Принципы рационального природопользования;

Ресурсосбережение, новые технологии, новые материалы, новые виды энергии

Интенсивная эксплуатация природных богатств привела к необходимости нового вида природоохранной деятельности — рационального использования природных ресурсов, при котором требования охраны включаются в сам процесс хозяйственной деятельности по использованию природных ресурсов.

Природопользование — общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путем использования различных видов природных ресурсов и природных условий. Природопользование включает: а) охрану, возобновление и воспроизводство природных ресурсов, их извлечение и переработку; б) использование и охрану природных условий среды жизни человека; в) сохранение, восстановление и рациональное изменение экологического равновесия природных систем; г) регуляцию воспроизводства человека и численности людей.

Природопользование может быть нерациональным и рациональным. Нерациональное природопользование не обеспечивает сохранение природно-ресурсного потенциала, ведет к оскудению и ухудшению качества природной среды, сопровождается загрязнением в истощением природных систем, нарушением экологического равновесия и разрушением экосистем. Рациональное природопользование означает комплексное научно-обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природно-ресурсного потенциала, при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению.

Рациональное природопользование – система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий, наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.

Целью рационального природопользования является необходимость достижения оптимальных пропорций, в масштабах единого использования, охраны, воспроизводства природных ресурсов.

Рациональное природопользование требует совершенствования технологии производства, всего цикла использования природных ресурсов, с целью более полного извлечения полезной части ресурса, снижения отходов, развития производств с замкнутыми циклами, развития вторичного использования сырья и отходов, очистки промышленных выбросов, освоения новых форм энергии.

Рациональное природопользование преследует двоякую цель:

— обеспечить такое состояние окружающей среды, при котором она смогла бы удовлетворить наряду с материальными потребностями запросы эстетики и отдыха;

— обеспечить возможность непрерывного получения урожая полезных растений, производства животных и различных материалов путем установления сбалансированного цикла использования и возобновления.

Экологически сбалансированное природопользование возможно лишь при использовании «экосистемного подхода, учитывающего все виды взаимосвязей и взаимовлияний между средами, экоценозами и человеком».

Нерациональное природопользование в конечном счете ведет к экологическому кризису, а экологически сбалансированное природопользование создает предпосылки для выхода из него.

Выход из глобального экологического кризиса — важнейшая научная и практическая проблема современности. Над ее решением работают тысячи ученых, политиков, специалистов-практиков во всех странах мира. Задача заключается в разработке комплекса надежных антикризисных мер, позволяющих активно противодействовать дальнейшей деградации природной среды и выйти на устойчивое развитие общества. Попытки решения этой проблемы только одними какими-либо средствами, например технологическими (очистные сооружения, безотходные технологии и т. Д.), принципиально неверны и не приведут к необходимым результатам. Преодоление экологического кризиса возможно лишь при условии гармоничного развития природы и человека, снятии антагонизма между ними Это достижимо лишь на основе реализации «триединства естественной природы, общества и природы очеловеченной», на путях устойчивого развития общества, комплексного подхода к решению природоохранных проблем.

Управление водными ресурсами

Несмотря на то, что мы не можем увеличить мировые запасы воды, мы можем ослабить остроту и снизить скорость распространения проблем водных ресурсов. Два основных подхода к управлению водными ресурсами заключаются в увеличении запасов пригодной к употреблению воды и снижению её ненужных расходов и потерь. Основные способы эффективного управления водными ресурсами представлены в таблице 5.1

Таблицы 5.1 – Методы управления водными ресурсами

Дождевую и талую воду можно аккумулировать в больших водохранилищах, которые создаются за плотинами , построенными на реках.

Контролируя речной сток, плотины снижают опасность наводнений в низовьях реки дают людям возможность жить на плодородных поймах крупнейших рек ниже плотин. Они также создают регулируемый запас воды для орошения земель. Гидроэлектростанции, используя энергию падающей воды, вырабатывают свыше 20 % мировой электроэнергии. Вода является возобновимым не загрязняющим окружающую среду источником энергии. Однако строительство плотин имеет и ряд недостатков. Аккумуляция воды в водохранилищах за плотинами поднимает уровень грунтовых вод, что приводит к заболачиванию близлежащих земель. Перекрывая естественное русло реки, плотина препятствует миграции рыб и уничтожает её нерестилища.

