Основы рационального использования природных ресурсов в условиях научно-технического прогресса - Экология - Скачать бесплатно
ЧЕЛЯБИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
Специальность 2203 группа экстерната
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА N1
по курсу "Экологические основы природопользования"
ТЕМА: «Основы рационального использования природных ресурсов в
условиях научно-технического прогресса».
Студента экстерната Постникова Ивана Любомировича
Дата сдачи работы в ЧПТ ________________________
СОДЕРЖАНИЕ
1. Экологизация общественного производства. - 3
2. Новые методы добычи сырья и новые виды энергии - 5
Добыча угля - 5
Добыча нефти -
5
Добыча природного газа - 5
Добыча и обработка железной руды - 6
Применение механизации, мелиорации земель и химизации
в сельском хозяйстве - 6
Освоение новых видов энергии:
атомная энергетика и "мягкие" источники энергии -
8
геотермальной и гелиотермальный виды энергии, - 8
энергия ветра, -
12
использование энергии приливов ветра. - 13
энергия океана. - 14
Перспектива использования водорода в качестве топлива. - 14
Перспектива производства электромобилей. -
15
3. Новая технология и новые материалы. - 15
Снижение массы машин, оборудования, сооружений. - 15
Развитие двигателей внутреннего сгорания. -
16
Прогресс в области электроники и техники полупроводников - 16
Новая технология производства черных металлов:
развитие электрометаллургии. - 17
порошковая металлургия. - 17
производство композиционных материалов. - 18
В народном хозяйстве возможности современной техники. - 19
Снижение массы и продлению срока службы конструкций. - 20
Мероприятия по сокращению потребности в сырье
и более эффективному его использованию. - 20
Сохранение ресурсов леса. -
20
Сохранение природных богатств в сельском хозяйстве - 20
.
1. Экологизация общественного производства.
Представление о неисчерпаемости природных ресурсов, так же как
и о беспредельных возможностях самоочищения природной среды, имеет
отрицательные последствия, не только экологические, но и экономические.
Сложившаяся к настоящему времени как в России, как и во многих странах мира
весьма неблагоприятная эколого-геохимическая ситуация в большинстве
случаев является следствием научно-технического прогресса. Статистика
показывает, что мощность современной индустрии удваивается каждые 13-15
лет (спад производства в 1991-1994 гг., повлекший снижение жизненного
уровень народа, - явление в России временное, так как причина его кроется
не в экологии, а в политической неопределенности развития общества). Рост
средств и масштабов воздействия на природу вызывает стремительную
деградацию природной среды. Особенно возрастают уровни химического
давления на окружающую природную среду, применение экологически грязной
технологии, устаревшего оборудования и т.д.
По данным ВОЗ, в настоящее время в мире в практической
деятельности используется около 500 тыс. химических соединений, из
которых 40 тыс, вредны для организма, а 12 тыс. - ядовиты. Огромные выбросы
и сбросы вредных веществ при недостаточной реализации природоохранных
мероприятий привели к нарушению (включая истощение природных ресурсов)
природных систем, общество оказалось перед реальностью экологического
кризиса.
Процессы прогрессирующего развития общества повернуть вспять уже
нельзя, так же как невозможно прекратить хозяйственное освоение территорий.
Научно-технический прогресс немыслим без использования природных ресурсов.
В то же время естественная емкость природных систем, и, следовательно,
их устойчивость, небезграничны. Складывающаяся в интенсивно осваиваемых
районах социально-экономическая и экологическая ситуация требует
регулирования техногенного давления как с точки зрения охраны природы,
так и для интенсификации природопользования. При регулировании любого
элемента природопользования, а тем более при интенсификации процесса его
пользования должны учитываться не только потребности общества, но и
состояние ресурса. Более того, если предприятие не компенсирует ущерб
среде, то оно с государственной позиции оказывается убыточным, хотя и
приносит определенную прибыль, производя продукцию.
Деградация среды вследствие формирования обратных связей отражается
на экономических показателях производства. Достаточно наглядны
экономические потери, например, из-за выпадания кислотных дождей: теряется
продуктивность сельскохозяйственных и лесных земель и продуктивность
водоемов. Таким образом, освобождаясь от прямой зависимости от природы
вследствие научно-технического прогресса, общество все больше зависит от
ее "благополучия", что определяет содержание основного социального заказ в
науке: обеспечить разработку научных основ оптимизации природопользования
- в обозримые сроки при минимальных издержках найти пути экологизации
производства и восстановления состояния природных систем.
