Курсовая работа: Екологічні аспекти геологічної діяльності людини
Залізо знайшло своє використання в Єгипті за 1000 р. до Р.Х. Для виплавки заліза використовували горни. Металургія заліза розвивається також в Стародавній Індії і досягає достатньо високого рівня, як на ті часи. В древніх храмах Індії, побудованих до Р.Х., зустрічаються залізні балки довжиною до 6 м. Забруднення від давніх металургійних виробництв були малими не тільки через малі обсяги виробництва, але й завдяки використанню дров’яного вугілля, що при спалюванні давало менше токсичних речовин, ніж при спалюванні коксу, який використовується в сучасному металургійному виробництві. Примітивні хімічні виробництва зародились так, як і металургія, в стародавніх Єгипті та Індії. Виготовлення мила шляхом обробки жирів рослинною золою, вапняком і лугами природного походження також описано в Плінія. Фундамент майбутньої потужної “мильної” індустрії на основі розробленого Ніколасом Лебланом способу одержання соди з солі був закладений в 1787 році. У виробництві соди з’явилися побічні продукти, або так звані “відходи”, котрим не знаходили свого використання, тому їх як і в інших подібних випадках стали називати відходами. Кількість цих відходів ще більше зросла після розробленого в 19 ст. Сольве способу отримання соди, що супроводжується утворенням великих кількостей хлористого кальцію. Цей спосіб отримання соди використовується і до сьогодні. В 1916 році під час першої світової війни, через недостачу натуральних жирів в Германії був синтезований замінник мила, який був названий “некаль А”, який погано розчиняється у воді, таким чином було покладено початок забрудненням, пов’язаним з використання СМЗ.
Не дивлячись на те, що усі виробничі процеси розвивались без урахування їх впливу на навколишнє природне середовище і абсолютна кількість відходів і забруднень збільшувалась, комплексність використання багатьох видів сировини підвищувалась. Так в кінці 19ст. при перегонці нафти використовувався тільки гас, а легкі і тяжкі фракції просто викидались.
Приблизно половина продуктів переробки нафти йшла у відходи. Однак розвиток техніки, і в особливості автомобілебудування, визвав потребу великої кількості бензину, мастил, бітумів, і комплексність переробки нафти різко збільшилась.
Сільськогосподарські не грали важливої ролі до середини нашого століття, коли в непомірних масштабах і, головне, неправильно стали застосовуватись штучні добрива і пестициди, а масштаби сільськогосподарського виробництва створили труднощі в утилізації відходів тваринництва.
Так масштаби виробництва (до середини 20-го си.) не викликали великих ускладнень в масштабах всієї Землі, то і вчені, які розробляли нові технології не задумувались над негативними аспектами своєї діяльності. Яскравий приклад тому дає історія створення, використання і, нажаль, не повного заборонення використання ДДТ. ДДТ є добре відомим хлорорганічним пестицидом. Ця високо стабільна сполука була синтезована ще в 1874 році. В 1937 році були виявлені її пестицидні властивості, і в 40-х роках було налагоджено її масове виробництво. В 50-х роках всі з захопленням говорили про те, як чудово ця речовина бориться зі шкідниками народного господарства і начебто нешкідлива для людини. Пізніше було виявлено, що ДДТ здатен накопичуватись в навколишньому середовищі і концентруватись в трофічних ланцюгах, що є великою небезпекою для здоров’я людини. Було вирішено різко зменшити використання ДДТ.
Цей приклад ще раз нагадує нам про те як обережно потрібно відноситись до вибору нових технологій в майбутньому, коли прискорюється використання новітніх технологій, і наслідки їх застосування для природи залишаються поза увагою вчених. Нажаль, про лиха пов’язані із забрудненням навколишнього середовища, стає відомо або коли вміст отруйних речовин перевищує межі допустимих концентрацій, або коли шкоди заподіяна людям, проявляється через багато років.
Про абсолютні кількості утворюваного забруднення говорити тяжко, так як не має достовірної інформації по більшості особливо шкідливим речовинам. Однак про кількість викидів можна судити хоча б з розвитку деяких виробництв.
До 1800 року, за всю історію людства, було добуто 4 млн. т. міді та 5 млн. т. свинцю. За останні ж 130 років було видобуто в декілька разів більше. Всього до 1929 року було виготовлено 44 млн. т. міді, 60 млн. т. свинцю, 40 млн. т. цинку, 7,5 млн. т. олова, 33 тис. т. золота, 480 тис. т. ртуті, 470 тис. т. кадмію, 800 тис. тонн нікелю, 2,6 млн. тонн алюмінію і 3млрд. т чавуну. Значна частина з вироблених матеріалів розсіялась в біосфері.