Существуют примеры увеличения запасов пресной воды в густонаселённых районах, испытывающих дефицит воды, путём переброски вод из районов, богатых водой. Примером может служить Калифорнийский план использования воды – крупнейшее в мире водохранилище и система водоснабжения. По этому плану вода перебрасывается из богатых водой, но имеющих низкую плотность населения северных районов Калифорнии в густонаселённые засушливые регионы Южной Калифорнии. Суть проблемы заключается в том, что в Калифорнии две трети атмосферных осадков выпадает в горных районах севера, в то время как 80 % воды используются в центральных и южных частях Калифорнии.

Другим примером крупномасштабной переброски воды может служить Средняя Азия, где из Аральского моря на орошение было взято столько воды, что озеро пересохло. В настоящее время с территории Аральского моря огромное количество соли и песка разносится ветром на значительные расстояния, нанося ущерб сельскому хозяйству. Данный проект переброски воды можно назвать одной из крупнейших экологических катастроф, вызванных деятельностью человека.

Выдвигались предположения о буксировке огромных айсбергов в засушливые района, для того чтобы после их таяния откачивать пресную воду на берег. Однако технически это сделать практически невозможно, а стоимость таких проектов очень высока.

Опреснение солёной воды является эффективным средством увеличения запасов пресной воды. Наибольшее распространение получили методы дистилляции и обратного осмоса. Также практикуются замораживание соленой воды или пропускание через неё электрического тока. Общим недостатком всех известных методов опреснения является то, что все они требуют огромного количества энергии. За счёт опреснения солёной воды можно решить проблему водообеспечения прибрежных городов в засушливых зонах, когда стоимость получения пресной воды любым методом достаточно высока.

В настоящее время на долю орошения приходится 70 % используемой в мире воды, значительная часть которой расходуется впустую. Из всего объёма поступающей на орошение воды растения получают лишь 37 %, а остальные 63 % расходуются бесцельно. Снизить потери воды при орошении позволяют системы капельного орошения, системы дождевания, а также контроль влажности почвы.

Многие промышленные процессы могут быть видоизменены в целях сокращения потерь воды, её экономии и повторного использования. Например, в зависимости от технологии, для выплавки 1 тонны стали требуется от 4980 до 199250 литров воды. Для производства 1 тонны бумаги завод в Хадере в Израиле использует десятую часть того количества воды, которое требуется большинству целлюлозно-бумажных комбинатов. Получение алюминия из металлолома, а не из руды может снизить потребление воды на 97 %. В промышленности отмечается некоторая экономия воды, однако потенциальные возможности по её вторичному использованию далек не исчерпаны, так как многие отрасли мало заинтересованы в рециркуляции, на долю которой приходится только 3% общих расходов промышленности.

Воду также необходимо экономить в жилых домах, административных зданиях. Из-за утечек воды в трубах, магистральных трубопроводах, туалетах, ваннах и кранах, теряется от 20 до 35 % воды, поступающей на коммунальные нужды.

Самый лёгкий и дешевый путь повышения энергоэффективности с наименьшими последствиями для окружающей среды состоит в частичном или полном решении проблемы бесполезных расходов и потерь энергии. Этого можно достичь следующим образом:

– Уменьшением потребления энергии за счет изменения методов ее расхода. Например, путешество­вать на короткие расстояния пеш­ком или на велосипеде, отдавать предпочтение общественному транспорту, а не легковым авто­мобилям;

– Повышением энергоэффективно­сти за счет выполнения той же ра­боты с меньшими энергозатратами. Например, улучшать тепло­изоляцию домов, следить за со­стоянием автомобильных двигате­лей, переходить на использование более энергоэффективных авто­мобилей, домов, систем отопле­ния и охлаждения, бытовых элек­троприборов, ламп и технологи­ческих процессов.

