Глобальная сырьевая проблема

Разработка месторождений полезных ископаемых, залежи которых находятся недалеко от земной поверхности, производится путем поверхностной добычи, устраивая открытые карьеры, открытую добычу методом создания горизонтальных полос, или добыча при помощи землечерпательного оборудования. При расположении полезных ископаемых далеко под землей они извлекаются методом подземной добычи.

Добыча, обработка и использование любого негорючего минерального ресурса вызывает нарушение почвенного покрова и эрозию, загрязняет воздух и воду. Подземная добыча более опасный и дорогостоящий процесс, чем поверхностная добыча, но он в гораздо меньшей степени нарушает почвенный покров. При подземной добыче может происходить загрязнение воды в силу шахтного кислотного дренажа. В большинстве случаев территории, на которых осуществляется добыча, удается восстановить, но это дорогостоящий процесс. Добыча полезных ископаемых и расточительный подход к использованию продуктов, изготавливаемых из ископаемых и древесины, также приводят к созданию большого количества твердых отходов.

Оценить количество реально доступного в смысле добычи полезного минерального ресурса - процесс очень дорогостоящий и сложный. И к тому же, нельзя это определить с большой точностью. Запасы минеральных ресурсов подразделяются на выявленные ресурсы и необнаруженные ресурсы. В свою очередь каждая из этих категорий делится на резервы, то есть те ископаемые, которые можно извлечь с получением прибыли по существующим ценам при существующей технологии добычи, и ресурсы - все обнаруженные и необнаруженные ресурсы, включая те, которые не могут быть извлечены с получением прибыли при существующих ценах и существующей технологии. Большинство опубликованных оценок конкретных невозобновимых ресурсов относится к резервам.

Когда 80% резервов или оцененных ресурсов материала оказываются извлеченными и использованными, ресурс считается исчерпанным, так как извлечение оставшихся 20% обычно не приносит прибыли. Количество извлеченного ресурса и тем самым время исчерпания можно увеличить путем увеличения оцененных резервов, если высокие цены вынудят пойти на поиск новых месторождений, разработку новых технологий добычи, увеличения доли рециркуляции и вторичного использования или на снижение уровня потребления ресурса. Некоторым экономически исчерпанным ресурсам удается найти замену.

Для увеличения запасов сторонники защиты окружающей среды предлагают увеличить долю рециркуляции и повторного использования невозобновимых минеральных ресурсов и снизить неоправданные потери таких ресурсов. Рециркуляция, вторичное использование и снижение количества отходов требует для своей реализации меньше энергетических затрат и в меньшей степени разрушают почву и загрязняют воду и воздух, чем использование первичных ресурсов.

Сторонники защиты окружающей среды призывают индустриальные страны совершить переход от одноразового использования с большим количеством отходов к хозяйству, производящему незначительное количество отходов. Это потребует, кроме рециркуляции и вторичного использования, также привлечения экономических стимулов, определенных действий правительств и людей, а также изменения в поведении и образе жизни населения Земли.

b)      Невозобновимые энергетические ресурсы.

Основными факторами, определяющими степень использования любого источника энергии, являются его оценочные запасы, чистый выход полезной энергии, стоимость, потенциальные опасные воздействия на окружающую вреду, а также социальные последствия и влияние на безопасность государства. Каждый источник энергии обладает преимуществами и недостатками.

Обычную сырую нефть можно легко транспортировать, она является относительно дешевым и имеющим широкое применение видом топлива, обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии. Однако доступные запасы нефти могут быть исчерпаны через 40-80 лет, при сжигании нефти в атмосферу выделяется большое количество углекислого газа, что может привести к глобальному изменению климата планеты.

Нетрадиционная тяжелая нефть, остаток обычной нефти, а также добываемая из нефтеносных сланцев и песка, может увеличить запасы нефти. Но она является дорогостоящей, обладает низким значением чистого выхода полезной энергии, требует для переработки большого количества воды и оказывает более вредное воздействие на окружающую среду, чем обычная нефть.

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.

1.1.2.                 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:

a)      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.

b)      Ресурсы пресной воды.

Водные ресурсы планеты.Земля обладает колоссальным объемом воды около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана и соленых озер можно рассматривать как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод не столь велики, по разным оценкам они колеблются от 41 до 45тыс. куб. км (ресурсы полного речного стока). Мировое хозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно 10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резко обостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно "дарит" человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.

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 2010 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.