Сырьевая проблема человечества

    Обычный природный газ дает больше тепла  и сгорает более полно, чем другие ископаемые виды топлива, является многосторонним и относительно дешевым видом топлива и обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии. Но его запасы могут быть исчерпаны через 40-100 лет, и при его сжигании образуется углекислый газ.

    Уголь - самый распространенный в мире вид ископаемого топлива. Он обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии при производстве электричества и выработке высокотемпературного тепла для производственных процессов, и относительно дешев. Но уголь чрезвычайно грязен, его добыча опасна и наносит вред окружающей среде, так же как и сжигание, если отсутствуют дорогостоящие специальные устройства контроля за уровнем загрязнения воздуха; выделяет больше углекислого газа на единицу полученной энергии, чем другие ископаемые виды топлива, и неудобно его использовать для движения транспорта и отопления домов, если предварительно не перевести его в газообразную или жидкую форму. Значительное нарушение почвенного покрова при добыче.

    Теплота, скрытая в земной коре, или геотермальная  энергия, преобразуется в невозобновимые подземные месторождения сухого пара, водяного пара и горячей воды в различных местах планеты. Если эти месторождения расположены достаточно близко к земной поверхности, полученное при их разработке тепло можно использовать для отопления помещений и выработки электроэнергии. Они могут обеспечить энергией на 100-200 лет области, расположенные вблизи месторождений, причем по умеренной цене. Они обладают средним значением чистого выхода полезной энергии и не выделяют углекислый газ. Хотя и этот вид источника энергии приносит много неудобств при добыче и немалое загрязнение окружающей среды.

    Реакция ядерного деления - также источник энергии, причем очень перспективный. Основными преимуществами этого источника энергии заключаются в том, что ядерные реакторы не выделяют углекислого газа и иных веществ, вредных для окружающей среды, и степень загрязнения воды и почвенного покрова находится в допустимых пределах, при условии, что весь цикл ядерного топлива протекает нормально. К недостаткам можно отнести то, что очень велики затраты на оборудование для обслуживания этого источника энергии; обычные атомные электростанции могут использоваться только для производства электроэнергии; существует риск крупной аварии; чистый выход полезной энергии низок; не разработаны хранилища для радиоактивных отходов. В силу вышеперечисленных недостатков этот источник энергии в настоящее время мало распространен. Поэтому экологически чистое будущее - за альтернативными источниками энергии.

    Оба вида этих ресурсов одинаково важны  для нас, но разделение введено потому, что эти две большие группы ресурсов сильно отличаются друг от друга.

2) Возобновимые ресурсы

    Возобновимые ресурсы заслуживают особого внимания. Весь механизм их возобновления является, в сущности, проявлением функционирования геосистем за счет поглощения и трансформации лучистой энергии Солнца – этого первоисточника всех возобновимых ресурсов. Поэтому в своем размещении они подчинены универсальным географическим закономерностям - зональности, секторности, высотной ярусности. Отсюда следует, что исследование формирования и размещения возобновимых ресурсов непосредственно относится к сфере физической географии. Возобновимые ресурсы следует рассматривать как ресурсы будущего: в отличие от невозобновимых, они при рациональном использовании не обречены на полное исчезновение, и их воспроизводство до известной степени поддается регулированию (например, с помощью мелиорации лесов можно увеличить их продуктивность и выход древесины).

    Надо  заметить, что антропогенное вмешательство  в биологический круговорот сильно подрывает естественный процесс возобновления биологических ресурсов (и производных от них). Поэтому в результате хозяйственной деятельности реальные биологические ресурсы, как правило, ниже потенциальных. Так, леса на Земле истреблены на обширных площадях, а в сохранившихся лесах ежегодный прирост древесины часто в 3 - 4 раза меньше, чем в ненарушенных древостоях; нерациональное использование естественных пастбищ ведет к снижению их продуктивности. К производным от биологического круговорота относятся также ресурсы свободного кислорода в атмосфере. Их восполнение в процессе фотосинтеза неуклонно сокращается, а техногенное расходование (в основном при сжигании органического топлива) возрастает. Рассмотрим возобновимые ресурсы:

а) Свободный кислород

       Он возобновляется в основном  в процессе фотосинтеза растений; в естественных условиях баланс кислорода поддерживается его расходом на процессы дыхания, гниения, образования карбонатов. Уже сейчас человечество использует около 10% (а по некоторым подсчетам - даже больше) приходной части кислородного баланса в атмосфере. Правда, практически убыль атмосферного кислорода пока не ощущается даже точными приборами. Но при условии ежегодного 5-процентного роста потребления кислорода на промышленно- энергетические нужды его содержание в атмосфере уменьшится, по расчетам Ф.Ф. Давитая, на 2/3, т. е. станет критическим для жизни людей через 180 лет, а при ежегодном росте на 10% - уже через 100 лет.