– Экономией энергии при росте производительности за счет раз­работки более энергоэффектив­ных приборов. Например, ис­пользовать солнечные батареи, преобразующие солнечную радиа­цию непосредственно в электри­чество: аэродинамически опти­мальные транспортные средства, требующие меньше горючего, бо­лее эффективные отопительные и охладительные системы, бытовые приборы и транспортные двигате­ли.

Повышение эффективности энер­гетики — самый действенный способ экономии энергии. В этом случае уменьшается вредное воздействие на окружающую среду, так как сокра­щаются затраты энергетических ре­сурсов при получении того же коли­чества энергии. Этот способ не приво­дит к дополнительным выбросам уг­лекислого газа в атмосферу и являет­ся самым дешевым и самым быстрым способом замедления глобального потепления за счёт экономии ископаемого топлива.

Экономия энергии и сокращение ее потерь позволяют продлить срок использования невозобновимого ис­копаемого топлива, увеличивают вре­мя перехода к неисчерпаемым и во­зобновимым энергетическим ресур­сам и уменьшают зависимость от им­портной нефти. Экономное энерго­потребление способствует более ста­бильному положению в мире, повы­шает национальную и глобальную во­енную и экономическую безопасность за счет уменьшения зависимости от нефти. Повышение эффективности энер­гетики имеет меньше отрицательных последствий, чем любая другая аль­тернатива ее развитие. Однако заме­на домов, промышленного оборудова­ния и автомобилей на более эконо­мичные по мере их износа требует много времени. Например, замена большинства строений и промышленного оборудования занимает несколько десятилетий, а старых автомобилей – от 10 до 12 лет.

Промышленность потребляет поч­ти половину электричества, выраба­тываемого в мире. Одним из наиболее энергоемких процессов является по­лучение алюминия из алюминиевой руды. Новые технологии позволяют сэкономить до 25% электричества, а повторная переработка алюминия снижает затраты электричества на 95%. Тем не менее, несмотря на та­кую огромную экономию, мировая доля вторичного алюминия составля­ет лишь 25%. Эта цифра легко может быть удвоена или даже утроена.

Около 70% электричества, исполь­зуемого в промышленности, необходимо для работы электродвигате­лей, большинство из которых вращаются с фиксированной скоростью и подают фиксированное напряжение независимо от выполняемых ими за­дач. Внедрение переменных передач скоростей, реостатов для светильни­ков и другого оборудования, которое приводило бы в соответствие мощ­ность электроприборов и нужды по­требителей, может сократить затраты электричества на одну шес­тую.

Еще один способ экономии энер­гии в промышленности заключается в переходе к более рациональному ос­вещению. Можно также использовать контролируемые компьютерами сис­темы для выключения освещения и оборудования на останавливаемых участках и в периоды, когда произ­водство работает не на полную мощ­ность.

Очень важным направлением повышения энергоэффективности промышленности является сокращение производства отходов и увеличение срока службы товаров. Этого можно достичь за счёт повышения роли рециркуляции и повторного использования материалов, а также производства более долговечной и легко ремонтируемой продукции.

Крупнейшими, практически неиссякаемыми вечными и возобновимыми источниками энергии для всех стран являются солнце, ветер, текущие воды, биомасса, внутреннее тепло Земли (геотермальная энергия).

Существуют пассивные системы улавливания солнечной энергии и активные гелиоустановки. В активных гелиоустановках специальные коллекторы концентрируют солнечную энергию и накапливают её в виде тепла для отопления помещений и нагрева воды. Несколько соединенных между собой коллекторов обычно устанавливаются на крыше, чтобы без помех поглощать солнечные лучи.

