Рациональное природопользование

№ 1120

         МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ
                       Технологический университет




                МИСиС





       Кафедра электрометаллургии стали и ферросплавов


Л.М. Симонян









            РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ


Курс лекций
   для специальности 11.01 «Металлургия черных металлов»

Одобрено редакционно-издательским советом института в качестве учебного пособия


МОСКВА 2001

УДК 504
    С37



С37 Симонян Л.М. Рациональное природопользование: Курс лекций. - М.: МИСиС, 2001. - 90с.

       Пособие представляет собой конспект лекций по курсу «Рациональное природопользование», для студентов специальности 11.01 и специализации «Ресурсосбережение и экология в металлургии».
       Содержит наиболее важные вопросы природопользования. Дана характеристика природной среды Земли и природных ресурсов. Рассмотрены их особенности.
       Приведена классификация природных ресурсов, их назначение, запасы, динамика потребления. Показаны негативные последствия экстенсивного природопользования, связанных с истощением запасов минерального сырья и загрязнением окружающей среды. Проанализированы пути рационального природопользования, направленного на сохранение и улучшение качества природных условий обитания человека.
       Подробно рассмотрены энергетические проблемы природопользования.

                                © Московский государственный институт стали и сплавов (Технологический университет) (МИСиС), 2001

            ОГЛАВЛЕНИЕ



Введение...................................................4
Глава I. Природная среда земли и ее особенности............6
   1.1. Основные понятия...................................6
   1.2. Формирование природной среды Земли.................9
   1.3. Воздействие общества на природу...................12
   1.4. Необходимые природные условия существования человека.16
Глава II. Ресурсы планеты и их назначение.................20
   2.1. Общая характеристика природных ресурсов...........20
   2.2. Литосфера.........................................22
     2.2.1. Минеральные ресурсы...........................23
     2.2.2. Почва.........................................31
     2.2.3. Земельные ресурсы.............................33
     2.2.4. Лесные ресурсы................................35
   2.3. Гидросфера........................................36
     2.3.1. Запасы воды в гидросфере......................37
     2.3.2. Значение воды для человеческого общества......39
   2.4. Атмосфера.........................................40
     2.4.1. Общая характеристика и свойства атмосферы.....40
     2.4.2. Компоненты атмосферного воздуха и их значение....42
     2.4.3. Запасы атмосферного воздуха...................48
   2.5. Энергетические ресурсы............................49
     2.5.1. Классификация энергетических ресурсов.........49
     2.5.2. Топливно-энергетические ресурсы...............51
     2.5.3. Невозобновляемые источники энергии............52
     2.5.4. Возобновляемые источники энергии..............54
Глава III. Антропогенное воздействие на природу...........59
   3.1. Динамика потребления природных ресурсов...........59
     3.1.1. Рациональное использование минеральных ресурсов.... 63
     3.1.2. Рациональное использование земельных и лесных ресурсов..............................................65
     3.1.3. Рациональное использование энергетических ресурсов..............................................68
   3.2. Загрязнение окружающей Среды и ее охрана..........70
     3.2.1. Классификация загрязнений ОС их характеристика...70
     3.2.2. Основные источники загрязнений ОС.............71
     3.2.3. Загрязнение атмосферы и ее охрана.............74
     3.2.4. Загрязнение водоемов и их охрана..............83
Список литературы.........................................89

3

            ВВЕДЕНИЕ



        К проблеме выработай стратегии устойчивого развития и рационального природопользования в последние годы во всем мире приковано внимание политиков, бизнесменов, ученых, и широкой общественности, включая представителей «зеленого движения». Об этом говорит, в частности, проведение под эгидой ООН в 1992 году конференции, посвященной проблемам Sustainable Development. Суть проблемы устойчивого развития - удовлетворение потребностей людей в пределах экологических возможностей планеты.
        Для преодоления противоречий между основной задачей развития -реализацией основных потребностей людей, и ограничением, накладываемым возможностью окружающей среды удовлетворять их настоящие и будущие потребности, Международная комиссия по окружающей среде и развитию (МКОСР), разработала основные стратегические задачи:
        1.        Оживление процессов роста (минимальный 3%-й рост национального дохода на человека в год в условиях энергичного осуществления политики перераспределения).
        2.       Изменение качества роста потребления (снижение ресурсоемкости).
        3.       Удовлетворение основных потребностей людей.
        4.        Стабилизация численности населения на уровне, соответствующем производительной способности экосистемы.
        5.       Сохранение и укрепление ресурсной базы.
        6.        Переориентация технологий и контроль экологического риска. Технологии - ключевое звено связи между людьми и природой, они должны быть ориентированы на производство «социальных товаров», лучшего качества и с более продолжительным сроком службы.
        7.        Интеграция экологических и экономических аспектов в процессе принятия решений.
        Передовые страны в период 1970-1990 гг. пытались самостоятельно решать эти проблемы, а после конференции в Рио-де-Жанейро перестроились в соответствии с концепцией устойчивого развития.
        Переход к организации любых надоднохозяйственных и социальных мероприятий на основе концепции устойчивого развития означает иные принципы планирования, материального и законодательного стимулирования, мониторинга и оценки эффективности результатов любых действий.