б) Ресурсы пресной  воды

    Пресная вода на Земле ежегодно возобновляются в виде атмосферных осадков, объем которых равен 520 тыс. км3. Однако практически при водохозяйственных расчетах и прогнозах следует исходить лишь из той части осадков, которая стекает по земной поверхности, образуя водотоки. Это составит 37 - 38 тыс. км3. В настоящее время на хозяйственно-бытовые нужды отвлекается в мире 3,6 тыс. км3 стока, но фактически используется больше, так как сюда надо добавить еще ту часть стока, которая расходуется на разбавление загрязненных вод; в сумме это составит 8,2 тыс. км3, т. е. более 1/5 мирового речного стока. По М. И. Львовичу, к 2000 г. Мировая потребность в воде превысит годовой объем стока, если принципы водопользования не изменятся. Если же будет полностью прекращен сброс сточных вод, то годовое потребление воды составит около 7 тыс. км3, но эта вода уже не вернется в реки, т. е. составит безвозвратные потери (за счет испарения с орошаемых полей и водохранилищ, а также использования в производстве). Дополнительные резервы водных ресурсов - опреснение морской воды, использование айсбергов.

    Большое количество пресной воды подвергается загрязнению в результате деятельности человека. Давайте рассмотрим это на примере г. Москвы:    Москва первый по величине и по значению город России, и из-за своей величины в ней сосредоточено огромное количество промышленных предприятий. Объем промышленных стоков не поддается ни какому описанию. Наряду с промышленными стоками большую роль играет тепловое загрязнение. Повышение температуры грунтовых вод сказывается на окружающей природе. Ниже города Москва-река не замерзает практически никогда, она превратилась в огромную сливную канаву для человеческой жизнедеятельности. Источниками водоснабжения Москвы служат река Москва и ее притоки, а также подземные воды, как те, что формируются в бассейне р. Москвы благодаря поверхностному стоку, так и воды глубоких горизонтов, не связанные с поверхностным стоком.

    Запасы  подземных вод в Московском регионе  недостаточны для стабильного обеспечения хозяйственно-питьевых нужд города, в связи с чем используются поверхностные источники.

    В черте города водный фонд представлен  р. Москвой и более 70 малыми реками и ручьями общей протяженностью 165,0 км. Полностью открытое русло сохранено у семи рек: Яузы, Сетуни, Сходни, Раменки, Очаковки, Ички и Чечеры. Остальные реки частично или полностью заключены в коллекторные системы и служат для отведения поверхностного стока. Кроме загрязненного поверхностного стока на качественное состояние рек оказывает негативное влияние сброс недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий и городских станций аэрации.

    Ниже  впадения канала Москва-Волга в р. Москву расход воды реки складывается следующим образом: 5 куб. м/с - расход воды р. Москвы ниже Рублевского водозабора; - 30-35 куб. м/с - проектный расход воды из канала Москва-Волга; 10 куб. м/с - поверхностный сток (от притоков р. Москвы в черте города); 66 куб. м/с сточные воды городской канализации, сбрасываемой в р. Москву; 5 куб. м/с - сточные воды промышленных предприятий, поступающие в реку помимо общегородских сетей канализации.

    Бассейн р. Москвы в черте г. Москвы находится  под воздействием промышленного комплекса, оказывающего существенное влияние на изменение химического состава воды как р. Москвы, так и ее притоков. В столице насчитывается около 30 предприятий (не считая ТЭЦ и станций аэрации), направляющих от 41 тыс. до 39850 тыс. куб. м /год сточных вод в рр. Сходня, Сетунь, Яуза, Пехорка, Москва и др. В целом р. Москва в черте г. Москвы получает до 1767540 тыс. куб. м/год промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод от ведущих отраслей, базирующихся в регионе.