Преимущества и недостатки сол­нечной энергетики при отоплении зданий и нагревании воды. Исполь­зование активных или пассивных гелиоэнергетических систем для отоп­ления помещений и нагревания воды имеет много преимуществ. В солнеч­ные дни гарантирована бесплатная энергия, а к.п.д. колеблется от умеренного до высокого. Технология хо­рошо разработана, и установка обо­рудования не занимает много време­ни. В атмосферу не выбрасывается углекислый газ, и последствия для окружающей среды загрязнений воз­духа и воды крайне незначительны. Нарушений почвы также практиче­ски не происходит, так как пассив­ные системы встраиваются в здания, а активные солнечные коллекторы обычно размещаются на крышах.

С точки зрения затрат в течение всего периода эксплуатации хоро­ший проект пассивной гелиоэнергетической системы является самым деше­вым способом на 50% или даже на 100% решить проблему отопления дома в районах с достаточным коли­чеством солнечного света. Строи­тельство при наличии такой системы обходится на 5—10% дороже, но об­щие расходы за весь срок службы на 30 или 40% ниже по сравнению с обычными домами.

В районах, не испытывающих не­достатка в солнечном излучении, активная гелиоустановка является мало­затратным способом обеспечения горячей водой большинства домов. В та­ких районах также может оказаться выгодным частично или полностью отапливать жилые дома, большие административные здания с незатенен­ными крышами и небольшие поселки, используя новые магниевогидридные системы.

Тем не менее гелиоустановки име­ют и недостатки. Так, солнечная энергия не поступает ночью и в облачные дни. Как правило, это обусловливает необходимость в системах, аккумули­рующих тепло в небольших запасных отопительных системах. Первоначаль­ная стоимость обескураживает покупателей, не привыкших оценивать суммарные затраты за весь срок эксплуатации, а также покупателей, регу­лярно меняющих жилье.

При существующих технологиях активные гелиоэнергетические системы обычно слишком дороги для отоп­ления большинства жилых домов и небольших административных зда­ний. Усовершенствование проектов и технологий массового производства может изменить это положение. Од­нако многие люди полагают, что кол­лекторы активного солнечного тепла, установленные на крыше или во дво­ре, портят внешний вид дома.

Прямое преобразование солнеч­ной энергии в электричество: фотоэлементные ячейки. При помощи фотоэлементных ячеек, обычно называе­мых солнечными батареями, энергия солнечной радиации может быть не­посредственно преобразована в элект­рическую. Солнечная батарея состоит из тонкой пленки из очищенного крем­ния, который может быть приготовлен из дешевого и имеющегося в изобилии песка. К ней добавляются ничтожные количества (следы) других веществ, таких, как арсенид галлия или суль­фид кадмия, благодаря чему пленка излучает электроны и вырабатывает небольшое количество электрического тока при воздействии на нее солнеч­ных лучей. В настоящее время солнечные ба­тареи достаточно широко используются по всему миру. Солнечные фотоэлементы ис­пользуются также для переключения железнодорожных стрелок, для элек­трификации колодцев, при работе ир­ригационных насосов, для зарядки батарей, в калькуляторах, перенос­ных компьютерах, океани­ческих буях, маяках и на морских нефтедобывающих платформах в сол­нечном Персидском заливе. Солнечные батареи, кроме того, надежны и бесшумны, у них нет дви­жущихся частей, и они могут служить до 30 лет и дольше, если их поместить в стекло или пластик. Они могут быть быстро и легко установлены и требуют небольшого ухода, если не учитывать необходимость изредка промывать их для удаления грязи, препятствующей улавливанию солнечных лучей. Большинство солнечных батарей сделаны из кремния, второго по рас­пространенности элемента в земной коре. При использовании они не выде­ляют углекислый газ, загрязнение во­ды и воздуха при их эксплуатации и производстве незначительно, наруше­ния почвенного покрова при их уста­новке на крыше не происходит. Коэф­фициент полезного действия довольно высок и растет в новых образцах.Однако солнечные батареи имеют и ряд недостатков. Современная сто­имость систем солнечных батарей вы­сока. Без плотной пла­стиковой защиты солнечные батареи могут быть повреждены градом. Ис­пользование солнечных батарей мо­жет лимитироваться недостатком гал­лия и кадмия. При отсутствии эффек­тивного контроля за загрязнением производство солнечных батарей мо­жет вызвать умеренное загрязнение воды химическими отходами.