4

        Концепция устойчивого развития неразрывно связана с проблемой рационального природопользования.
        Рациональное природопользование (РП) - это область знаний, которая занимается изучением оптимальных путей вовлечения природных ресурсов в хозяйственную деятельность человека. Оно предполагает максимально полное, экономное и научно-обоснованное использование вовлекаемых в производство природных ресурсов, предотвращение, снижение и уничтожение возможных вредных последствий тех или иных процессов производства или других видов человеческой деятельности.
        Конечной целью РП является удовлетворение потребностей человеческого общества при минимальном ущербе, наносимом природе, в том числе поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природы, а так же ее охрану. Общие принципы природопользования основаны на понимании необходимости сохранения природных условий и жизни на Земле.
        В результате роста потребления и численности населения Земли происходят истощение природных ресурсов и загрязнение окружающей среды такими темпами, что в конце этого столетия, если не будут приняты меры к снижению антропогенного давления на природу, возможны необратимые экологические катастрофы.
        Уже сейчас перед человечеством встают серьезные проблемы - энергетическая, экологическая, сырьевая, продовольственная, демографическая. Концепция роста производства за счет вовлечения новых сырьевых ресурсов себя исчерпала. Необходимо повышение эффективности использования всех видов ресурсов (материальных, энергетических и др.) как в производстве, так и в потреблении.
        В настоящее время причинами негативных последствий воздействия человека на природу являются:
   1. Необоснованно высокий уровень природопотребления, приведший к возрастанию дефицита природных ресурсов и удорожанию сырья;
   2. Непрерывное увеличение объема отходов и затрат на их хранение, утилизацию и уничтожение;
   3. Повышение уровня загрязнения окружающей среды и рост издержек на борьбу с ним.
        Эти последствия сказываются на ресурсно-хозяйственной деятельности человека (истощение природных ресурсов) и его здоровье, проявляются в сокращении многообразия видов, деградации природных ландшафтов и др.

5

            Глава I. ПРИРОДНАЯ СРЕДА ЗЕМЛИ И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ




            1.1.  Основные понятия


         Понятие «Природа» включает в себя весь бесконечный во времени и пространстве материальный мир, находящийся в непрерывном движении и изменении, что означает материю, универсум - Вселенную. В узком смысле под природой понимают неорганический и органический мир, изучаемый естествознанием.
         Человеческое общество - составная часть Природы, развивающаяся по своим законам. Являясь частью Природы, человек, как биологический вид, подвержен воздействию природы и развивается по ее законам.
         Термин “природопользование” впервые ввел в 1958 г. Ю.Н. Куражсковский. В современном представлении оно включает в себя:
         •  извлечение и переработку природных ресурсов, их возобновление и воспроизводство;
         •  использование и охрану природных условий среды жизни;
         •  сохранение и воспроизводство, рациональное изменение экологического равновесия природных систем биосферы.
         Природопользование направлено на удовлетворение разнообразных потребностей человека (физиологических, эстетических, культурных и др.). Решением этой проблемы занимаются практически все науки, так как она направлена на использование полезных свойств природы, которые определяются потребностями общества. Изучением этих свойств с целью их эффективного использования занимаются естественные науки.
         Окружающая Среда - среда обитания человека. Она представляет собой совокупность абиотической, биотической и социальной сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйственную деятельность (рис. 1.1).
         Природная Среда - это окружающая человека Среда вне зависимости от непосредственного контакта с человеком.
         Антропогенная Среда порождена людьми, другими словами - это природная Среда, измененная людьми.

       6

Рис. 1.1. Взаимоотношения понятий "Среда"

7

       Биогенная Среда состоит из биологической, и биотической сред. Биологическая Среда включает в себя живые организмы, в системе которых находится рассматриваемый объект, биотическая -учитывает явления и объекты природы, обязанные своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов. Абиотическая Среда - явления и объекты природы происхождение которых связано с жизнедеятельностью ранее живущих организмов (включая человека).
       Экологическая Среда - природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Поэтому нельзя говорить “экологическая Среда предприятия” или “экология предприятия или производства”, если не имеются в виду люди или живые организмы в составе этих объектов.
       Социальная Среда учитывает отношения между людьми в процессе их деятельности. Природные ресурсы, включенные в эту деятельность, теряют природное содержание и выступают как элемент социальной среды.
       Охрана окружающей среды - совокупность международных, государственных и общественных мероприятий, направленных на поддержание и повышение продуктивности природы, а также на развитие ее оздоровительных, эстетических и других достоинств.
       Понятие природные ресурсы имеет несколько значений. Чаще всего под этим понятием подразумеваются некоторый природный объект (или явление) и его запасы.
       Ресурсы (от фр. resseuerce - денежные средства, запасы) можно подразделить на две группы:
       1.       Природные: земельные, водные, минеральные (ископаемые недр), энергетические, воздушные и т.д.
       2.       Экономические: материальные, трудовые, финансовые
       Природные ресурсы - это первичный продукт Природы, который сформировался в процессе развития планеты Земля.
       Природные ресурсы становятся таковыми, когда используются человеком. Они представляют собой ту часть всей совокупности природных объектов, которые необходимы человеку (разнообразные виды вещества и энергии), и не включают в себя материальные ресурсы, созданные человеком. Отношение к ним меняется в соответствии с развитием и изменением потребностей общества.
       Рациональное природопользование включает:

