40. Основные природные ресурсы, их классификация по происхождению.

"Природные ресурсы" - одно из наиболее часто употребляемых в литературе понятий. В Краткой географической энциклопедии под таким термином обозначаются “...элементы природы, используемые в народном хозяйстве, являющиеся средствами существования человеческого общества: почвенный покров, полезные дикие растения, животные, полезные ископаемые, вода (для водоснабжения, орошения, промышленности, энергетики, транспорта), благоприятные климатические условия (главным образом тепло и влага), энергия ветра”. "естественные ресурсы... тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности.

Природные ресурсы - пространственно-временная категория; их объем разный в различных районах земного шара и на разных стадиях социально-экономического развития общества.

Часто потребности в природном ресурсе полностью блокируются технологической невозможностью их освоения, например, производство энергии на основе управляемого термоядерного синтеза, регулирование климатических процессов или явлений и т.д. Техническое и технологическое несовершенство многих процессов извлечения и переработки природных ресурсов, соображения экономической рентабельности и недостаток знаний об объемах и величинах природного сырья заставляют при определении природно-ресурсных запасов выделять несколько их категорий по степени технической и экономической доступности и изученности.

1. Доступные, или доказанные, или реальные запасы - это объемы природного ресурса, выявленные современными методами разведки или обследования, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.

2. Потенциальные, или общие, ресурсы (англ.- potential resources) -это ресурсы, установленные на основе теоретических расчетов, рекогносцировочных обследований и включающие помимо точно установленных технически извлекаемых запасов природного сырья или резервов еще и ту их часть, которую в настоящее время освоить нельзя по техническим или экономическим соображениям (например, залежи бурого угля на больших глубинах или пресные воды, законсервированные в ледниках или глубинных слоях земной коры). Потенциальные ресурсы называют ресурсами будущего, так как их хозяйственное освоение станет возможным только в условиях качественно нового научно-технического развития общества.

Классификации природных ресурсов

В связи с двойственным характером понятия "природные ресурсы", отражающим их природное происхождение, с одной стороны, и хозяйственную, экономическую значимость - с другой, разработаны и широко применяются в специальной и географической литературе несколько классификаций.

I. Классификация природных ресурсов по происхождению. Природные ресурсы (тела или явления природы) возникают в природных средах (водах, атмосфере, растительном или почвенном покрове и т.д.) и в пространстве образуют определенные сочетания, меняющиеся в границах природно-территориальных комплексов. На этом основании они подразделяются на две группы: ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных комплексов.

1. Ресурсы природных компонентов. Каждый вид природного ресурса обычно формируется в одном из компонентов ландшафтной оболочки. Он управляется теми же природными факторами, которые создают данный природный компонент и влияют на его особенности и территориальное размещение. По принадлежности к компонентам ландшафтной оболочки выделяют ресурсы: 1) минеральные, 2) климатические, 3) водные, 4) растительные, 5) земельные, 6) почвенные, 7) животного мира. Эта классификация широко употребляется в отечественной и зарубежной литературе.

При использовании приведенной классификации основное внимание уделяется закономерностям пространственного и временного формирования отдельных видов ресурсов, их количественным, качественным характеристикам, особенностям их режима, объемам естественного восполнения запасов. Научное понимание всего комплекса естественных процессов, участвующих в создании и накоплении природного ресурса, позволяет правильнее рассчитать роль и место той или иной группы ресурсов в процессе общественного производства, системе хозяйства, а главное - дает возможность выявить предельные объемы изъятия ресурса из природной среды, не допуская его истощения или ухудшения качества. Например, точное представление об объемах ежегодного прироста древесины в лесах определенного района позволяет рассчитать допустимые нормы рубок. При строгом контроле за соблюдением этих норм истощения лесных ресурсов не происходит.