Вторичная солнечная энергия: выработка электричества силой падающей и текущей воды

Типы гидроэлектрической энер­гии. С 1700-х годов кинетическая энергия падающей и текущей воды, рек и ручьев использовалась для вы­работки электричества на небольших и крупных гидроэлектростанциях. В широкомасштабных гидроэнергети­ческих проектах реки перекрыва­лись гигантскими плотинами для со­здания водохранилищ, из которых вода с регулируемой скоростью пада­ла в реку ниже плотины, вращая тур­бины и вырабатывая электричество.

Электричество, вырабатываемое силой падающей воды, является скрытой формой вечной солнечной энергии, благодаря которой происхо­дит гидрологический цикл. Однако водохранилища за плотинами обычно заполняются илом и становятся бес­полезными уже через 30 — 300 лет, в зависимости от скорости естественной и ускоряемой деятельностью челове­ка эрозии почв на землях, располо­женных выше плотины. Это означа­ет, что большие гидроэлектростанции являются невозобновимыми источни­ками энергии.

В небольших гидроэнергетиче­ских проектах поперек реки или ручья строится низкая плотина, а во­дохранилище либо отсутствует, либо очень невелико. Для получения элек­тричества используется естественный водный поток. Однако мощность та­ких ГЭС может меняться в зависимо­сти от сезонных колебаний стока. В условиях засухи дефицит воды может привести к полной остановке турбин.Падающая вода может также ис­пользоваться в гидроаккумулирую­щих энергетических системах. Их главное назначение — обеспечение дополнительной энергией во время пиковых ситуаций. Когда потребно­сти в электричестве малы, как правило, ночью, электроэнергия, вырабаты­ваемая обычной электростанцией, ис­пользуется для откачки воды из озера или водохранилища в другое водо­хранилище, расположенное на боль­шей высоте, обычно на вершине го­ры. Если электрическая компания временно нуждается в большем коли­честве электричества, чем могут выработать ее станции, используется во­да из верхнего водохранилища. На своем пути в нижний резервуар она вращает турбины и вырабатывает электричество. Однако это очень до­рогой способ получения электричест­ва. Имеются гораздо более дешевые альтернативы, такие, как турбины, работающие на природном газе. Дру­гой возможностью является использо­вание для подъема воды в верхнее во­дохранилище насосов, приводимых в действие энергией солнечной радиа­ции. Гидроэнергетика имеет целый ряд преимуществ. Многие раз­вивающиеся страны располагают большим количеством еще не пере­крытых потенциальных створов для станций, хотя расположены они часто далеко от тех мест, где требуется электричество. Гидроэлектростанции имеют средний или высокий коэффи­циент полезного действия и довольно низкую стоимость производства и поддержания рабочего состояния. Гидроэлектростанции, как прави­ло, не закрываются на ремонт и в процессе их работы не происходит выбросов углекислого газа или дру­гих загрязнителей в атмосферу. Срок эксплуатации их от двух до десяти раз больше, чем у угольных или атомных станций. Помимо выработки электричества большие плотины по­зволяют контролировать паводки и подавать регулируемое количество воды в орошаемые районы, располо­женные ниже плотин. Однако гидроэнергетика имеет и некоторые недостатки. В частности, очень высока стоимость строительст­ва новых крупных сооружений, для которых во многих странах практически не осталось под­ходящих мест. Создание гигантских плотин подразумевает затопление ог­ромных территорий, разрушает мес­тообитания диких животных, сгоняет людей с насиженных мест, уменьшает естественное плодородие первокласс­ных сельскохозяйственных земель в речных долинах ниже плотины и сни­жает улов рыбы ниже по течению. Без надлежащего контроля землепользования крупные сооружения могут вызвать усиление эрозии почв и заиление вод вблизи берегов водохранилища выше плоти­ны. Это приводит к сокращению сро­ка службы водохранилища.

