Научно-технический прогресс и природопользование

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный  университет»

 

Кафедра финансов и менеджмента

 

 

 

Контрольно-курсовая работа

 

по дисциплине

 

Экономика природопользования

 

 

 

«Научно-технический прогресс и природопользование»

Выполнила ______________            

^{(подпись)      (группа, И.О. Фамилия)}

 

  Проверила  ______________            Соломыкова Л.В.,ассист.,ФиМ

                                                                      ^{(подпись)}

 

 

 

 

 

Тула 2012

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

В настоящее время  решение социально-экономических  задач общества невозможно без развития научно-технического прогресса, обеспечивающего рациональное использование, воспроизводство природных ресурсов и охрану окружающей среды.

По мере роста масштабов  производств, усложнения его связей и усиления значений решений социально-экономических  задач особое внимание привлекают проблемы повышения уровня научно-технического прогресса, внедрения его достижений для развития рационального природопользования.

Научно-технический прогресс создает необходимые материальные предпосылки для оптимизации отношений человека и природы, для того, чтобы преобразования природы в процессе созидательной деятельности человека не вели бы к ее разрушению и деградации. Однако сам по себе научно-технический прогресс «автоматически» не может решить эти сложные проблемы. Для этого необходимы определенные социальные условия и предпосылки.

Цель курсовой работы – рассмотреть концепции проблемы природопользования с развитием  НТП; отразить как положительные  так и отрицательные влияния НТП на природу окружающей среды.

Объект исследования и анализа - окружающая среда с ее естественными и искусственными компонентами, а так же природные ресурсы.

 

 

 

 

1. Научно-технический прогресс

1.1. Понятие НТП

 

Нау́чно-техни́ческая революция (НТР) — коренное качественное преобразование производительных сил, начавшееся в середине XX в., качественный скачок в структуре и динамике развития производительных сил, коренная перестройка технических основ материального производства на основе превращения науки в ведущий фактор производства, в результате которого происходит трансформация индустриального общества в постиндустриальное.¹

Главные направления  Научно-технического прогресса –  комплексная автоматизация производства, контроля и управления на основе широкого применения ЭВМ, открытие и использование  новых видов энергии, создание и применение новых видов конструкционных материалов и т.п. Непрерывность Научно-технического прогресса зависит в значительной степени от развития фундаментальных исследований, открывающих новые свойства материалов, законы природы и общества, а также от прикладных исследований и опытно-конструкторских разработок, позволяющих реализовать научные достижения в новую технику и технологию. Следовательно, Научно-технический прогресс предъявляет возрастающие требования к уровню образования, культуры, организованности, ответственности работников.

Научно-технический прогресс – единое, взаимообусловленное, поступательное развитие науки и техники, основа социального прогресса.

 

 

 

 

Академик В.А. Коптюг выделяет следующие компоненты НТП:

1. наука – она является источником, питающим НТП. В сфере науки формируется потенциал знаний общества и потенциал, к которому мы обращаемся в поисках ответа на запросы практики. Под термином «наука»  имеется в виду получение новых основополагающих знаний – независимо от того, в каких стенах – академических, вузовских или отраслевых – они добываются.
2. сфера адаптации достижений науки применительно к решению прикладных задач (прикладные исследования, конструкторские и проектные работы).
3. собственно материальное производство, где адаптированные достижения науки реализуются в виде новых технологий, машин, материалов и т.д. ²

Исходя из этого деления, можно констатировать: успешное развитие науки есть необходимое, но недостаточное условие ускорения научно-технического прогресса.

1.2. Составляющие части научно-технического прогресса.

 

НТП в целом состоит из двух составляющих:

1. Наука:

- увеличение наукоемкости, повышение числа научных сотрудников и затрат на научные исследования

2. Техника/Технология:

- повышение эффективности производства.

Функции: трудосберегающая, ресурсосберегающая, природоохранная

3. Производство:
1. электронизация
2. комплексная автоматизация
3. перестройка энергетического хозяйства
4. производство новых материалов
5. ускоренное развитие биотехнологии
6. космизация
4. Управление: информатизация и кибернетический подход

Соответственно и результаты научно-технического прогресса, определяющего  развитие и благосостояние общества в целом, представлены как две  взаимно дополняющие друг друга  составляющие: результаты НТП в научно-технологической  сфере (научные достижения) и результаты НТП в производственной сфере (производственные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Научно-технический  прогресс и изменения в биосфере

2.1. Экология до НТР

 

Во времена первобытных  людей человек относился к  природе более бережно, чем сейчас. Древним людям нечем было засорять окружающую среду, у них не было ни электростанций, ни заводов, ни автомобилей. А животных они убивали только для пищи или жертвоприношения. Они пользовались дарами природы и не вырубали целые леса.