2. Ресурсы природно-территориальных комплексов. На данном уровне подразделения учитывается комплексность природно–ресурсного потенциала территории, вытекающая из соответствующей комплексной структуры самой ландшафтной оболочки. Каждый ландшафт (или природно-территориальный комплекс) обладает определенным набором разнообразных видов природных ресурсов. В зависимости от свойств ландшафта, его места в общей структуре ландшафтной оболочки, сочетания видов ресурсов их количественные и качественны характеристикименяются очень существенно, определяя возможности освоения и организации материального производства. Часто возникают такие условия, когда один или несколько ресурсов определяют направление хозяйственного развития целого региона. Практически любой ландшафт имеет климатические, водные, земельные, почвенные и другие ресурсы, но возможности хозяйственного использования весьма различны. В одном случае могут складываться благоприятные условия для добычи минерального сырья, в других - для выращивания ценных культурных растений или для организации промышленного производства, курортного комплекса и т.д. На этом основании выделяются природно-ресурсные территориальные комплексы по наиболее предпочтительному (или предпочтительным) виду хозяйственного освоения. Они делятся на: 1) горнопромышленные, 2) сельско- хозяйственные, 3) водохозяйственные, 4) лесохозяйственные, 5) селитебные, 6) рекреационные и др.

Использование только одной классификации видов ресурсов по их происхождению (или "природной классификации", по определению А.А. Минца) недостаточно, так как она не отражает экономического значения ресурсов и их хозяйственной роли. Среди систем классификации природных ресурсов, отражающих их экономическую значимость и роль в системе общественного производства, чаще применяется классификация по направлению и формам хозяйственного использования ресурсов.

41. Нормирование качества окружающей среды

Нормирование качества окружающей природной среды производится для установления предельно допустимых норм воздействия на окружающую природную среду, гарантирующих экологическую безопасность населения и сохранение генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной Деятельности.

В систему оценки техногенного воздействия на окружающую среду входит широкий класс экологических нормативов, включающих предельно допустимые выбросы (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и предельно допустимые сбросы (ПДС) загрязняющих веществ в водные объекты, размещение твердых отходов, квоты изъятия природных ресурсов, а также многочисленные нормы и регламентации различных сторон хозяйственной деятельности.

Сегодня различают две группы экологических нормативов: предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в природных компонентах и предельно-допустимые уровни (ПДУ) физических свойств природной среды (вкусовые качества, прозрачность, запах, территориальная целостность и т.д.).

Под вредным воздействием понимается нанесение организму временного раздражающего воздействия (появляется головная боль, кашель и др.). К прямому воздействию на организм человека также относится влияние тех загрязняющих веществ, которые накапливаются в организме и при превышении определенной дозы могут вызвать патологические изменения. Под косвенным воздействием подразумеваются такие изменения в окружающей природной среде, которые, не оказывая прямого воздействия на организм человека, ухудшают обычные условия обитания.

В настоящее время в установленном порядке для атмосферного воздуха утверждены нормативы ПДК более чем для 1 500 загрязняющих веществ, для водных объектов — более чем для 2 000 веществ, для почв — более чем для 50. И это количество постоянно растет. В основе разработки ПДК для воздуха лежит определение «порогового» содержания в нем того или иного загрязняющего вещества, при котором ни прямое, ни косвенное воздействие на человека и окружающую среду еще не оказывается.

Разработанные и утвержденные в установленном порядке нормативы выступают в качестве стандартов. Основным правовым документом является Закон РФ «Об охране окружающей природной среды», которым установлены нижеследующие нормативы.

• Нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды, почвы.

• Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды, почвы. Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливают для каждого источника её загрязнения при условии, что выбросы вредных веществ от него и от совокупности других источников города или других населенных пунктов, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создадут приземную концентрацию загрязнителей, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира. Они устанавливаются с учетом производственных мощностей объекта, данных о наличии мутагенного эффекта и иных вредных последствий по каждому источнику загрязнения согласно действующим нормативам ПДК вредных веществ. Если в воздухе городов и других населенных пунктов концентрация вредных веществ превышает ПДК, а значение ПДВ, по причинам объективного характера, в настоящее время не может быть достигнуто, вводятся поэтапные снижения выбросов. Таким образом на каждом этапе для обеспечения величин ПДВ устанавливают временно согласованные выбросы вредных веществ (ВСВ) на уровне выбросов предприятий с наилучшей технологией производства, аналогичных по мощности и технологическим процессам (ГОСТ 17.2.3.02-78). Аналогичным образом разрабатываются нормативы по предельно допустимым сбросам (ПДС) и временно согласованным сбросам (ВСС) в водные объекты.

