Методи системного аналізу в екологічних дослідженнях

     Перспективи переходу до використання сировини із кларковым змістом реальні й  для інших широко розповсюджених елементів. Зокрема  з 85 стабільних елементів Періодичної системи  Д.И. Менделєєва на частку найпоширеніших  дев'яти з них доводиться 99,6% всієї  маси земної кори. Їх кларки, крім наведених  для заліза й алюмінію: 47,3 - кисень; 29,1 - кремній; 3,3 - кальцій; по 2,5 - натрій і калій; 1,7 - магній; 0,44 - титан. Звідси треба, що ще задовго до того, як будуть використані запаси нинішніх родовищ, перехід на сировину із кларковым змістом у реально прогнозований термін можливий для групи елементів й їхніх з'єднань, що утворять гнітючу частку сучасних запасів корисних копалин.

     Очевидно  також, що строки виснаження традиційних  родовищ стануть значно більше тривалими, чим прогнозовані в цей час. Геологи  відкривають всі нові й нові поклади, що перевищують у переважній більшості  випадків по запасах виведені в переробку. Зараз у принципі неможливо припустити, коли в геології візьме гору протилежна тенденція.

     Сповільнять темпи виснаження природних ресурсів й інші фактори. Глобальні масштаби придбає залучення в переробку  вторинної сировини. Уже в наш  час із нього одержують, наприклад, 50% світового випуску свинцю. Ясно, що за всіх часів зміст у вторинній  сировині коштовних компонентів  буде істотно перевищувати їх кларки. Багаторазовий рецикл його стане  обов'язковим. Потужним напрямком економії природної сировини з'явиться комплексна переробка. Так, відома промислова технологія використання руд Лисаковского родовища, що дозволяє виплавляти не тільки чавун  і сталь, але й робити фосфатні добрива, глинозем для електролізу  алюмінію, белитовый шлам для випуску  портландцементу, найбільше крупнотоннажного продукту промисловості. У ряді випадків багато видів виробів стануть  одержувати тільки з відходів. Зокрема  при виробництві портландцементу  основні компоненти його вихідної сировинної суміші (вапняк, глина, піритні недогарки) можуть бути замінені, відповідно до  практики Старооскольского цементного заводу, розкривними породами залізорудних родовищ.

     Імовірно, згодом  співвідношення між окремими видами випускає продукции, що, внаслідок  змін у сировинній базі, зміниться. Знизиться, наприклад, частка кольорових металів, збільшиться - матеріалів на основі піску, глини. Переважні елементи в  них - кремній, алюміній, кисень, сумарний кларк яким дорівнює 85. Уже й зараз  виробництво матеріалів на кремнеземно-алюмінієвій  основі досить помітно: цементы, кам'яне лиття, порцеляна, фаянс, кремнієві перетворювачі енергії, діелектрики, надпровідник^-надпровідники-матеріали-надпровідники й т.д.

     Очевидно, що названі й інші рішення, що збільшують строки виснаження корисних копалин, дозволять  ще більш обґрунтовано підготуватися  до переходу людства на технології, економічно прийнятні для витягу елементів із земної кори при їх кларковых змістах. Технічна можливість створення таких технологій очевидна. Доказ тому - методи аналітичної  хімії. По суті, це технології, що дозволяють витягти речовини з вихідного  матеріалу з будь-якими, включаючи  незначні, концентраціями вхідних у  нього з'єднань. 

13. Прогнози росту  народонаселення

     В 1650 році чисельність населення земної кулі становила близько 0,5 млрд і  збільшувалася приблизно на 0,3% у  рік, що приблизно відповідало часу подвоєння, рівним 250 рокам.  ДО 1900 року чисельність населення досягла 1,6 млрд при річних темпах приросту 0,5% і часу подвоєння 140 років. В 1970 році чисельність населення рівнялася 3,6 млрд, а темпи приросту збільшилися  до 2,1% у рік. Це був не просто експонентний, а сверхэкспоненциальный ріст, оскільки зростали самі темпи приросту. Це відбулося  тому, що зменшився рівень смертності. Народжуваність теж знизилася, але  в набагато меншому ступені. Отже, чисельність населення виросла.