Следовательно, задача сводится к поиску путей экологического
нормирования и конструирования экологической обстановки с созданными
свойствами. Основным вопросом, возникающим на пути организации качества
среды, является определение системы базовых научных исследований и
соответствующих мероприятий, необходимых и достаточных для экологизации
общественного производства.
Очевидно, что основной путь рационального природопользования и
сохранения окружающей среды лежит через достижения научно-технического
прогресса. Только новые достижения научно-технического прогресса откроют
новые широкие возможности увеличения и в то же время рационального
использования природных ресурсов.
2. Новые методы добычи сырья и новые виды энергии.
Новые методы добычи сырья благодаря техническому прогрессу должны
сокращать количество сырья и материалов для производства единицы
производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на
сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции. В
настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации
и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более
массовым способам его получения.
Рост добычи угля осуществляется более эффективным открытым способом,
который в 2-3 раза дешевле подземного, с использованием мощных экскаваторов
и автомобилей - самосвалов большой грузоподъемности. В промышленно развитый
странах в подземно-шахтной добыче угля ручной труд уже не применяется и при
проходке, и при добыче. Появились мощные механизмы, с помощью которых
осуществляются проходка, крепление, выемка угля, откатка и навалка, а
затем и погрузка. Применение на горных работах экскаваторах-драглайнах
с вместимостью ковша 80 куб.м и длиной стрелы 100м, автосамосвалов
грузоподъемностью 240т, буровых станков для бурения скважин до 320-450мм
коренным образом изменило технологию открытой добычи угля и руд цветных
и черных металлов.
Рост добычи нефти также связан с ускорением научно-технического
прогресса. Современная техника допускает бурение скважин глубиной до 5
тыс.м и более, не только вертикальных, но и наклонных. Использование
буровых стационарных платформ типа "шельф"позволило обеспечить добычу
нефти в открытом море на глубине до 300м. Большое значение имеют
совершенствование способов извлечения нефти на поверхность и повышение
степени ее извлечения с 30-35% по отношению к ее содержанию в недрах до 50-
60% с закачкой в нефтяные пласты пара при температуре до 100-110 С и
теплой воде.
Механизируется и автоматизируется добыча природного газа.
Применение современных методов разведки дает возможность ускорить открытие
и изучение его новых месторождений. Ускоряется и удешевляется проходка
скважин. Возрастают объемы добычи, повышается извлечение газа и
конденсата из недр, повышается выход полезных компонентов, шире
используется попутный нефтяной газ (его сжигание в факелах составляет
около 11 млрд.куб.м, т.е. столько, сколько потребляется для нужд всего
населения России). Увеличение диаметра газопроводов и более высокое рабочее
давление в них позволяют ускорить и удешевить передачу газа в районы
потребления от Уренгоя до Парижа, Праги, Берлина.
Рационализируются и интенсифицируются производственные процессы
добычи и обработки железной руды и сопутствующих железу компонентов,
полиметаллических руд и др. Применяются геофизические методы разведки
залежей различных металлических руд и разведка из космоса. Широкое развитие
получают методы обогащения, повышения извлечения металла до 80-85% даже
из относительно бедных руд (до 0.2-0.5% с содержанием извлекаемых
металлов), но залегающих большими массивами.
Широкое применение механизации, мелиорации земель и химизации в
сельском хозяйстве позволило более чем удвоить получение зернобобовых на
единицу площади, удвоить численность рогатого скота и утроить
количество свиней в 1990г. по сравнению с дореволюционным уровнем,
увеличить сборы технических культур, фруктов и ягод. Общая площадь
сельскохозяйственных угодий при этом долгие годы оставалась без изменения.
Использование мощных землеройных и других механизмов, а также взрывных
работ способствовало осуществлению крупнейших изменений в водном хозяйстве
страны: были построены каналы и плотины, созданы обширные водохранилища,
изменены условия водоснабжения.
Научно-технический прогресс сыграл важную роль в изменении
энергетической базы общества в течение XIX и XX вв., что отразилось в
использовании природных ресурсов и характере загрязнения окружающей среды.
XIX век был веком угля и паровой машины. Углю принадлежала подавляющая
доля в топливном балансе наиболее развитых стран. Сжигание угля росло по
мере развития промышленности. Растущие выбросы дыма, сажи, копоти и золы
стали обычным явлением для основных индустриальных районов
промышленноразвитых стран.
Отсюда и характерное название "черная страна" для промышленного
района центральной Англии. Не менее "черными" из-за сжигания угля были
Рурская область в Германии, северо-восток Франции в районе Лилля, район
Шарлеруа в Бельгии, районы черной металлургии США - Питсбург в
Пенсильвании, Бирмингем в Алабаме и др. Закопченными были и другие
крупные города с их промышленными предприятиями, железными дорогами,
многочисленными котельными, каминами и печами для отопления домов.