8

       • качественный и количественный учет природной Среды и природных ресурсов;
       • анализ динамики изменения качества природной Среды под воздействием естественных и антропогенных факторов, долгосрочное прогнозирование;
       • максимально экономное потребление и возможно полную переработку природных ресурсов, их охрану, возобновление и воспроизводство;
       • рациональное использование и охрану природных условий среды обитания человека;
       • сохранение, восстановление, и рациональное изменение экологического равновесия природных систем.
       Как научная дисциплина рациональное природопользование исследует общие принципы комплексного использования природных условий и ресурсов человеческим обществом (в отличие, например, от отраслевого).
       Объектами рационального использования вообще являются:
   • Люди - трудовые ресурсы (здоровье, эмоциональное состояние, свободное время и т.д.);
   • Природные ресурсы - земля, почва, климат, лес, недра и др. (они сами по себе ничего не создают, но могут быть использованы обществом);
   • Созданные людьми средства производства, индустрия, транспорт, сельское хозяйство, строительство (материальные ресурсы);
   • Финансовые ресурсы.
       Все они так или иначе связаны с проблемой рационального природопользования.


            1.2. Формирование природной среды Земли


       Существуют разные теории образования планеты Земля. По современным космогоническим представлениям Земля сформировалась около 4—5 млрд, (но не свыше 6 млрд.) лет назад из рассеянного в прото-солнечной системе газопылевого вещества. Под действием гравитационного поля возникли различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - так называемые

9

геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора (литосфера), гидросфера, атмосфера и магнитосфера.
       Земля по форме напоминает сфероид с радиусом на экваторе около 6,38 тыс. км, на полюсах - 6,36 тыс. км. Общая поверхность Земли составляет 510,2 млн. кв. км; объем - 1,1-10¹²куб. км; средняя плотность - 5,5 кг/м³; масса - 6 -10²⁴кг. В центре Земли давление в миллион раз выше, чем у поверхности и составляет 3,6 •10¹¹Па, соответственно выше плотность (12,5-10³ кг/м³) и температура (40005000 °C).
       Суша составляет 29,2% всей поверхности Земли, остальная поверхность покрыта водой (Мировой океан).
       Распространенность химических элементов в земной коре, атмосфере и океане приведена в таблице 1.1.
Таблица 1.1
       Распространенность химических элементов в земной коре, атмосфере и океане

Элемент Распространен- Элемент Распростра        ность, масс.%           ненность, 
                                 масс. %  
   О         49,5        Ti       0,63    
  Si         25,3        Cl       0,19    
  Al         7,5          Р       0,12    
  Fe         5,08        Мп       0,09    
  Са         3,39         С       0,08    
  Na         2,63         S       0,06    
   К         2,40        Ва       0,04    
  Mg         1,93        Сг       0,04    
   н         0,87         N       0,03    
 Итого       98,6                 1,28    

       Распределение природных ресурсов на планете по качественному составу и количеству (концентрации) неравномерно. Оно отвечает трем главнейшим закономерностям:
   • Вертикальная дифференциация природных ресурсов является следствием эволюции термодинамического состояния и гравитационного поля Земли - описывается зависимостью плотности от глубины и имеет сложный вид;
   • Пространственная неоднородность природных ресурсов связана с наклоном планеты (воображаемой оси вращения) к плоскости эк-10

     липтики (66°). В пределах земной коры выделяются стабильные и мобильные участки;
   • Неоднородность земной коры также обусловлена вращением Земли вокруг своей оси, Луны - вокруг Земли, Земли и Луны - вокруг Солнца, и движением Солнечной системы в пределах Галактики (Млечного пути). Поскольку скорости вращения со временем меняются, изменяются также гравитационное поле вокруг Земли и

      термодинамическое состояние вещества, что приводит к перераспределению природных ресурсов и их преобразованию во времени и пространстве.
       Изотопный анализ осадочных пород различного возраста показывает, что среднегодовая температура поверхности Земли миллиарды лет назад была существенно выше:
      время т, млрд, лет назад      0,23     1,8    3      4,35
      температура t, °C             20       50     70 ПО
       В ходе эволюции температура поверхности Земли постепенно понижалась (современная среднегодовая температура равна 14,8 °C).
       На рис. 1.2 температурная история Земли представлена графически, на оси абсцисс (снизу) указаны основные вехи в развитии земной жизни.



200 -1

-50 J

т -Ш X

                                               1 2
                                             l t, млрд, лет
                                             возникновение человека

Iточка Пастера (0.3% 02) появление фотосинтезирующих возникновение жизни



образование океана



Рис. 1.2. Изменение температуры поверхности Земли в процессе ее эволюции

И