• Нормативы предельно допустимых уровней (ПДУ) шума, вибрации, полей или иных вредных физических воздействий. Они устанавливаются на уровне, обеспечивающем сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятную для жизни окружающую природную среду.

• Нормативы предельно допустимого уровня безопасного содержания радиоактивных веществ в окружающей природной среде и продуктах питания, предельно допустимого уровня радиационного облучения населения. Данные нормативы устанавливаются в величинах, не представляющих опасности для здоровья и генетического фонда человека.

• Предельно допустимые нормы применения минеральных удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и других агрохимикатов в сельском хозяйстве. Указанные нормы устанавливаются в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания, охрану здоровья, сохранение генетического фонда человека, растительного и животного мира.

• Нормативы предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания. Они устанавливаются путем определения минимально допустимой дозы, безвредной для здоровья человека по каждому используемому химическому веществу и при их суммарном воздействии.

• Экологические требования к продукции. Они устанавливаются для предупреждения вреда окружающей природной среде, здоровью и генетическому фонду человека. Данные требования должны обеспечить соблюдение нормативов предельно допустимых воздействий на окружающую природную среду в процессе производства, хранения, транспортировки и использования продукции.

• Предельно допустимые нормы нагрузки на окружающую природную среду. Они устанавливаются с целью обеспечения наиболее благоприятных условий жизни населения, недопущения разрушения естественных экологических систем и необратимых изменений в окружающей природной среде.

• Нормативы санитарных и защитных зон. Они устанавливаются для охраны водоемов и иных источников водоснабжения, курортных, лечебно-оздоровительных зон, населенных пунктов и других территорий от загрязнения и других воздействий.

Особенность установления нормативов ПДК для почв состоит в том, что почвы, во-первых, способны накапливать значимое количество загрязняющих веществ (эмиссия в почвы), а во-вторых, накопленные в почве ингредиенты действуют на человека косвенным путем через контактирующие с почвой природные среды (эмиссия из почвы) путем жизнедеятельности почвенных организмов, прямого испарения с водой, диффузии, ветровой эрозии и т.д. Поэтому при определении величины допустимого содержания загрязняющего вещества в почве используются, наряду с показателем его влияния на почвенный микробиоценоз и процесс самоочищения почвы (общесанитарный показатель), еще три специфических показателя:

• транслокационный (миграция химических веществ из почвы в растения);

• миграционный воздушный (миграция химических веществ из почвы в атмосферный воздух);

• миграционный водный (миграция химических веществ из почвы в грунтовые воды).

Нормативы ПДК загрязняющих веществ в почве устанавливаются с учетом лимитирующего показателя их вредности. На первом месте по важности нормирования стоят пестициды и их метаболиты, затем нефтепродукты, сернистые вещества и т.д. При выборе индикаторных растений для обоснования нормативов ПДК в почве предпочтение отдается растениям, представленным в пищевом рационе населения.

Система нормативов ПДК для вод включает три группы показателей, установленных для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Каждый водопользователь предъявляет свои требования к качеству воды, исходит из своих интересов и технических возможностей. В практике рыбохозяйственного нормирования, так же как и при гигиеническом нормировании, были приняты следующие показатели вредности:

• санитарный, заключающийся в нарушении исторически сложившихся в водоеме экологических условий;

• токсикологический, отражающий прямую токсичность вещества для водных организмов;

• санитарно-токсикологический;

• органолептический;

• рыбохозяйственный, заключающийся в порче товарных качеств рыбы и других промысловых гидробиот.