    Поверхностный сток с территории города формируется  за счет талых снеговых и дождевых вод, а также поливо-моечных вод. По районам г. Москвы величина модуля стока изменяется в пределах 5,64 (Железнодорожный район) - 15,0 л/с кв. Км (Свердловский район). Средний для города Москвы модуль стока составляет 9 л/с кв. км. В общем наблюдается увеличение модуля стока от окраин города к центру. Поверхностный сток с территории города не очищается от загрязнений и прямо попадает в водные объекты, неся с собой большое количество органических, взвешенных веществ, нефтепродуктов. В целом по г. Москве в течение года с поверхностным стоком поступает 3840 тонн нефтепродуктов, 452080 тонн взвешенных веществ, 173280 тонн хлоридов, 18460 тонн органических веществ (по БПК). В результате с поверхностным стоком в водные объекты города попадает нефтепродуктов в 1,8 раз, а взвешенных веществ почти в 24 раза больше, чем со сточными водами предприятий. Большая часть загрязнений: нефтепродуктов - 63%, взвешенных веществ - 75%, органических веществ - 64%, хлоридов - 95%, поступает в р. Москву с поверхностным стоком в зимне-весенний период.

    Гидрогеологическая  обстановка в г. Москве сложилась  под воздействием длительного и недопустимо интенсивного водоотбора из артезианских водоносных горизонтов карбона, а с другой стороны, характеризуется развитием процессов подтопления грунтовыми водами и подпором от гидротехнических сооружений. Увеличивающаяся разница в напорах артезианских и грунтовых вод способствует перетеканию загрязненных грунтовых и поверхностных вод вниз, к питьевым горизонтам карбона. В наибольшей степени эти процессы проявляются там, где отсутствует глинистая разделяющая толща верхней юры, лежащая между грунтовыми и артезианскими водами.

    Главные источники загрязнения подземных  вод в Москве таковы: утечки из канализационных коллекторов, просачивание загрязненных атмосферных осадков сквозь загрязненные почвы, засыпанные и застроенные свалки, утечки и фильтрация из очистных сооружений, технологических коммуникаций и с канализированных и неканализированных промплощадок. Исторически сложился прочный обычай размещать свалки в отработанных карьерах и оврагах, то есть как можно ближе к грунтовым водам; располагать заводы, очистные сооружения, поля фильтрации, склады - в речных долинах, т.е. там, где естественная защита подземных вод зачастую отсутствует.

    Наиболее  загрязнены на территории г. Москвы грунтовые  воды. Их загрязнение связано главным образом с чрезвычайно широким распространением жидких коммунальных отходов, а также газообразных отходов автотранспорта, промышленных предприятий, ТЭЦ и др. Компоненты- агрязнители представлены хлоридами, сульфатами, органическими веществами, азотистыми соединениями и тяжелыми металлами.

    Грунтовые воды с таким характером загрязнения  преимущественно пресные, смешанного, вследствие загрязнения состава. Изменение степени их загрязнения подчиняется пространственным закономерностям: концентрации компонентов-загрязнителей возрастают в направлении движения вод от возвышенных участков рельефа - центральных частей междуречных ространств к пониженным - речным долинам, озерам, котлованам, водохранилищам. Градиент концентраций при этом возрастает от десятков до первых сотен миллиграммов на литр. Одновременно увеличивается и общая минерализация грунтовых вод.

в) Биологические ресурсы

    Они складываются из растительной и животной массы, единовременный запас которой на Земле измеряется величиной порядка 2,4 • 1012 т (в пересчете на сухое вещество). Ежегодный прирост биомассы в мире (т. е. биологическая продуктивность) составляет примерно 2,3 ( 1011 т. Основная часть запасов биомассы Земли (около 4/5) приходится на лесную растительность, которая дает более 1/3 общего ежегодного прироста живой материи. Человеческая деятельность привела к значительному сокращению общей биомассы и биологической продуктивности Земли. Правда, заменив часть бывших лесных площадей пашнями и пастбищами, люди получили выигрыш в качественном составе биологической продукции и смогли обеспечить питанием, а также важным техническим сырьем (волокно, кожи и др.) растущее население Земли.

    Продовольственные ресурсы составляют не более 1% от общей  биологической продуктивности суши и океана и не свыше 20% от всей сельскохозяйственной продукции. С учетом роста населения и необходимости обеспечить полноценным питанием все население Земли к 2000 г. производство продуктов растениеводства должно быть увеличено, по крайней мере в 2 раза, а продуктов животноводства — в 3. Это значит, что производство первичной (растительной) биологической продукции, включая корма для животных, необходимо увеличить не менее чем в 3—4 раза. Расчеты на расширение возделываемых земель вряд ли имеют под собой серьезные основания, так как резервы пригодных для этого площадей крайне ограничены. Очевидно, выход следует искать в интенсификации сельского хозяйства, включая развитие поливного земледелия, механизации, селекции и т. д., а также в рациональном использовании биологических ресурсов Океана. Необходимые для этого условия и ресурсы имеются, однако расчеты некоторых авторов на возможность прокормления на Земле десятков и сотен миллиардов и даже нескольких триллионов человек нельзя расценивать иначе как утопические.