются за 1-1,5 года. Кроме того, срок службы ветроагрегатов (относительно тихоходных машин) значительно больше, чем у тепловых двигателей. Поэтому удельные затраты метала на единицу выработки за весь срок службы, а также амортизационные отчисления у них меньше.
Развитие ветроэнергетики путем строительства ВЭС зависит от того, как быстро удастся снизить стоимость и металлоемкость двигателей, повысить их надежность. Для этого применяются железобетонные опоры, неметаллические лопасти, легированная сталь и легкие сплавы. Чтобы ВЭС стали выгоднее конкурирующих установок капиталовложения в их строительство нужно снизить на 25-30%.
Большое государственное значение имеет экономия минерального топлива и охрана окружающей среды от загрязнений.
В числе причин, обусловивших стремление к расширению использования энергии ветра:
быстрый рост потребности в энергии при ограниченных запасах жидкого и твердо топлива и потенциальных гидроэнергетических ресурсов;
резкое повышение цен на минеральное топливо;
большие капиталовложения при сооружении тепловых и гидравлических электростанций (возрастают с учетом затрат на передачу энергии, которые весьма значительны потому, что приходиться обеспечивать энергией все более удаленные от линий передач, рассредоточенные и менее мощные потребителей);
расширение возможностей использования угля, нефти и газа (в химической промышленности для получения синтетических материалов);
значительные достижения в области аэродинамики и механики, самолетостроения и химии, электротехники и др. позволяют создать более совершенные и экономичные ветроагрегаты.
Наиболее широко ветроустановки могут применяться в сельском хозяйстве для зарядки аккумуляторных батарей, опреснения минерализованных вод, откачки воды для питьевых нужд, аэрации водоемов.
Кроме того, электрические ветроустановки малой мощности, наряду с зарядкой аккумуляторов, могут питать энергией маяки и бакены, защищать от коррозии газа - и нефтепроводы. Автономные ВЭС, работающие изолированно, могут использоваться ограниченно и только для питания энергией водоподъемных и мелиоративных установок.
Установки предохраняют от замерзания в зимнее время поверхность водоемов, используемых для скота. Также существуют районы, где в хозяйствах ветроустановки экономичнее использовать (пустыни, полупустыни, засушливые зоны).
Биотопливо
Этот вид энергии имеет большие преимущества перед другими видами, поскольку он относительно дешевый и практически безвреден для окружающей среды. Естественно, что это не могло остаться незамеченным и многие страны уже активно занимаются исследованиями в этой области:
Кипр.
В связи с непрерывным ростом цен на нефть, на Кипре все активнее обсуждалась возможность использования в качестве альтернативы нефти биодизельное или другие разновидности топлива, получаемые из биомассы. Уже к концу 2005г. был подготовлен план поставок такого топлива и частичный перевод на него автомобилей с дизельным двигателем. Его станут получать из кукурузы, сои, хлопка, жмыха, остающегося после отжима масла из оливок. Кроме того, в стране разрабатывается программа, направленная на внедрение электромобилей и "гибридов". Одной из мер должно стать предоставление значительных субсидий (1700 евро->2000$) всем гражданам, желающим приобрести такой автомобиль.
Япония.
В Токийском технологическом институте недавно запатентован метод преобразования растительного масла в биодизельное топливо с использованием катализаторов, в десятки раз гораздо более дешевых, чем применяемые ныне. Любое растительное масло может служить автомобильным топливом, но для этого входящие в его состав жирные кислоты надо превратить в эфиры. До сих пор необходимые для этого катализаторы оставались очень дорогими.
Японские ученые получили пригодный для много кратного использования катализатор - твердую кислоту из обычного сахара. Теперь, по мнению авторов открытия, наладив промышленный выпуск катализатора, можно будет приступать к массовому производству дизельного топлива из возобновляемого сырья.
США.