Постановка задачи по соблюдению пороговых нормативов содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, воде, водоемах и почвах и поступления загрязняющих веществ от предприятия при его эксплуатации привела к практике распределения квот и долей между субъектами хозяйствования на право загрязнять окружающую среду.

Третью группу так называемых «экологических» норм составляют требования к процессу организации и ведения хозяйственной деятельности с целью недопущения нерегулируемого воздействия на окружающую среду. Этими нормами обуславливаются все стадии подготовки обосновывающей документации о развитии хозяйственной деятельности — природопользования, эксплуатации предприятия, а также организации контроля за его эксплуатацией. Группа процедурных норм (ПН) представлена следующими их видами и правилами:

• технические нормы;

• градостроительные нормы;

• рекреационные нормы;

• организационные нормы;

• распорядительные нормы;

• терминологические нормы.

42. Нормативы качества окружающей среды. Проектом к нормативам качества окружающей среды дополнительно отнесены нормативы состояния природных ресурсов,которые устанавливаются по каждому виду природных ресурсов.

Нормативы качества окружающей среды устанавливаются для показателей, контроль которых обеспечивается соответствующими методами и методиками измерений, лабораторных способов измерений и тестирований, способов биоиндикации и биотестирования. Таким образом, нормативы качества устанавливаются не для всех показателей.

Нормативы качества:

предельно допустимая концентрация (ПДК)  количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном (или временном) контакте за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и состояние его потомства.

предельно допустимые выбросы (ПДВ) и предель­но допустимые сбросы (ПДС). Эти нормативы призваны установить источник вредного воздейст­вия и регулировать его интенсивность. Под выбросом понимают поступление загрязнений от соот­ветствующего источника в атмосферу, а под сбросом - проникновение веществ из сточных вод в водоем.

временно согласованные выбросы (ВСВ) и сбросы (ВСС). невозможно обеспечить выполне­ние нормативов ПДВ (ПДС).

предельно допустимые нагрузки на при­родную среду (ПДН), опред размеры антропогенного воздействия на природные комплек­сы, не приводящие к нарушению экологических функций природной среды. то,что она скинула:

В соответствии с Положением об ограничении, приостановлении или прекращении выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на атмосферный воздух, утвержденным Постановлением Правительства РФ от 28 ноября 2002 года N 847, в случае если в ходе регулярных проверок транспортных и иных передвижных средств на соответствие осуществляемых ими выбросов техническим нормативам установлено превышение технических нормативов, эксплуатация указанных средств запрещается в соответствии со статьей 17 Федерального закона "Об охране атмосферного воздуха".

Нагрузка антропогенная – это степень прямого и косвенного воздействия человека и его деятельности на природные комплексы и отдельные компоненты природной среды.

Под нормативами допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду следует понимать установленные величины совокупного воздействия хозяйствующих субъектов на окружающую среду, в том числе на отдельные компоненты природной среды в границах конкретной территории, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем.

Нормативы допустимых выбросов и сбросов химических, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов – это установленные для конкретных субъектов хозяйственной и иной деятельности показатели массы химических, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов, допустимых для поступления окружающую среду в установленном режиме от стационарных и иных источников, при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.

Нормативы предельно допустимых концентраций химических, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов представляют собой установленные показатели предельно допустимого содержания этих веществ и микроорганизмов в окружающей среде, несоблюдение которых может привести к загрязнению, ухудшению состояния и (или) разрушению природной среды.

Нормативы допустимых физических воздействий – это установленные уровни допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду, при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды

Под лимитами на выбросы и сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов следует понимать ограничения на выбросы и сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов в окружающую среду, устанавливаемые на период проведения мероприятий в области охраны окружающей среды и внедрения наилучших существующих технологий с целью достижения нормативов в области охраны окружающей среды.

Под временно согласованным выбросом (ВСВ) следует понимать временный лимит выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого выброса.

Мониторинг атмосферного воздуха – это система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха и его загрязнения.