З середини 20 ст. (1950) особливо швидко зростало виробництво нових металів і матеріалів, отже, і пов’язані з цим забруднення. Так, з 1950-1974 виробництво металів відомих з давніх часів (міді, свинцю, олова, ртуті, золота, срібла), і викопного палива зросло не набагато 2-3 рази, виробництво срібла й олова залишилось навіть на рівні 50-го року. За цей самий період різко зросло виробництво енергоємних, і забруднюючих природне середовище матеріалів, таких, як алюміній, нікель, пластичні маси, а з викопних – нафта. Особливо високими темпами зростало виробництво електроенергії. Різко збільшилось виробництво таких токсичних продуктів, як бензол 18,8 млн. тонн, дихлоретан (19,5 млн. тонн в 1975) вінілхлорид (11,3 в 1974). В 20 ст. основним забруднювачем в енергетиці які спалювали сірчисте паливо викидаючи в атмосферу на рік більше ніж 150 млн. тонн небезпечного сірчистого газу.
Типи промислового виробництва.
Промислове виробництво базується на переробці різноманітних видів природних ресурсів з отриманням або засобів виробництва, або корисних для людини продуктів. Звичайно промисловість підрозділяють на дві основні галузі – видобувну та переробну. Видобувна промисловість включає в себе видобування рудних та нерудних корисних копалин, лісову промисловість та деякі інші види. Переробна працює на сировині, що отримується від видобувної промисловості та сільського господарства. Вона підрозділяється на металургійну, машинобудівну, деревообробну, текстильну електротехнічну та інші види промисловості.
Будь-яке промислове виробництво включає:
Виявлення та освоєння природних ресурсів.
Розгортання виробництва з переробки цих ресурсів та отримання корисної продукції.
Накопичення відходів та їх видалення.
Усі ресурси промислового виробництва є речовинами, що вилученні з планетарного кругообігу або їхнього природного депо.
Для будь якого промислового виробництва характерна тенденція до концентрації. Вона випливає з нерівномірного розподілу ресурсів, а також пов’язана з тим що територіальна сконцентрованість видобувної та переробної галузей дає економію транспортних засобів. Виникають територіально виробничі комплекси – групи технологічно та економічно зв’язаних виробництв та підприємств. Розташовуються промислові підприємства в основному в містах. При їхньому розміщенні за межами міста вони швидко перетворюються в міста або населені пункти міського типу.
Протиріччя між природним середовищем та промисловим виробництвом почали формуватися з самого початку виникнення виробництва, оскільки за своєю суттю воно більш відчужене від природних процесів порівняно з сільським господарством.
Екологічна оцінка типів промислового виробництва базується на оцінках виду та розмірів речовин, що вилучаються з природного середовища та характеру і кількості відходів.
Вилучаються з природного середовища, в першу чергу, гірські породи, що вміщують руди металів, нафта, газ або інші необхідні для промислового виробництва речовини. Масштаби такого вилучення досить великі. Так, наприклад, при розробці Курської магнітної аномалії був виритий кар’єр глибиною до 500 м і в довжину до 500 км. Йдуть аналогічні процеси при промисловому виробництві на території України, тим більше, що країна багата на корисні копалини – існує більше 7 тис. родовищ та добре розвинутий гірничодобувний комплекс.
Але найбільші екологічні проблеми створюють відходи, що в досить великій мірі властиві промисловому виробництву. Для гірничодобувної промисловості властивий особливий тип відходів – відали гірської породи. Вони займають великі території і призводять, до сильного запилення атмосфери. Металургійна промисловість додає до них гори шлаку та попелу. За даними Х. Шимогакі (1993), в світі за рахунок спалювання кам’яного вугілля в рік утворюється 3,91*106 тонн вуглезольних відходів, які на 60% зберігаються у відкритих відкладах. Відвали гірновидобувних та металургійних підприємств забруднюють природне середовище не тільки пилом, але й стоком поверхневих та грунтових вод. Такі території завжди вимагають дорогої рекультивації, але й вона не в змозі повністю відновити природу таких “місячних ландшафтів”.
Залежно від типу промислового виробництва на його проміжних етапах до навколишнього середовища потрапляє чимало найрізноманітніших відходів. Це й окисли сірки, азоту та вуглецю, і фреони, фенол, сульфати, і речовини з поверхнево-активними властивостями. Загально відома висока відходність хімічної промисловості, що виробляє азотну, сірчану, соляну кислоти, луги та пластмаси.
Енергетика.
В основі будь-якого виробництва лежить проблема забезпечення енергією. Промисловість майже повністю базується на енергії викопного палива та частково атомній енергетиці (табл. 1). Головне невичерпне джерело енергії – потік сонячної радіації, що майже не використовується. Енергетичні потреби промислового виробництва дуже великі, бо витрачається не тільки не пряме виробництво, а й на роботи з відновлення порушень у навколишньому середовищі, з витратами на охорону здоров’я і т.п.