Люди древности не отделяли себя от окружающей их природной среды, считая себя ее неразрывной частью.

Ограниченная численность  живущих на планете людей позволяла  им удовлетворять свои насущные потребности, не прибегая к существенным изменениям в природе. Однако по мере роста числа населяющих планету людей возникала необходимость расширения районов их обитания, возрастала потребность в дополнительных источниках пищи. Все это вело к освоению новых форм хозяйствования, таких как земледелие и скотоводство. В свою очередь, это привело к усилению воздействия человека на окружающую среду. Человек стал вырубать и выжигать леса под пахотные земли. Началась эрозия почв. Стада одомашненных животных вытаптывали луга. Началось постепенное нарушение баланса между человеком и природой.

В более поздние времена (XVII - XIX вв.) люди резко изменили свое отношение к природе. Все более явным становится потребительский подход человека к ресурсам планеты. Появились мануфактуры, а затем фабрики, которые, уже тогда, наносили невосполнимый урон природе. В те, кажется совсем недавние времена, понятие об экологии почти не было. Многие заводы, фабрики или электростанции славились тогда своими дымящими и сточными трубами, их даже помещали на рекламных листовках, даже не подозревая какой вред они наносят всему живому, они гордились этим. Сейчас мы видим, к чему это привело.

В начале второй половины XX века взаимоотношения людей с  природой значительно обострились. Существенную негативную роль в этом вопросе сыграла 2-я мировая война. Правительства враждующих государств всё больше и больше подгоняли заводы по производству вооружения. У них не было времени думать об экологии. Всё больше требовалось нефти и газа. Варварски разграблялись ресурсы планеты, загрязняя при этом близлежащие земли, воздух и воду. Создавался огромный арсенал химического оружия, многое из которого было сброшено в контейнерах в моря, осталось в хранилищах и на складах. Сейчас стоит вопрос о его уничтожении: не причинив вреда природе. Те ядовитые химические соединения, которые были изобретены в секретных лабораториях по всему миру, не так-то просто уничтожить: поскольку при их сжигании выделяются пары, крайне вредные для всего живого.

Стремление к взаимному  уничтожению приводило к разработке нового, всё более разрушительного  оружия. Чумой ХХ века стало создание и испытание ядерного оружия. Однако и “мирный” атом, как показала история, способен нанести природе и человечеству непоправимый вред.

Конец XX века характеризуется  мощным рывком в развитии научно-технического прогресса, ростом социальных противоречий, резким демографическим взрывом, ухудшением состояния окружающей человека природной среды.

Поистине наша планета  никогда ранее не подвергалась таким  физическим и политическим перегрузкам, какие она испытывает на рубеже XX - XXI веков. Человек никогда ранее не взимал с природы столько дани и не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же создал.

 

 

2.2 Последствия  НТР

 

Казалось, всё хорошо. НТР помогла людям лучше жить, но на современном этапе человечество “пожинает” плоды НТР, которые привели человечество на грань всемирной экологической катастрофы, на грань вымирания человечества. Нарушения в равновесии природы, которые произошли в результате деятельности человека, ничем нельзя восполнить.

История взаимоотношений  человека и природы – это история расширения масштаба и разнообразия воздействия человека на природу, усиление ее эксплуатации. Результаты человеческой деятельности относительной природы позволяют судить о нравственности человека, уровне его цивилизованности, а также о его социальной ответственности перед будущими поколениями.

Воздействие человека на природу увеличивалось с течением времени. Произошедшая научно-техническая  революция привела к еще большему усилению этого воздействия, предоставив  для него новы возможности и инструменты.

В последнее время  понятие экологического кризиса  стало обиходным. Современный глобальный экологический кризис может быть определён как нарушение равновесия в экологических системах и в  отношениях человеческого общества в природой. Среди основных черт этого явления можно назвать следующие: нарушение экологического равновесия в процессе антропогенной деятельности, неспособность человеческого общества переломить тенденцию ухудшения состояния окружающей среды. Экологический кризис – закономерный результат неразрешённого пока противоречия утвердившейся в истории цивилизации практикой потребительского отношения общества к окружающей среде и способность биосферы поддерживать систему естественных биогеохимических процессов самовосстановления.