43. Рациональное природопользование означает комплекс­ное, научно обоснованное, экологически безопасное и неистощительное использование природных богатств, с максимально возможным сохранением природно-ресурсного потенциала и способности экосистем к саморегуляции. Рациональное природопользование - планомерное, научно обоснованное преобразование окружающей среды по мере совершенствования материального производства на основе комплексного использования невозобновляемых ресурсов в цикле «производство - потребление - вторичные ресурсы» при условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов.

Соблюдение принципов рационального природопользования позволит разработать мероприятия по охране окружающей среды, восстановить нарушенные взаимосвязи в экосистемах, предотвращать обострение экологических ситуаций

1) Принцип "нулевого уровня" потребления природных ресурсов. Этот принцип используется во многих экономически развитых странах для регулирования потребления первичных природных ресурсов в государственном масштабе. Называется он так потому, что за нулевой уровень принимается объем первичных природных ресурсов, использованных предприятием за предыдущий год, а на следующий - превышение этого уровня потребления ограничивается в государственном масштабе четко определенным коэффициентом. Соблюдение коэффициента обязательно, поскольку с нарушителя взимается штраф, который может превысить прибыль предприятия. 2) Принцип соответствия антропогенной нагрузки природно-ресурсному потенциалу региона. Соблюдение этого принципа позволит избежать нарушений природного равновесия благодаря четко определенному сбалансированному цикличные использования и возобновления. Нарушение законов функционирования природных систем происходит в двух случаях:

А) при превышении уровня антропогенной нагрузки. Это выражается в чрезмерной концентрации производства, то есть себестоимость производства продукции снижается за счет увеличения концентрации производства. Так возникли регионы острой экологического кризиса в Донбассе, Приднепровье и др.. Кроме того, не учитывались затраты на мероприятия по охране окружающей среды от загрязнения отходами производства;

Б) несоответствия специализации производства специфике природно-ресурсного потенциала. Такое несоответствие наблюдается в рекреационных регионах Украины - Крыму, Карпатах, где развитие отраслей тяжелой промышленности и других экологически опасных отраслей привело к ухудшению качества природной среды.

3. Принцип сохранения пространственной целостности природных систем в процессе их хозяйственного использования. Этот принцип вытекает из важнейших закономерностей взаимосвязанности изменений компонентов природы под влиянием антропогенной деятельности. Изменения одного из компонентов природной системы приводит к изменению в других, а иногда - к изменениям свойств экосистемы в целом. Примером может быть осушение болот в областях Украинского Полесья. 4). Принцип сохранения природно обусловленного круговорота веществ в процессе антропогенной деятельности. Сущность принципа сводится не только к тому, чтобы технологические процессы конкретных производств ограничивались цикличностью (ресурс - производство - потребление - отходы), а чтобы циклические процессы представляли последовательный ряд стадий производства, связанных между собой или комплексностью переработки сырья, или по стадийно ее использованием. Нарушение этого принципа привело к образованию большого количества отходов, которые включаются в естественный круговорот веществ и изменяют свойства многих экосистем в регионе.

5) Принцип согласования производственного и природного ритмов. Принцип согласования производственного и природного ритмов следует из того, что любая экосистема и каждый ее компонент подчиняется своему часовому ритму. Чтобы экосистема хранила равновесие, необходимо, чтобы общая скорость ее внутренних процессов руководствовалась медленной ее звеном, поскольку любой антропогенное воздействие, что заставляет какую-нибудь часть цикла работать быстрее, чем работает вся экосистема, приведет к нарушению стабильности экосистемы.

6) Природные процессы, происходящие во времени, определяются факторами как кратковременной, так и длительного действия.

44. Понятие безотходного производства

Термин «безотходная технология» был впервые предложен академиками Н.Н.Семеновым и И.В.Петряновым-Соколовым. В ряде стран Европы вместо терминов «безотходная технология» и «малоотходная технология» применяются термины «чистая технология» или «более чистая технология», что по существу одно и то же.

В настоящее время в соответствии с решением ЕЭК ООН и Декларацией о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов сформулировано понятие безотходной технологии (БОТ).

Безотходная технология - это практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду.