За последние 30-40 лет энергетическая база промышленности и городов
значительно изменилась: доля угля и паровой энергетики сократилась.
Главным видом топлива стали нефть и газ. Доля угля в добыче топлива во всем
мире снизилась. Одновременно существенно возросла добыча нефти.
Увеличилась доля природного газа.
Однако к концу текущего столетия, по-видимому, следует ожидать
снижения доли нефти в добыче и потреблении топлива, учитывая постепенное
истощение ее залежей. В перспективе доля газа будет возрастать. В
частности, увеличится применение газа в качестве топлива для двигателей
внутреннего сгорания, например установленных в автобусах. Одним из
больших преимуществ работы двигателей на газе является снижение загрязнения
атмосферы. Вместе с тем из-за нестабильной в последнее время работы АЭС
возможно увеличение доли угля в потреблении. Чтобы не ухудшать состояние
окружающей среды из-за сжигания его, потребуются проведение более
радикального улавливания отходящих газов, отказ от сернистых углей и их
обессеривание и другие мероприятия, которые повысят затраты на производство
электроэнергии.
Одновременно с этим необходимо ускорить освоение новых видов энергии.
Это прежде всего атомная энергетика и "мягкие" источники энергии, не
приводящие к загрязнению окружающей среды, геотермальной и гелиотермальный
виды энергии, использование энергии приливов ветра, которые можно
эффективно применять благодаря современным достижениям техники.
Атомная энергетика - открытие века, за ней в перспективе большое
будущее как экологически чистого производства электроэнергии.
Чернобыльская катастрофа не должна стать причиной свертывания атомной
энергетики. Вопрос заключается в совершенствовании технического прогресса
управлением АЭС и обеспечении безопасности населения. Атомная энергетика
имеет долговременные ресурсы.
На VII мировой энергетической конференции, проходившей в Москве в
1968г., была дана оценка содержания урана в морях и океанах на уровне
4*109 0т. Это значит, что данный вид топливно-энергетического ресурса
практически неисчерпаем. Однако до недавнего времени мировые запасы
определялись всего лишь 1.5 млн.т (металлический уран). В 1977г. в Японии
предложены методы получения урана из морской воды. И вопрос в конечном
счете сводится к удешевлению подобных процессов до уровня, приемлемого для
широкого промышленного использования с учетом стоимости альтернативных
источников энергии.
Учитывая недостаточную надежность работы АЭС и большую загрязненность
окружающей среды от применения угля, в современных условиях общество
обязано изыскать возможность применения в перспективе вышеназванных
"мягких" источников энергии, не приводящих к загрязнению окружающей
среды: геотермальной и гелиотермальной энергии , использования энергии
приливов и ветра , которые можно эффективно применять благодаря
современным достижениям техники.
Источникам геотермальной энергии служат радиоактивные процессы,
химические реакции и другие явления в земной коре. Температура на глубинах
2-3 тыс.м превышает 100 5о 0С. Циркулирующие на таких глубинах воды
нагреваются до значительных температур и могут быть выведены на поверхность
по буровым скважинам. В районах вулканической деятельности глубинные воды,
нагреваясь, поднимаются по трещинам в земной коре. В таких районах
термальные воды имеют наиболее высокую температуру; они нередко
расположены ближе к поверхности. Иногда они выделяются на поверхность в
виде перегретого пара. Термальные воды с температурами до 100 5о 0С
выходят на поверхность во многих районах России. Значительные запасы
таких вод имеются в Западной Сибири, на Северном Кавказе и в
Закавказье, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Еще далеко не
полностью изучены все возможности получения термальных вод. Так, если
учесть воды, залегающие на глубине более 3 тыс.м, а также воды с
повышенной минерализацией, то их запасы можно было бы существенно
увеличить. Известны ресурсы высокотемпературного пара и пароводяных смесей:
они выведены на поверхность на Камчатке, Курильских островах и в
Дагестане.
Первая в России геотермальная электростанция на юге Камчатки
(Паужетская) мощностью 5 МВт была пущена в 1966г. Здесь используется
пароводяная смесь, которая выводится через буровые скважины на поверхность
и направляется в сепарационные устройства, где пар отделяется от воды при
небольшом давлении. Пар приводит в движение турбогенератор, а вода при
температуре выше 120 5о 0С применяется для теплофикации поселков,
выращивания овощей в теплицах, бальнеологических целей и т.д.
