Контрольні запитання.

1. Як класифікують природні ресурси?

2. Дайте визначення відновних та невідновних природних ресурсів і чим вони відрізняються.

3. Що таке вичерпні й невичерпні природні ресурси і чим вони відрізняються?

4. Охарактеризуйте воду як природний ресурс.

5. Охарактеризуйте атмосферне повітря як природний ресурс.

6. Які енергетичні ресурси ви знаєте?

7. Що таке вторинні енергетичні ресурси?

8. Як людство задовольнятиме власні енергетичні потреби в майбутньому?

4. Раціональне природокористування та ресурсозбереження.

4.1. Антропогенний ресурсний цикл.

Для задоволення життєвих потреб, як-то енергія, продукти харчуван­ня, одяг, світло, вода для пиття і повітря для дихання, та здійснення вироб­ничих процесів люди використовують природні ресурси. Система діяль­ності, покликана забезпечити економну експлуатацію природних ресур­сів та найсприятливіший режим їх відтворення при одночасному забезпе­ченні здоров'я людей, характеризує раціональне природокористування.

Отже, раціональне природокористування - це високоефективне госпо­дарювання, яке не призводить до різних порушень природно-ресурсного потенціалу або змін у навколишньому природному середовищі, що мо­жуть завдати значної шкоди здоров'ю людей і навіть загрожувати їх існу­ванню. Для здійснення ефективного господарювання використовують природно-ресурсний потенціал. Під останнім розуміють ту частину при­родних ресурсів Землі й ближнього Космосу, що може бути залучена в господарську діяльність людського суспільства за певних технічних і со­ціально-економічних можливостей за умови збереження середовища про­живання людства. Теоретично - це гранична кількість природних ресур­сів, яка може бути використана людством в умовах кінцевого цілого пла­нети та її найближчого оточення, тобто без підриву умов, за яких може існувати і розвиватися людина як біологічний вид і соціальний організм. Природноресурсний потенціал визначається рівнем екологічної рівно­ваги біосфери та її великих складових, які є лімітами для такого існуван­ня і розвитку. Перехід за межі використання природно-ресурсного потен­ціалу відповідає стану колапсу.

Таким чином, під раціональним природокористуванням розуміють мі­німальні витрати відновних і невідновних природних ресурсів для задо­волення обґрунтованих життєвих потреб людського суспільства при мі­німальній шкоді природному середовищу. Отже, йдеться насамперед про задоволення обґрунтованих потреб людського суспільства. У біосфері, як відомо, впродовж тривалого часу склалася відносна рівновага в екосистемах, що ґрунтується на колообігу речовин та енергії. З появою в біо­сфері людства і значним зростанням його потреб виникла необхідність у використанні зростаючої кількості природних ресурсів. Так виник і склав­ся антропогенний циклічний колообіг речовин та енергії, оснований на спо­живанні відновних і невідновних природних ресурсів.

Цей колообіг, так само як і природні біогеохімічні цикли, незамкнений. У ньому значна частина використаних природних ресурсів (первин­ної матеріальної сировини), як і в природних біогеохімічних циклах, роз­сіюється в навколишнє середовище. Однак істотна відмінність між антро­погенним і біохімічними циклами полягає в тому, що в останніх розсіювані відходи не забруднюють біосферу. Частково вони надходять у Космос, а більша частина — на самовідтворення в запасники, не порушуючи дина­мічної рівноваги природного середовища.

Отже, для функціонування цього циклу необхідне постійне втручання людини, яка б здійснювала постачання природних ресурсів. За законом розвитку довкілля, будь-яка природна система розвивається лише за раху­нок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можли­востей навколишнього середовища. Абсолютно ізольований саморозви­ток неможливий, про що свідчать закони термодинаміки. З цього закону випливають такі важливі наслідки:

- абсолютно безвідходне виробництво неможливе;

- будь-яка більш високоорганізована біотична система в своєму роз­витку є потенційною загрозою для менш організованих систем;

- біосфера Землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і кос­мічних ресурсів.