2.3 Примеры отрицательных последствий НТР

 

В глобальном масштабе окружающая среда и её экологические системы  истощены; количество воды, не пригодной  к использованию из-за загрязнений, почти равно количеству, потребляемому  всем мировым хозяйством.

В России многие водоёмы оцениваются как экологически неблагополучные. Их хроническое загрязнение привело к серьёзному ухудшению условий воспроизводства ценных видов рыб.

Лесам грозит чрезмерная вырубка. Большой ущерб лесному  хозяйству причиняют пожары, загрязнение окружающей среды, сплошнолесосечные рубки.

В городах проблемы, связанные  с экологией стоят особенно остро. К перечисленным выше прибавляются особенно сильное загрязнение атмосферного воздуха продуктами горения, загрязнение окружающих территорий вследствие неграмотной утилизации отходов, перенаселения и т.д.

Одним из примеров подобных последствий НТР может являться “Эффект Гринхауз” или парниковый эффект.

2.3.1 Парниковый эффект

 

Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Явление парникового  эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение  и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.

В 2007 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) – наиболее авторитетный международный  орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран мира – представила свой доклад, в котором содержались  обобщенные выводы о прошлых и нынешних климатических изменениях, их воздействии на природу и человека, а также о возможных мерах по противодействию таким изменениям.

Рисунок 1. Схема «парникового эффекта»

Согласно опубликованным данным, за период с 1906 по 2005 годы средняя температура Земли поднялась на 0,74 градуса. В ближайшие 20 лет рост температуры, по мнению экспертов, составит в среднем 0,2 градуса за десятилетие, а к концу XXI века температура Земли может повыситься от 1,8 до 4,6 градусов (такая разница в данных – результат наложения целого комплекса моделей будущего климата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества).

По мнению ученых, с 90-процентой  вероятностью наблюдаемые изменения  климата связаны с деятельностью человека – сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов – естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Миллиарды тонн углекислого  газа ежечасно поступают в атмосферу в результате сжигания угля и нефти, природного газа и дров, миллионы тонн метана поднимаются в атмосферу от разработок газа, с рисовых полей Азии, водяного пара. Всё это - “парниковые газы”. Как в парнике стеклянная крыша и стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу, так и углекислый газ, и другие “парниковые газы” практически прозрачны для солнечных лучей, но задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают ему уходить в космос.

В 1988 году, по американским расчетам, в атмосферу уходило 5,5 миллиардов тонн углерода в результате сжигания ископаемого топлива и ещё до 2,5 миллиардов тонн углерода из-за сведения и сжигания лесов. При этом больше всего углерода дают США, страны СНГ и Китай, на них в сумме приходится 50% выбросов. На видное место выдвигается и Бразилия. Если нарастание добычи топлива будет продолжаться такими же темпами, то к 2010 году в атмосферу будет выбрасываться уже около 10 миллиардов тонн углерода.

Эти цифры - итог беспримерного  роста мировой энергетики, причём наблюдается синхронность - экономия топлива после 1973 года принесла и относительную стабилизацию выбросов. Так если за 1950^е годы выбросы в атмосферу подскочили с 1,6 млрд. тонн до 5,1 млрд. тонн, то в середине 80^х годов они почти не отличались от уровня 1979 года. Такова жёсткая связь: антропогенные процессы - состояние атмосферы.

 

 

2.3.2 Глобальное потепление

 

Позиция Межгосударственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, согласованная с национальными  академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C со времени начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект: углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄).

Помимо повышения уровня Мирового океана, повышение глобальной температуры также приведёт к  изменениям в количестве и распределении  атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы: наводнения, засухи, ураганы и другие, понизится урожай сельскохозяйственных культур на пострадавших территориях и повысится — в остальных зонах (за счёт увеличения концентрации углекислого газа). Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений.

Times публикует результаты  исследования, серьезно подкрепляющего  теорию о том, что в глобальном  потеплении виновата человеческая  деятельность. «Ученые увидели ясные  "отпечатки" человеческой деятельности не только в повышении температуры воздуха на планете, но и в изменение солевой плотности океанов, повышении процента влажности воздуха, изменении характера дождевых осадков и таянии арктического льда со скоростью примерно 600 тыс. км за десятилетие»³, - пишет Times.  Широкомасштабное исследование проводилось с участием ученых из Шотландии, Канады и Австралии. Они пришли к выводу, что вероятность естественных, а не антропогенных причин изменения климата на планете составляет не более 5%.