Энергия приливов. Дважды в сут­ки у побережий под действием грави­тационных сил Луны и Солнца на­блюдаются колебания уровня океана или моря, то есть подъемы воды (приливы) и ее падения (отливы). В некоторых местах можно создать пло­тины, отсекающие залив от моря. Ес­ли разница между полной и малой водой достаточно велика, кинетическая энергия этих ежедневных приливных течений, обусловленных приливооб­разующими силами Луны, может быть использована для вращения тур­бин, размещенных в плотине и выра­батывающих электричество. Однако для строительства таких электростан­ций на Земле существует лишь пара десятков подходящих мест. Использование энергии приливов для производства электричества име­ет ряд преимуществ. Источник энер­гии (прилив, обусловленный действи­ем гравитационных сил) бесплатен, стоимость эксплуатации приливной электростанции невелика, а коэффи­циент полезного действия достаточно высок. Не происходит выбросов в ат­мосферу углекислого газа, загрязне­ние воздуха и нарушения почвы не­значительны. Большинство аналитиков, однако, полагают, что энергия приливов в ми­ровом производстве электричества не сыграет существенной роли. Далеко не везде существуют благоприятные условия для ПЭС, и стоимость их строительства достаточно высока. Мощность электростанций и количе­ство энергии колеблются в течение суток в зависимости от фазы прили­ва, соответственно, эти станции дол­жны быть снабжены дублирующими системами. Плотины и электростан­ции могут быть повреждены шторма­ми, а металлические части легко разъедаются морской водой.

Преобразование тепловой энер­гии океана. Океаническая вода акку­мулирует огромное количество сол­нечного тепла. Принцип работы основан на использовании большой разницы температур холод­ных глубинных и теплых поверхност­ных вод тропических океанов для вы­работки электроэнергии.

Солнечные пруды на суше. Сол­нечные пруды, или коллекторы сол­нечной энергии, представляют собой протянувшиеся по крайней мере на 0,5 га рвы, заполненные черными пластиковыми мешками с соленой или пресной водой. Соленые солнеч­ные пруды могут быть использованы для выработки электричества и, как правило, располагаются вблизи внут­ренних соленых озер или лиманов и пустынь, изобилующих солнечной ра­диацией. При нагревании придонные слой воды в таких прудах не подни­маются к поверхности, так как имеют большую соленость и плотность (мас­су на единицу объема), чем верхние слои. Тепло, накопленное днем в при­донных слоях, может быть использо­вано для выработки электричества по принципу, положенному в основу океанических геотермальных стан­ций.

Энергия ветра: прошлое и насто­ящее. С 1600-х годов господствую­щие ветры, косвенное следствие сол­нечного излучения, использовались для движения кораблей, помола зер­на, перекачивания воды и снабже­ния энергией многочисленных ма­леньких фабрик. С 1970-х годов начали проектиро­ваться и использоваться в 95 странах современные ветровые турбины раз­ных размеров. Опыт показал, что эти установки могут вырабатывать элект­ричество по приемлемой цене для не­больших населенных пунктов и круп­ных коммунальных компаний в райо­нах со средней скоростью ветра от 6,5 м/сек до 10,9 м/сек, что харак­терно для горных перевалов и мор­ских побережий. Преимущества и недостатки энергии ветра. В некоторых райо­нах, обладающих особыми условия­ми, энергия ветра является неогра­ниченным источником энергии, а большие ветровые фермы могут быть построены за срок от трех до шести месяцев. Ветроэнергетические системы, как правило, имеют отно­сительно высокий коэффициент по­лезного действия, не выделяют угле­кислый газ или другие загрязнители воздуха, при эксплуатации не требу­ют воды для охлаждения. Они рабо­тают от 80% до 98% времени, когда дует ветер. При их производстве и эксплуатации практически не проис­ходит загрязнения воды. Земли, за­нятые ветровыми фермами, могут быть использованы для выпаса или других целей. Ветроэнергетические установки не нуждаются в воде что делает их особенно актуальными в аридных и семиаридных районах. Предполагается, что ветровые фер­мы будут экономически более выгод­ны, чем угольные и атомные элект­ростанции уже в 1990-х годах, что уже наблюдается в особо благопри­ятных районах. Однако ветроэнергетика может развиваться только в достаточно вет­реных районах. Когда ветер затиха­ет, необходимо резервное электриче­ство от коммунальных сетей или си­стем энергонакопителей, хотя в не­которых местах это не является про­блемой. Резерв электричества может быть также обеспечен комбинацией ветровых ферм с солнечными бата­реями или с гидроэнергетическими установками или и с тем, и с тем. Строительство ветровых ферм на горных перевалах и морских побе­режьях может нарушить красоту ландшафтов.