Разом з тим розсіювані відходи антропогенного ресурсного циклу, кіль­кість яких невпинно зростає, переважно надходять у біосферу та частко­во в Космос як забруднювачі, і тільки незначна їх частина використовується для самовідтворення. Лише 2-6 % природних ресурсів використовуєть­ся для виробництва готової продукції, а 94-98 % накопичується в нав­колишньому природному середовищі у вигляді відходів. Така значна кіль­кість відходів пояснюється недосконалістю використовуваних технологій переробки матеріальних ресурсів. У результаті відходи антропогенного ресурсного циклу утворюються дуже швидко, а трансформуються і вклю­чаються в біогеохімічні цикли значно повільніше. Це призводить до нако­пичення їх у біосфері. Відходи виступають основними забруднювачами дов­кілля, проте водночас вони є важливими резервами ресурсозбереження.

Зображений на схемі антропогенний ресурсний цикл (рис. 4.1) характерний для промислових екосистем. У ньому в результаті переробки первинної мате­ріальної сировини крім основної продукції на всіх етапах виробництва, починаючи з розвідки, заготівлі та видобутку і закінчуючи споживанням готової продукції, утворюється п'ять видів розсіюваних відходів.

Рис.4.1. Схема антропогенного ресурсного циклу.

Перші два види - на стадії заготівлі, видобутку та переробки первинної мате­ріальної сировини, якою є відновні й невідновні природні ресурси. До них належать газові викиди в атмосферу, стічні води, що надходять у гідросферу, та тверді й рідкі відходи виробництва, що потрапляють у літосфе­ру. Третій вид відходів утворюється на стадії споживання продуктів виробництва. До них належать відходи життєдіяльності людей (екскремен­ти, побутові газові викиди та стічні води, використані одяг, взуття, пред­мети побуту тощо), які також потрапляють у всі три середовища біосфе­ри.

Четвертий вид розсіюваних відходів є наслідком переробки вторинних матеріальних ресурсів на стадії збирання та перероблення утилізовуваних відходів 2 і З, що утворились внаслідок переробки первинної сировини і споживання виробленої продукції. Утилізовувані відходи 2 і З становлять вторинні матеріальні ресурси, які після збирання та оброблення разом з відходами 4, утвореними в цих процесах, у вигляді вторинної мате­ріальної сировини знову повертаються у виробництво. У процесі зби­рання та оброблення вторинних матеріальних ресурсів утворюються та­кож неутилізовувані відходи 5, які після знешкодження та захоронення утворюють вторинні розсіювані відходи. В процесі перероблення вторин­ної сировини утворюється два види розсіюваних відходів - 4 і 5.

На кожному етапі ресурсного циклу (добування ресурсів, їх транспор­тування, перероблення) відбуваються неминучі втрати. Під час видобу­вання частина сировини (Q₁) залишається в родовищах, а до відвалів по­трапляє так звана пуста порода, на видобуток та транспортування якої витрачається енергія. Значна кількість видобутих копалин втрачається під час транспортування до підприємств (Q₂), перевантажень і переробки на продукти (Q₃). Якщо ресурсом є паливо (наприклад, кам'яне вугілля) для вироблення теплової або електричної енергії, то під час його спалю­вання утворюється значна кількість попелу, шлаків, різних оксидів, які видаляються в атмосферу з викидними газами або у відвали на поверхню землі. Вироблені продукція і вироби в процесі користування зазнають спрацювання та корозії (Q₄ і Q₅), що також призводить до безповоротних втрат. Відпрацьовані вироби можуть частково утилізуватися у вигляді утилю чи брухту і знову повернутися у виробництво як сировина. Проте частина з них (Q₆) втрачається. Отже, загальні втрати природного ресурсу в процесі його переробки дорівнюватимуть сумі всіх втрат Q₁.... Q₆, тобто Q_n= Q₁+ Q₂+ Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆. Якщо від загальної кількості природного ресурсу Q_пр, що знаходиться в місці його природної локалізації, відняти кількість втрат Q_в, то дістанемо кількість природного ресурсу, який ви­користано.

Отже, коефіцієнт корисної дії ресурсного циклу в антропо­генній екосистемі (антропогенний ресурсний цикл) можна записати у вигляді такої формули:

ККД= Q_пр- Q_в· 100,% / Q_пр.

З цієї формули випливає, що ККД антропогенного ресурсного циклу тим більший, чим менші втрати Q_в в на всіх етапах переробки природного ресурсу. Якщо взяти до уваги, що всі втрати природного ресурсу призво­дять до забруднення навколишнього природного середовища, то чим мен­шими будуть втрати цього ресурсу, тим меншим буде забруднення дов­кілля.