Часто встречается и другое название - безотходная технологическая система (БТС).

Безотходная технологическая система - это такое отдельное производство или совокупность производств, в результате практической деятельности которых не происходит отрицательного воздействия на окружающую среду.

Понятие безотходной технологии затрагивает не только производственный процесс, но и конечную продукцию, которая должна характеризоваться:

1) долгим сроком службы изделий;

2) возможностью многократного использования;

3) простотой ремонта;

4) легкостью возвращения в производственный цикл или переведения в экологически безвредную форму после выхода из строя.

Схема безотходного производства имеет вид: «спрос - готовый продукт - сырье». Каждый этап этой схемы требует затрат энергии, а ее производство связано с потреблением природных ресурсов вне замкнутой системы. Другим препятствием для организации безотходного производства является износ материалов, их рассеивание в окружающей среде.

Понятие безотходной технологии носит условный характер. Под ним понимается теоретический предел, совершенная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично. Отсюда и появилось понятие малоотходной технологии. Но по мере развития научно-технического прогресса технология будет совершенствоваться и все более приближаться к идеальной модели.

Имеется немало критиков самой концепции безотходного производства. Некоторые из них утверждают, ссылаясь на второй закон термодинамики, что как энергию нельзя полностью преобразовать в работу, так и сырье невозможно полностью переработать в продукты производства и потребления. С этим никак нельзя согласиться, поскольку речь идет прежде всего о материи и об открытой системе. А материю (продукцию), в соответствии с законом сохранения вещества, всегда можно преобразовать снова в соответствующую продукцию. Наглядными примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы. Имеется и другая крайность, когда все работы, связанные с охраной окружающей среды от промышленных загрязнений относят к безотходному и малоотходному производству.

Оценка степени безотходности производства является очень сложной задачей. Единых критериев безотходности для всех отраслей промышленности не существует.

Возможны следующие подходы для оценки степени безотходности производства:

а) степень использования природных ресурсов;

б) отношение выхода конечной продукции к массе поступившего сырья и полуфабрикатов;

в) количество отходов, образующихся на единицу продукции.

Точный расчет степени безотходности производства требует ввода поправки на токсичность отходов. Невозможно, например, сопоставлять отходы содового производства (CaCl2) и отходы гальванических цехов, исходя только из массы отходов. Однако на стадии проектирования для предварительного сопоставления различных технологических схем, выпускающих продукцию одного и того же вида, этот критерий вполне может быть использован.

Для учета энергетических затрат следует объединить энергоемкость продукции с ее коэффициентом безотходности, а также с коэффициентом безотходности производства электроэнергии. Только в этом случае можно получить объективный показатель безотходности производства. Это связано с тем, что масштабы загрязнения окружающей среды при производстве электроэнергии на ТЭЦ могут свести к минимуму те экологические преимущества, которых можно достичь при совершенствовании основного производства.

Примеры расчета степени безотходности производств

В цветной металлургии о степени безотходности судят по коэффициенту комплексности использования сырья. Во многих случаях он превышает 80%.

В угледобывающей промышленности применяется следующий расчет степени безотходности:

где Ктв - коэффициент использования породы, добываемой в результате горных работ;

Кв - коэффициент использования попутно забираемой воды;

Кг - коэффициент использования отходов пылегазоотчистки.

Коэффициент Ктв (в%) рассчитывают по формуле

где Q - общее количество пород, образующихся в результате ведения горных работ;

М1 - количество пород, оставляемых в шахте в качестве закладочных материалов или для других целей;

М2 - количество пород, выданных на поверхность и использованных для тех или иных целей.

Коэффициент Кв (в %) рассчитывают по формуле

где V - общий объем забираемой воды;

V1 - объем воды, используемой на собственные нужды;

V2 - объем воды, забираемой для сельскохозяйственных работ;

V3 - объем воды, сбрасываемой после очистных сооружений.

Расчет коэффициента Кг (в %) проводят по формуле

где Мут - количество утилизированных отходов пылегазоочистки;

Моб - общее количество образующихся вредных веществ.