Возобновимая биомасса как раз­нообразное топливо. Биомасса — это органическое растительное веще­ство, производимое солнечной энер­гией благодаря фотосинтезу. Неко­торые из этих растительных веществ могут сжигаться как твердое топли­во или преобразовываться в более удобное газообразное или жидкое биотопливо (рис. 9-12). В 1987 г. на биомассу, главным образом, в ви­де дров и навоза, использовавшуюся для отопления жилищ и приготовле­ния пищи, приходилось около 15% энергии, вырабатываемой в миреВсе виды биологического топли­ва имеют ряд общих преимуществ. Они могут быть использованы в твердом, жидком и газообразном виде для отопления помещений, на­гревания воды, выработки электри­чества и приведения в движение транспортных средств. Биомасса яв­ляется возобновимым энергетиче­ским ресурсом до тех пор, пока де­ревья и растения не уничтожаются быстрее, чем вырастают, а как раз этого и не происходит в большинст­ве районов. Уровень содержания углекислого газа в атмосфере не повышается до тех пор, пока скорость уничтожения и сжигания деревьев и растений и разложения органического вещества под землей не превысит скорость их возобновления. Сжигание биологиче­ского топлива не приводит к сущест­венным выбросам в атмосферу серы и оксида азота на единицу полученной энергии в отличие от неконтролируе­мого сжигания угля и, соответствен­но, требует меньших затрат на конт­роль загрязнения. Биотопливо имеет также и неко­торые общие недостатки. Без эффек­тивного контроля за землепользова­нием и восстановлением раститель­ного покрова широкомасштабное уничтожение деревьев и растений может Привести к истощению пита­тельных веществ в почве, к ускорен­ной эрозии и загрязнению воды, на­воднениям и потере среды обитания диких животных. Ресурсы биомассы имеют высокое содержание воды (от 15% до 95%), что понижает выход чистой полезной энергии. Дополни­тельный вес, обусловленный высо­кой влажностью, делает довольно дорогими заготовку и транспорти­ровку древесины и других расти­тельных материалов. Каждый вид биологического топлива имеет и свои специфические преимущества и не­достатки.

В качестве топлива для автомоби­лей, отопления домов и горячего во­доснабжения в случае исчерпания запасов нефти и природного газа некоторые ученые предлагают ис­пользовать газообразный водород. В чистом виде в больших количест­вах в природе он не встречается. Однако он может быть получен хи­мическим путем из таких невозобновимых ресурсов, как уголь и при­родный газ, или за счет использова­ния тепла, электричества и, возмож­но, солнечной энергии для разложе­ния пресной или морской воды. Водород может сжигаться в реак­циях с кислородом на электростан­ции, в специально спроектированном автомобильном двигателе или в топ­ливных элементах, преобразующих химическую энергию в постоянный ток. Топливные элементы, работаю­щие на смеси водорода и воздуха, имеют коэффициент полезного дей­ствия от 60 до 80%.