У зв'язку зі значним зростанням чисельності населення на планеті пос­тійно зростають потреби його в природних ресурсах.

Як стверджує закон зменшення енерговіддачі в природокористуванні, у процесі отримання з природних систем корисної продукції з часом (в істо­ричному аспекті) на її виготовлення витрачається в середньому дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину). Так, вит­рати енергії на одну людину за добу збільшилися майже в 60 разів, ніж кілька тисяч років тому. Розглядаючи еволюційний розвиток людського суспіль­ства, можна дійти такого важливого висновку: розвиток людського суспіль­ства характеризується безперервним зростанням потреб (А. К. Запольський). Однак ці потреби слід оптимізувати. Особливо потрібно зменшити темп їх зростання. Ми повинні брати від Природи рівно стільки, скільки вона спроможна дати без шкоди для себе у цей момент.

Кількість ресурсів, що залучаються в антропогенний ресурсний цикл, наближається до тієї кількості речовин, які беруть участь у природному колообігу. Так, під час спалювання видобутого палива утворюється ве­личезна кількість вуглекислого газу, який насичує атмосферне повітря. Якщо раніше весь вуглекислий газ, що утворювався під час дихання рос­лин і тварин і надходив в атмосферу, утилізувався тими самими рослина­ми, то нині спостерігається накопичення його в атмосфері. Різке збільшен­ня вмісту вуглекислого газу в атмосфері мало б сприяти накопиченню біомаси рослинами. Проте цього не спостерігається, оскільки, з одного боку, процес фотосинтезу рослин еволюційно скоординований з певною відносно сталою величиною сонячної енергії, а з другого - енергоємність хлоропластів (де здійснюється фотосинтез) також є величиною сталою, з певною кількістю фотосинтетичної роботи. Фактично збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері супроводжується зниженням загальної фотоенергоємності біосфери, оскільки більш продуктивні лісонасаджен­ня поступаються місцем менш продуктивним окультуреним екосистемам, а фотосинтетична активність водних продуцентів зменшується внаслідок забруднення океану. Оскільки підвищення вмісту вуглекислого газу не компенсується інтенсивністю його асиміляції, колообіги не лише карбону, а й інших біогенних елементів (нітрогену, фосфору, сульфуру) не збалан­совані внаслідок антропогенної діяльності.

Зменшення кількості розсіюваних відходів та споживання первинних природних матеріальних ресурсів можна досягти, застосовуючи в госпо­дарюванні раціональне природокористування. Стосовно технологічних процесів це здійснюють шляхом ресурсозбереження, тобто виробництва продукції за мінімальних витрат сировини, палива та інших енергетич­них ресурсів і різних допоміжних матеріалів. До основних напрямів ресурсозбереження належать:

- застосування безвідходних та маловідходних технологій з одночасною комплексною переробкою сировини;

- комплексна переробка газодимових викидів та стічних вод з викорис­танням продуктів газо- і водоочищення;

- рекуперація та утилізація відходів виробництва;

- застосування замкнених водооборотних циклів;

- раціональне використання енергоресурсів та енергозбереження;

- розробка нових ефективних технологічних процесів, у тому числі й мікробіологічних;

- організація територіально-виробничих комплексів.

З метою зменшення кількості розсіюваних і неутилізованих відходів та споживання первинних природних матеріальних ресурсів розробляються ефективні безвідходні й маловідходні технології. На промислових підприємствах будують дедалі складніші й дорожчі очисні споруди для газодимових викидів і стічних вод. Розробляють технології комплексної раціональної переробки сировини з мінімальним використанням енергетичних ресурсів та інших допоміжних матеріалів. Незважаючи на те що кількість розсіюваних відходів на одиницю виготовленої продукції стає все меншою, загальний обсяг шкідливих викидів зростає. Це пояснюється невпинним зростанням чисельності населення на планеті, а отже, і його потреб. Найефективнішим способом вирішення проблеми зменшення кіль­кості розсіюваних відходів є використання безвідходних технологій. Крім того, використання безвідходних технологій зумовлюється ще й зростаю­чими світовими цінами на сировину. Таким чином, для забезпечення раціонального природокористування потрібно використовувати екологічно безпечні безвідходні та маловідходні технології.