     З 1971-го по 1991 рік смертність продовжувала падати, але народжуваність при цьому  зменшувалася в середньому трохи  швидше. У той час як чисельність  населення зросла з 3,6 млрд до 5,4 млрд, темпи її приросту впали з 2,1% до 1,7% у рік. Це знаменний факт, але він  не означає, що приріст чисельності  наближається до нуля. Абсолютний приріст 1991 року був більше, ніж за будь-який інший рік 

     Темпи приросту чисельності впали не настільки, наскільки зросла сама чисельність  населення, тому щорічний приріст населення  продовжує збільшуватися. Ріст як і  раніше залишається динамічним, хоча його темпи небагато знизилися. Навіть при винятково оптимістичних  прогнозах щодо подальшого падіння народжуваності очікується значний ріст чисельності населення, особливо в промислово менш розвинених країнах.

     Загальні  тенденції у світі такі.

     1. Деякі із промислово менш розвинених  країн ще мають відносно високі  рівні смертності й ще більш  високі рівні народжуваності. Темпи  приросту чисельності населення  в них становлять 2-3% у рік і  можуть ще більше зрости при  зниженні смертності.

     2. Країни із середнім рівнем  розвитку промисловості звичайно  характеризуються низькою смертністю  при усе ще високої, хоча  й  народжуваності, що знижується. Темпи приросту чисельності населення  в цих країнах коливаються  від середніх до високих (1-4% у рік).

     3. Для більшості країн з високорозвиненою  промисловістю характерні низька  смертність, низька народжуваність  і невисокі темпи приросту (менш 1% у рік). У деяких європейських  країнах рівень народжуваності  сьогодні нижче рівня смертності, так що населення цих країн  дуже повільно скорочується.

     На  основі наявних даних демографи  вивели теорію, що одержала назву "демографічний  перехід". Відповідно до цієї теорії, при низьких рівнях промислового розвитку народжуваність і смертність високі й чисельність населення  росте повільно. У міру поліпшення якості харчування й охорони здоров'я  смертність зменшується, запізнювання народжуваності на одне-два поколінь приводить до розриву між рівнями  з і з, що сприяє швидкому росту  чисельності населення. Але як тільки люди утягуються в спосіб життя високорозвиненого  індустріального суспільства, народжуваність теж знижується й темпи росту  чисельності населенияопять зменшуються.

     Цей процес спостерігається зараз і  прогнозується приблизно до ХХП  століття, коли передбачається стабілізація чисельності населення на рівні 11-13 млрд людин.

     Однак варто звернути увагу на особливість  цього прогнозу: подання про стабілізацію населення відповідає сучасному  рівню розвитку продуктивних сил  і сучасних подань про тенденції  НТР. Всі ідеї обмеження народжуваності, стабілізація росту населення завжди були обумовлені складностями економічного розвитку. Не випадково тому поява припущень про те, що сучасна НТР, що базується на досягненнях фізики, хімії й адекватної їм техніки, за межами ХХП століття зміниться так називаною гуманітарною революцією на основі досягнень біологічних, гуманітарних і природних наук. Одним з наслідків може бути збільшення тривалості життя, удосконалювання фізичних і духовних сил людини. При розвитку цієї тенденції ріст людства може тривати. Припущення такого роду неявно простежуються в оцінках максимально можливої (в умовах даної продуктивності биоты) чисельності населення в 40-50 млрд людина

     Що  стосується демографічного росту, то в  доступній для огляду перспективі  населення Землі, відповідно до тенденцій  його розвитку, усього лише подвоїться, тобто досягне за межами XXІ століття 10-12 млрд і на цьому стабілізується (так званий нульовий ріст). Грубо  говорячи, прокормити таке населення  навіть при нинішній технічній оснащеності  реально, але ж у майбутньому  з'являться нові можливості.

     Отже, на основі сучасних подань про наукові, технічні, економічні можливості й  про способи виробництва можна  укласти, що ресурсів, наявних на нашій  планеті, цілком достатньо для того, щоб задовольнити потреби в харчуванні десятків мільярдів чоловік. Хоча насправді, за прогнозами  демографів, землян буде не більше 15 млрд. 

14. Перспективи енергетики у зв'язку з ростом народонаселення

     У світі, де щосекунди  народжується 21 і вмирає 18 чоловік, населення Землі  щодня збільшується на двісті п'ятдесят  тисяч чоловік, і цей приріст  практично весь доводиться на  країни, що розвиваються. Темп росту настільки  великий - він наближається до дев'яноста мільйонів у рік, - що його стали  розглядати як демографічний вибух, здатний потрясти планету. Саме безперервне  збільшення населення миру вимагає  всі зростаючого виробництва  їжі й енергії, споживання мінеральних  ресурсів і приводить до всі  тиску, що збільшується, на біосферу планети. Образ невтримного росту населення, якщо його наївно екстраполювати в  майбутнє, приведе до тривожних прогнозів і навіть апокалиптическим сценаріям для глобального будущого людства.