Себестоимость добычи тепловой энергии таким способом в 2-2.5 раза
ниже, чем тепловой энергии, получаемой от котельных. Себестоимость
электроэнергии на Паужетской геотермальной электростанции в 4 раза ниже,
чем на дизельных электростанциях в том же районе. Эти показатели могут
быть значительно улучшены при условии более полного освоения геотермальной
энергии. Имеются предположения об использовании более крупных
месторождений термальных вод на Камчатке (Мутновское, Нижнекошелевское) с
сооружением геотермальных электростанций мощностью 200 и 100 МВт.
О наличии геотермальной энергии давно известно в Дагестане. В 60-70-х
гг. при бурении на нефть и газ в ряде скважин были обнаружены пароводяные
смеси с температурами до 200 5о 0С. На базе одной из них (Тарумовской), по
мнению специалистов, можно соорудить геотермальную электростанцию мощностью
250-500 МВт.
В Краснодарском крае пробуренные геологами скважины вместо нефти
вскрыли запасы горячей воды. Сейчас термальные воды используют для
многочисленных теплиц объединения "Плодоовощевод", для животноводческого
комплекса, теплового орошения полей, промышленных предприятий и
теплоснабжения населения. Крупные запасы термальных вод были обнаружены в
Чечено-Ингушетии (Грозный) и других районах, но они пока слабо
используются.
Большими потенциальными ресурсами тепловой энергии обладают нагретые
глубинным теплом Земли горные породы ряда районов страны. Особо
значительной теплотой сгорания обладают сульфидные руды и концентраты.
Процессы автогенной плавки могут быть высокоэффективно применены в
производстве меди, никеля, кобальта, свинца из сульфидного сырья, а также
для безотвальной переработки пиритных концентратов с получением серной
кислоты или элементарной серы, железного концентрата и цветных металлов.
Практическое освоение такой энергии требует разработки способов
извлечения тепловой энергии и создания опытных установок. Здесь пока
сделаны первые шаги. Широкое использование геотермальной энергии, запасы
которой практически неисчерпаемы, зависит от дальнейшего прогресса техники
и нахождения экономичных путей ее применения.
Другим видом "мягкой" энергии является солнечная энергия.
Отопительные системы, применяющие солнечную энергию, могут
удовлетворять 30-50% потребности в тепле в течение года, поэтому их
приходится использовать совместно с традиционными системами обогрева.
Водонагреватели применяются для горячего водоснабжения. Солнечная
энергия может быть использована и для отопления теплиц, опреснения воды,
охлаждения. Часть тепла можно аккумулировать путем нагрева камней в
условиях теплоизоляции. При этом существенно экономичны при условии
достаточного в течение дня времени излучения солнечной энергии. В южных
районах России, где время солнечной радиации составляет 2200-3000 ч (на
Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье), солнечные тепловые установки
эффективны.
Солнечное излучение превращается также в электроэнергию. Это
осуществляется, во-первых, путем получения тепловой энергии с
последующим использованием ее для приведения в действие генераторов
электрической энергии и, во-вторых, фотоэлектрическим методом прямого
преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Проектируются
опытные термодинамические солнечные электростанции с паровыми турбинами.
Однако требуемые для этого удельные капитальные вложения в несколько раз
больше, чем капитальные вложения в обычные теплоэлектростанции. По данным
американских специалистов, капитальные вложения в гелиотермальные станции
мощностью 5-400 МВт приблизительно в 10 раз дороже, чем на тепловой
электростанции. Для получения энергии нужны большие площади зеркал -
примерно 50 кв.км на 1 млрд.кВтч электроэнергии. В перспективе с учетом
научно-технического прогресса в определенных районах окажется
перспективной утилизация и солнечного излучения. В настоящее время
применения полупроводников и интегральных схем позволяет значительно
снизить затраты на получение электроэнергии за счет солнечной радиации
(в десятки раз по сравнению с прежними результатами).
Что касается теплоэлектрического (прямого) метода получения
электроэнергии, то он пока еще очень дорог. Солнечные батареи уже ряд лет
используются для питания электроэнергией космических кораблей при КПД до
20%, что гораздо меньше теоретически возможного. Наземные электростанции
на кремниевых солнечных батареях на 1 кВт установленной мощности в 100 раз
дороже атомных. При сравнении с атомными гелиотермические электростанции
вовсе не загрязняют окружающую среду. Перспектива их применения зависит
от прогресса в области гелиотехники.
На состояние окружающей среды до определенного предела не влияет
создание электростанций на энергии ветра. Согласно имеющимся данным
особенно благоприятные условия использования энергии ветра у нас имеются на
Крайнем Севере, в Азово-Черноморском районе, где
|