Министерство угледобывающей промышленности установило, что предприятие является безотходным (малоотходным), если К ≥ 75%.

Основные принципы создания безотходных производств

45. Концепция биосферы. Биосфера, ее структура и функции. Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода (гидросфера), нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами (литосфера). Живые организмы и среда их обитания непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Биосфера представляет собой глобальную природную суперсистему, которая в свою очередь состоит из множества подсистем. Эволюция биосферы обусловлена тремя группами факторов: развитием нашей планеты, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

Одним из первых учение о биосфере стал создавать и разрабатывать русский ученый В.И.Вернадский. По мнению Вернадского кроме самого живого вещества в состав биосферы входят все продукты его жизнедеятельности, выработанные за время существования последнего. Живое вещество выполняет ведущие функции в формировании земной коры, то есть оно служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое. Живые организмы в пределах биосферы распределены неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и поверхностном слое Мирового океана. В.И.Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки и сгущения жизни.

Жизненные пленки существуют в океане (планктонная и придонная) и на суше (наземная и почвенная). Планктонная пленка лежит на границе атмосферы и гидросферы, а донная – на границе гидросферы и литосферы. Верхняя пленка на суше (наземная) расположена на границе атмосферы и литосферы, а почвенная – в литосфере.

Сгущения жизни в океане различают трех типов: прибрежные, саргассовые и рифовые. Сгущения жизни на суше представлены береговыми, пойменными и тропическими формами.

Вся остальная часть биосферы является зоной разряжения живого вещества. Масса живого вещества очень мала по сравнению с массой неживого вещества и составляет 0,01-0,02% от косного вещества биосферы. В то же время живое вещество играет главенствующую роль в геохимических процессах. Живое вещество в биосфере выполняет следующие важные функции:

Энергетическую функцию – поглощение солнечной энергии и энергии при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии по пищевой цепи.

Концентрационную функцию – избирательное накопление определенных химических веществ.

Средообразующую функцию – преобразование физико-химических параметров среды.

Транспортную функцию – перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Деструктивную функцию – минерализация необиогенного вещества, разложение неживого неорганического вещества.

Живые организмы осуществляют миграцию химических элементов в биосфере в процессе дыхания, питания, обмена веществ и энергии.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, литосферой, гидросферой и живыми организмами. Динамическая гармония биосферы достигается уравновешиванием ее подсистем, которые постоянно взаимодействуют друг с другом, путем взаимного приспособления. Коэволюция, или взаимное приспособление, обеспечивает условия взаимного сосуществования и повышения устойчивости живой системы. Идея коэволюции является новой перспективной идеей естественных и социальных наук. Ведь в приспособлении друг к другу (как в природе, так и в обществе) решающую роль играет не борьба за существование, а взаимопомощь, согласованность и сотрудничество.

2. Человек и биосфера. Современная биосфера сложилась в результате длительного эволюционного процесса живого и косного вещества нашей планеты. Роль человека в развитии биосферы определяется его биосоциальной природой. Существование человека как гетеротрофного организма зависит от наличия органической пищи, воздуха, воды и т.д. В то же время человек обладает разумом, способностью к труду, творческой деятельностью, производственными отношениями. На ранних этапах существования человека его деятельность не нарушала равновесия в биосфере. Постепенно деятельность человека стала не просто приспособлением к условиям среды, но приобрела разумный целенаправленный характер, изменяя окружающую природу. Деятельность человека стала мощным экологическим фактором, нарушающим равновесие в биосфере. В результате этой деятельности происходят изменения климата, ландшафтов, состава атмосферы, видового и численного состава живых существ. То есть человек создает техносферу, которая не составляет целостную систему с биосферой. Деятельность человека представляет угрозу для экологического равновесия, для существования биосферы. Выходом из экологического кризиса должно стать создание на Земле ноосферы. Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, когда преобразующая деятельность человека основывается на научном понимании естественных и социальных процессов с учетом общих законов развития природы. Термин «ноосфера» переводится буквально как сфера разума. Впервые его ввел в научный оборот Э.Леруа в 1927 году. Вместе с П.Тейяром де Шарденом он рассматривал ноосферу как некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю. Учение о ноосфере было разработано В.И.Вернадским. Важным в учении В.И.вернадского о ноосфере было то, что он впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук при изучении проблем глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду. Стержнем учения Вернадского о ноосфере была мысль о том, что человек несет прямую ответственность за эволюцию планеты.