     Протягом  останніх двох десятиліть ріст населення  в цілому становив близько 2,4%. При  цьому в більшості розвинених країн він не перевищував 0,5-1%, а  в що розвиваються досягав 4%. Максимальні  цифри доводяться зараз на Індійський субконтинент, західну Азію й деякі  африканські країни, де ріст населення  створює найбільш гострі проблеми. Проте   й у більше  благополучних  індустріально розвинених країнах  погроза надлишкового населення  стає усе більше реальною. Так, США  при населенні більше 250 млн. і  росту близько 1% у рік може вийти  на 400 млн. до 2050 р. - цифра, що многимирассматривается як катастрофічна.

     При збереженні сучасних темпів росту в  найближче десятиліття додасться  ще близько 1 мільярда людей. Демографи  не очікують стабілізації чисельності  раніше 30-х років 21 в., коли вона досягне 10-12 мільярдів. При цьому варто  очікувати трикратного загострення  всіх негативних процесів, що визначилися  вже сьогодні. Процеси, що практично  неминуче супроводжують ріст населення, охоплюють всі сфери життя. Виділимо основні фактори і їхні наслідки:

     Звернемося  тепер до невозобновимым енергетичних ресурсів. Основними  факторами, що визначають ступінь використання будь-якого джерела енергії, є його оцінні запаси, чистий вихід корисної енергії, вартість, потенційні небезпечні впливи на навколишній шкоді, а також соціальні наслідку й вплив на безпеку держави. Кожне джерело енергії має переваги й недоліками.

     Звичайну  сиру нафту можна легко транспортувати, вона є относительнодешевым і    видом, що має широке застосування, палива, має високе значення чистого  виходу корисної енергії. Однак доступні запаси нафти можуть бути вичерпані  через 40-80 років, при спалюванні нафти  в атмосферу виділяється велика кількість вуглекислого газу, що може привести до глобальної зміни клімату  планети.

     Нетрадиційна  важка нафта, залишок звичайної  нафти, а      й піску, що добуває також з нафтоносних  сланців, може збільшити запаси нафти. Але вона є дорогої, має низьке значення чистого виходу корисної енергії, вимагає для переробки великої кількості води й робить більше шкідливий вплив на навколишнє середовище, чим звичайна нафта. Звичайний природний газ дає більше тепла й згоряє більш повно, ніж інші викопні види палива, є багатобічним і відносно дешевим видом палива й має високе значення чистого виходу корисної енергії. Але його запаси можуть бути вичерпані через 40-100 років, і при його спалюванні утвориться вуглекислий газ.

     Вугілля - найпоширеніший  у світі вид  викопного палива. Він має високе значення чистого виходу корисної енергії  при виробництві електрики й  виробленню високотемпературного тепла  для виробничих процесів, і відносно дешевий. Але вугілля надзвичайно  брудне, його видобуток небезпечний  і завдає шкоди навколишньому  середовищу, так само як і спалювання, якщо відсутні дорогі спеціальні пристрої контролю за рівнем забруднення повітря; виділяє більше вуглекислого газу на одиницю отриманої енергії, чим  інші викопні види палива, і незручно його використати для руху транспорту й опалення будинків, якщо попередньо не перевести його в газоподібну  або рідку форму. Значне порушення  ґрунтового покриву при видобутку.

     Теплота, схована в земній корі, або геотермальна енергія, перетвориться в невозобновимые підземні родовища сухої пари, водяної  пари й гарячої води в різних місцях планети. Якщо ці родовища розташовані  досить близько до земної поверхні, отримане при їхній розробці тепло  можна використати для опалення приміщень і вироблення електроенергії. Вони можуть забезпечити енергією на 100-200 років області, розташовані  поблизу родовищ, причому за помірною ціною. Вони мають середнє значення чистого виходу корисної енергії  й не виділяють вуглекислий газ. Хоча й цей вид джерела енергії  приносить чимало незручностей при  видобутку й чимале забруднення  навколишнього середовища.

     Реакція ядерного розподілу - також джерело  енергії, причому дуже перспективний. Основними перевагами цього джерела  енергії полягають у тім, що ядерні реактори не виділяють вуглекислого газу й інших речовин, шкідливих  для навколишнього середовища, і  ступінь забруднення води й ґрунтового покриву перебуває в припустимих  межах, за умови, що весь цикл ядерного палива протікає нормально. До недоліків можна віднести те, що дуже велико витрати на встаткування для обслуговування цього джерела енергії;