Согласно исследованию, с 1980 года средняя температура воздуха на планете поднялась на полградуса по Цельсию, и Земля продолжает нагреваться примерно на 0,16 градуса за десятилетие. Повышение температуры привело к увеличению поверхностных испарений, что особенно заметно в субтропиках.

Моря в результате сделались более солеными. Испарения, в свою очередь, влияют на влажность  и уровень осадков. Атмосфера  становится более влажной, выпадает больше дождей в высоких и низких широтах, и меньше - в тропических  и субтропических регионах.

2.4. Положительное влияние НТП

 

В ноябре 1979 года в Женеве было созвано совещание по сотрудничеству в области охраны окружающей среды  и была принята декларация, которая  гласит: «Важнейшими условиями малоотходной и безотходной технологии и использования  отходов являются охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов».

2.4.1 Безотходное производство

 

Термин «безотходная технология» был впервые предложен  академиками Н.Н.Семеновым и И.В. Петряновым - Соколовым. В ряде стран Европы вместо терминов «безотходная технология» и «малоотходная технология» применяются термины «чистая технология» или «более чистая технология», что по существу одно и то же.

В настоящее время  в соответствии с решением ЕЭК  ООН и Декларацией о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов сформулировано понятие безотходной технологии (БОТ).

Безотходная технология - это практическое применение знаний, методов и средств для того, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду.

Часто встречается и  другое название - безотходная технологическая  система (БТС).

Безотходная технологическая система - это такое отдельное производство или совокупность производств, в результате практической деятельности которых не происходит отрицательного воздействия на окружающую среду.

Понятие безотходной  технологии затрагивает не только производственный процесс, но и конечную продукцию, которая  должна характеризоваться:

1) долгим сроком службы  изделий;

2) возможностью многократного  использования;

3) простотой ремонта;

4) легкостью возвращения  в производственный цикл или  переведения в экологически безвредную  форму после выхода из строя.

Понятие безотходной  технологии носит условный характер. Под ним понимается теоретический предел, совершенная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично. Отсюда и появилось понятие малоотходной технологии. Но по мере развития научно-технического прогресса технология будет совершенствоваться и все более приближаться к идеальной модели. Оценка степени безотходности производства является очень сложной задачей. Единых критериев безотходности для всех отраслей промышленности не существует.

 

 

 

Основные принципы создания безотходного производства:

 

1. Комплексное использование сырья.

Проблема комплексного использования сырья имеет большое  значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики. Необходимость более рационального  комплексного использования природных ресурсов диктуется с одной стороны все увеличивающимся темпом роста объема промышленного производства, загрязняющего окружающую среду, а с другой - необходимостью экономного расходования природных ресурсов, так как запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно растут.

 

2. Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий и схем

Примеры:

а) в соответствии с  разработками новых наукоемких технологий в электронной промышленности производят продукцию, потребляющую значительно меньше электроэнергии (телевизоры, компьютеры и т.д.);

б) в черной металлургии  разработана новая технологическая  схема прямого восстановления железа, позволяющая уменьшить загрязнение  окружающей среды.

 

3. Создание замкнутых водо- и газооборотных циклов

Примеры:

а) на промышленном объединении  «Тулачермет» организован и постоянно  совершенствуется замкнутый газооборотный  цикл, разработанный для производства суперфосфатных и других фосфорных  удобрений, что позволяет избежать загрязнения окружающей среды фторидами;

б) на Липецком металлургическом комбинате уже несколько лет  действуют замкнутые водооборотные  системы.

 

4. Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов

В большинстве случаев  отходы одного производства являются сырьем для другого производства. В связи с этим сам термин «отходы» можно заменить на термин «продукты незавершенного производства». Следовательно, основной проблемой является изыскание возможностей применения продуктов незавершенного производства в других производствах или отраслях, которые могли бы их использовать в качестве вторичных материальных ресурсов. Например, в Бразилии из отходов переработки сахарного тростника получают этиловый спирт, который затем используют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

 

2.4.2 Методы очистки сточных вод

 

Нормативы качества воды водных объектов едины и утверждены принятыми в 1974 году Минводхозом, Минздравом и Минрыбхозом правилами охраны вод от загрязнения сточными водами. В 1996 году на базе Роскомвода и Роскомнедр было создано Министерство природных ресурсов и был принят ряд новых законов Российской Федерации, которые значительно меняют сложившуюся нормативно-правовую базу и систему управления и контроля в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Практически всегда очистка  промышленных стоков - это комплекс методов. Наиболее широко используется сочетание механической очистки, нейтрализации  промышленных стоков, реагентной очистки  и биохимической очистки. Эти операции осуществляются практически во всех комплексах очистных сооружений, в том числе и на станциях аэрации при очистке бытовых (канализационных) стоков. Рассмотрим их подробнее.