На конкурсе экологически чистых транспортных средств "Солнечный тур", прошедший летом 2005г. В штате Нью-Джерси, среди машин на альтернативном топливе победил автомобиль "Вегетарианец", работающий на отходах школьной столовой. Этот автомобиль создали студенты Центральной школы из городка Трентон (штат Нью-Джерси). Точнее они переоборудовали старенький "Фольксваген Гольф" 1985г. Выпуска, приспособив его двигатель к работе на биодизельном топливе собственного рецепта и изготовления. Как выяснилось, технология производства биотоплива, разработанная студентами, безопасна для окружающей среды и безотходна. Даже для перемешивания использованного кукурузного масла из студенческой столовой со щелочью, метанолом и этанолом они приспособили смеситель из солнечной энергии. А из выделенного в процессе производства топлива глицерина получали мыло, которое нашло применение тут же, в студенческом гараже. Как уверяют разработчики, на создание альтернативного авто они затратили меньше 1000 $, включая покупку старого "Гольфа". "Аппетит" же у "Вегетарианца" скромный - около 5,5л. на 100км., что помимо вполне безобидного выхлопа позволяет рассчитывать и на быструю окупаемость затрат.
Все больше американцев предпочитают следовать примеру этих студентов. Небольшие компании уже продают примерно за 800 $ конверсионные комплекты, позволяющие автомобили с дизельным двигателем заправлять обычным растительным маслом. Многие американцы договариваются с расположенными поблизости кафе или ресторанами и забирают у них использованное масло. Во многих ресторанах использованное масло охотно отдают бесплатно, считая этот "симбиоз" весьма выгодным (иначе пришлось бы платить примерно 50 $ в месяц на утилизацию). Правда необходимо лишь изредка заправляться стандартным дизтопливом (оно нужно для запуска холодного двигателя и первых нескольких километров пробега).
С 2005г. В стране стремительно формируется рынок альтернативного автомобильного топлива, и в США уже появились компании, которые оптом скупают в ресторанах отработанное масло и продают его автомобилистам, по цене 20-25 центов за литр, что, впрочем, в два с лишним раза дешевле обычного топлива.
Россия.
В Белгородской области весной 2005г. прошли первые испытания тепловоза с дизельным двигателем, адаптированным и работающем на рапсовом масле. Уже в 2006г., все тепловозы, приписанные к местной железной дороге, рассчитывают перевести на топливо из рапса.
Большие надежды за рубежом возлагают на получение энергии из биомассы, содержащей различные сахара, путем ее сбраживания с получением спирта (этанола). В Бразилии разработана национальная программа использования этанола, полученного из сахарного тростника, для замены почти четверти потребляемого в стране бензина. Уже сегодня около 10% продаваемого там бензина содержит 10% -ную добавку этанола, что заметно снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах.
Масштабная программа замены бензина этанолом, получаемым при переработке излишков кукурузы и других зерновых культур, осуществляется и в США. На долю так называемого газохола (смеси бензина с этанолом) уже приходится около 10% топливного рынка страны. Причем, как заключили американские эксперты, если спирта в бензин добавлять не больше 8%, то нет нужды даже в перенастройке карбюраторов или инжекторов.
Использование спирта в качестве топлива на транспорте получило широкое распространение во Франции и Швеции.
Содержание:
- Общая характеристика природных ресурсов, классификация 3
- Экологические принципы рационального природопользования 5
- Отходы и окружающая среда, регенерация отходов 7
- Альтернативные источники энергии
8 - Список используемой литературы
17
Список используемой литературы
- Шефтер И.Я. Использование энергии ветра: учебное пособие. - М.: Энергия, 1975.
- Поедем на биотопливе // Экология и жизнь. - 2006.
- Арустамов Э.А. Природопользование. – М., 2010.
- Молчанов А.В. Экология, здоровье и охрана окружающей среды. – М., 2010.
- Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды и человек. – М., 2009.
- Охрана окружающей среды (ред. Белова С.В.). – М., 2011.