Водород полностью сгорает в кислороде, при этом образуется только водяной пар и не происходит загрязнения воздуха. После сжига­ния на воздухе выделяется незначительное количество оксидов азота, в 200 раз меньше, чем выбрасывают современные автомобили. Водород может быть аккумулирован в пористых угольных гранулах или соеди­няться с различными металлами, об­разуя твердые вещества, которые при нагревании высвобождают водо­род, необходимый для специально спроектированных автомобильных двигателей. В отличие от бензина твердые гидриды водорода не взры­ваются и не горят в случае повреж­дения баков в результате аварии. Водород может также абсорбиро­ваться в гранулах активированного угля, которые выделяют водород при нагреве. Главная проблема с водородом как топливом состоит в том, что в природе он практически не встреча­ется. При его производстве разложе­нием воды требуется высокотемпера­турное тепло или электричество, получаемое из других источников энергии, которыми могут служить ядерный распад, прямая солнечная радиация или ветер, что приводит к значительному удорожанию таких технологий. Другой проблемой использования водорода является его высокая взрывоопасность.

Самый легкий и дешевый способ получить больше энергии и умень­шить современные нагрузки на окру­жающую среду состоит в повышении энергоэффективности промышленно­сти, транспорта, торговых и жилых зданий. Этого можно достичь, изме­нив привычку расточительно исполь­зовать энергию, повысив энергоэффективность за счет выполнения той же работы с меньшими энергозат­ратами и повысив коэффициент по­лезного действия существующих электроприборов. Повышение эф­фективности энергетики позволяет продлить срок использования нево­зобновимого ископаемого топлива, увеличивает время перехода к не­исчерпаемым и возобновимым энер­гетическим ресурсам, уменьшает за­висимость от импорта нефти и ук­репляет глобальную и национальную военную и экономическую безопас­ность.Крупнейшим источником энергии для всех стран является неисчерпае­мая и возобновимая энергия солнца, ветра, текущей воды и биомассы.Прямая солнечная энергия может быть сконцентрирована для выработ­ки высокотемпературного тепла для индустриальных процессов и для вы­работки электричества на гелиоуста­новках.Новые гидроэнергетические про­екты могут существенно повысить выработку электричества во многих развивающихся странах и в ряде ин­дустриальных государств. Затрат при этом могут быть довольно боль­шими, а последствия для окружаю­щей среды не внушают опасений. Выработка электричества за счет энергии полусуточных морских, при­ливов (приливная энергия) и океанических волн (волновая энергия) по прогнозам не сможет существенно по­влиять на мировую энергетику из-за ограниченности подходящих мест для строительства электростанций. Источником электричества может также служить солнечная энергия, накопленная в виде тепла в морской воде в тропических океанических ус­тановках или в солнечных прудах на суше, содержащих соленую или пре­сную воду. Количество подходящих мест в океане для создания больших плавучих океанских гидротермаль­ных электростанций ограничено в связи с техническими сложностями, а высокая стоимость может также серьезно лимитировать использова­ние этого энергетического ресурса. Соленые солнечные пруды вблизи внутренних морей и соленых озер в ряде мест, чье число ограничено, мо­гут использоваться для выработки электричества, но стоимость его бу­дет слишком высокой. Сооружение пресноводных солнечных прудов мо­жет оказаться достаточно быстрым, дешевым и эффективным способом получения низкотемпературного теп­ла для отопления и горячего водо­снабжения. Энергия может быть получена и при сжигании различных видов био­логического топлива, в том числе сельскохозяйственных и бытовых отходов. [5]

Вопросы для самоконтроля

1. Какие задачи преследует рациональное природопользование?

2. Что является основной целью развития малоотходных технологий?

3. Как называются ресурсы, которые вырабатываются в процесс эксплуатации?

4. Перечислите виды природных ресурсов.

5. Назовите десять основных действий, которые может предпринять отдельный человек, чтобы сэкономит энергию дома и на транспорте.

1. Анциферова И.В. Экологический менеджмент. Изд-во ПГТУ, Пермь, 2007, 280 стр.

2. Земельный кодекс Российской Федерации от 25.10.2001 N 136-ФЗ (ред. от 23.07.2013) (с изм. и доп., вступающими в силу с 06.09.2013)

3. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов РФ в 2011 г.

Источник:http://studopedia.su/11_75886_printsipi-ratsionalnogo-prirodopolzovaniya.html