В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих: человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой. Гармоничная взаимосвязь всех этих составляющих есть основа устойчивого существования и развития ноосферы.

Идеи В.И.Вернадского нашли отражение в современной концепции устойчивого развития. Устойчивое развитие предполагает установление баланса между потреблением и воспроизводством природных ресурсов, обеспечение устойчивого роста благосостояния, социальной защищенности и возможности гармоничного развития личности. Устойчивое развитие – это поступательное движение темпов экономического роста, при котором давление на окружающую среду компенсируется восстановлением ее свойств.

46. Теории происхождения жизни на Земле. В разное время и в разных культурах рассматривались следующие идеи:

креационизм (жизнь была создана Творцом);

самопроизвольное зарождение (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества);

гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);

гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);

биохимические гипотезы (жизнь возникла в земных условиях в ходе процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате биохимической эволюции).

На сегодня биологи признают в качестве научного только последний вариант. Пансперимия также не противоречит, в принципе, основам наук, однако не является самостоятельной гипотезой, поскольку просто переносит процесс биохимического возникновения жизни в другие, внеземные условия.

Креационизм

Согласно этой религиозной концепции, имеющей древние корни, всё существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате одного или нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворённые виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах (микроэволюция). Подобных взглядов придерживаются сегодня последователи фундаменталистских течений в авраамических и некоторых других религиозных учениях.

Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть однозначно ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни. Вместе с тем буквалистское прочтение религиозных мифов о Творении вынуждает оставлять без объяснения огромное количество наблюдаемых в биологии взаимосвязей и закономерностей. Поэтому даже среди верующих ученых абсолютное большинство считает, что Книгу Бытия следует воспринимать аллегорически.

Гипотезы самозарождения

На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки (концепция абиогенеза). Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции и даже более ранними мыслителями, т.е. она, по-видимому, так же стара, как и само человечество. На протяжении столь длительной истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной. Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. В Средние века многим «удавалось» наблюдать зарождение разнообразных живых существ, таких как насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или гниющих остатках организмов.

Гипотеза стационарного состояния

Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. В контексте современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.

Гипотеза панспермии

Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma — семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. Согласно Рихтеру жизнь на Земле не возникла из неорганических веществ, а была занесена с других планет. В связи с этим возникали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и неудивительно, что первыми защитниками этих взглядов выступили представители этой науки, выдающиеся ученые Г. Гельмгольц, С. Аррениус, Дж. Томсон, П.П. Лазарев и др.

Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца, споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, в частности к низким температурам. Например, споры и семена растений не погибали даже при длительном выдерживании в жидком кислороде или азоте.

Биохимическая теория

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал работы, в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной.

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

возникновение органических веществ;

образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);

возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой (до нескольких тысяч градусов). По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (земная кора — литосфера).

Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100ºС, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время, в соответствии с представлениями А.И. Опарина, состоялся абиогенный синтез, то есть в первичных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний, интенсивной ультрафиолетовой радиации и других факторов среды начался синтез более сложных органических соединений, а затем и биополимеров. Образованию органических веществ способствовало отсутствие живых организмов — потребителей органики — и главного окислителя — кислорода. Сложные молекулы аминокислот случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков синтезировались первичные живые существа микроскопических размеров.

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом (от лат. coacervus — сгусток, куча) и средой выстраивались молекулы липидов — примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определённые вещества. Ещё один тип молекул обеспечивал способность к самовоспроизведению. Система взглядов А.И. Опарина получила название «коацерватная гипотеза».