1. Механическая очистка

Этот метод очистки  используется для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. Для удаления крупных кусков примесей применяют решетки, на которых происходит осаждение примесей. Для удаления твердых частиц, например песка, используют песколовки. В специальных отстойниках происходит осаждение взвешенных частиц на дно. Сбор нефтепродуктов, жиров, смол и других нерастворимых в воде жидкостей с поверхности стоков осуществляют в нефтеловушках, в жироуловителях, в смолоуловителях, на кварцевых фильтрах, а также с помощью устройств типа механических рук. Для удаления очень мелких частиц применяют фильтры или слой песка примерно 1,5-метровой толщины.

2. Физико-химическая  очистка

Методы физико-химической очистки сточных вод основаны на изменении физического состояния  загрязнителей и в большинстве  случаев требуют применения реагентов:

• коагуляция - метод, позволяющий увеличить размер загрязняющих частиц, что облегчает их осаждение;
• флотация - метод, позволяющий придать примеси плавучие свойства, что облегчает ее удаление.

3. Химическая или  реагентная очистка

Одним из видов обработки  сточных вод является реагентная очистка, которая представляет собой  сочетание различных типов химических реакций, приводящих к удалению из сточных  вод токсичных компонентов.

А. Нейтрализация сточных вод - это химическая реакция, ведущая к уничтожению кислотных свойств раствора с помощью щелочей, а щелочных свойств раствора - с помощью кислот.

Поскольку химическая природа  отходов может быть различной, то для нейтрализации одного вида отходов  необходимо уменьшить кислотные  свойства, а для другого вида отходов - щелочные. О степени кислотности или щелочности раствора можно судить по значению водородного показателя рН.

Самую простую систему  нейтрализации можно представить  в виде измельченного известняка, на который выливают раствор кислоты, а осадок собирают в отстойник. При рН = 4,3 все карбонаты и гидрокарбонаты, являющиеся основными компонентами природной воды, разлагаются с выделением CO₂.

Б. Реакции осаждения - это химические реакции, приводящие к осаждению загрязняющих веществ или ценных компонентов.

Сточные воды содержат, как  правило, растворенные нежелательные  или ценные компоненты. Для их выделения  используют реакции осаждения.

В. Реакции окисления-восстановления - это одновременное окисление одних компонентов и восстановление других.

Ниже приводится список наиболее распространенных окислителей  и восстановителей:

• окислители - кислород или воздух, озон, хлор, гипохлорит, перекись водорода, перманганат калия;
• восстановители - хлорит, сульфат железа (II), гидросульфат, оксид серы (IV), сероводород.

Окислительно-восстановительные  реакции применяют для превращения  токсичных веществ в безвредные, а также для извлечения ценных компонентов.

4. Биохимическая очистка

Методы биохимической  очистки применяются для удаления из сточных вод органических веществ.

А. Аэробная биохимическая очистка - это минерализация органического вещества промышленных или бытовых стоков в результате его окисления при содействии аэробных микроорганизмов (минерализаторов) в процессе использования ими этого вещества в качестве источника питания в условиях интенсивного потребления микроорганизмами растворенного кислорода.

Б. Анаэробная биохимическая очистка (метановое брожение или ферментация) - это минерализация органического вещества промышленных или бытовых стоков в результате его окисления при содействии анаэробных микроорганизмов в процессе использования ими этого вещества в качестве источника питания.

Сравнительная характеристика методов очистки сточных вод представлена в табл. 1.

Эффективность методов обработки  сточных вод

Таблица 1

Метод очистки	Процент удаления			Объем полученного ила (% от объема сточных вод)
	Взвешенное твердое вещество	БПK	Бактерии типа KП
Первичная очистка:
отстой	40–95	30–35	40–75	0,1–0,5
химическое осаждение	75–95	60–80	80–90	0,5–1,0
слив очищенных сточных вод	35–80	25–65	40–75	0,025–0,05
Вторичная очистка:
капельная фильтрация	20–80	60–90	70–85	0,1–0,5
обработка активным илом	70–97	70–96	95–99	1,0–3,0