Усі промислові системи у екологічному розумінні є гетеротрофними. Вони базуються на зв’язаній енергії органічних речовин, викопних енергоносіїв, людській праці або, в останній час, частково на атомній енергії. При очевидному різноманітті джерел енергії для промислового виробництва енергію отримують, головним чином, за рахунок спалювання викопного пального – вугілля, нафтопродуктів та газу. За оцінками Г. Дейвіса (1992), сучасне людство отримує 78 % енергії за рахунок спалювання викопного пального, 18 % від відновлюваних джерел (енергія текучої води та спалювання деревини) та 4 % - ядерна енергетика. Отже, сучасна енергетика використовує головним чином невідновлювані ресурси, які утворилися в далекому минулому внаслідок життєдіяльності на планеті.
Ріст споживання невідновлюваних енергоносіїв ставить людство перед складною проблемою виснаження їхніх запасів. Так, при сучасних темпах використання розвіданих запасів нафти людині вистачить її всього на сто років, а вугілля на триста. Однак споживання енергії в індустріалізованому світі швидко зростає. У розрахунку на одну людину воно характеризується такими показниками: 1910 рік – 1т. умовного палива, 1950 – 1,4 т., 1970 – 2,5т. 1990 – 2,7 т. Загальний показник використання енергії у первісної людини не перевищував 8 мДж на добу, а в сучасної дорівнює 1 тисячі мДж на добу, що еквівалентно спалюванню 2,7 тонн вугілля. Сучасне людство споживає 10 млрд. тонн умовного палива на рік, з них 35 % попередньо перетворюються на електроенергію.
Перспективи використання енергоресурсів.
Енергетичні ресурси характеризують кількість років, впродовж яких даного ресурсу вистачить для виробництва енергії на сучасному кількісному рівні. Якщо брати оцінку кількості палива по всіх категоріях (розвідані, можливі, ймовірні), то вугілля вистачить на 600 років, нафти – на 90, природного газу – на 50 та урану (при реакторах на повільних нейронах, що нині застосовуються) – на 27 років. Якщо ж того додати придуману для урану четверту категорію запасу – потенційну, то його вистачить на 60 років. Це ми приймемо для подальшого розгляду, хоча таким методом розрахунку дещо порушується коректність порівняння на користь атомної енергетики. Отже, як не прикро, але всі види палива по всіх категоріях будуть спалені за 800 років. Якщо ж витрати здійснюватимуть ся на рівні енергетики теплового бар’єру, то все паливо згорить за 80 років. У дійсності, очевидно енерговиробництво спочатку буде зростати до 60-х рр. ХХІ ст. до досягнення бар’єру а далі залишиться на цьому рівні. Тоді всі види палива, що нині використовуються, будуть витрачені на початку ХХІІ ст. Якщо частка кожного виду палива у загальному енергобалансі буде пропорційна запасу, то всі вони вичерпаються одночасно, тобто кожного виду палива вистачить на 125 років. При цьому вугілля повинно забезпечити 70% виробництва енергії, нафта – 11%, природний газ – 7%, уран – 7%, гідроенергія – 5%.
Враховуючи цінність газу й особливо нафти як серовини для хімічної промисловості, повинна зменшуватись їх частка в енергобалансі. В 90-х рр. ХХ ст. порівняно з 70-ми рр. у США частка вугілля зросла з 12,5 до 23%, а частка нафти знизилась з 45% до 41%, газу – з 36 до 21%, причому частка гідроенергетики залишається незмінною на рівні 5,5%, а частка атомної енергії зросла до 8%. У США проведено велику роботу щодо створення екологічно чистої вугільної енергетики, створено нові технології спалювання вугілля, що виключають викиди шкідливих газів, і побудовано відповідну техніку. В Україні, незважаючи на ресурсні багатства вугілля, відбулось в продовж 70-90-х рр. зниження частки вугілля в енергобалансі, а частка газу підвищилась, частка ядерної енергетики зросла. Слабке використання вугілля в енергетиці України при екологічно застарілій технології його спалення, можливо, й виправдане. Однак, необхідно закупити в США та інших розвинених країнах світу відповідну техніку та забезпечити більше використання вугілля.
Потрібно вказати на особливе використання урану. Перехід на реактори на швидких нейтронах дозволить у 40-50 разів збільшити вихід енергії з тієї ж кількості природного урану завдяки виробленню нового ядерного палива – плутонію. Це рівнозначно збільшенню в стільки ж разів строку вичерпанню запасів урану, що становить тепер 2500 років. Це може врятувати складне кризове становище в енергетиці. Однак швидкі реактори, що використовують плутоній відзначаються великою реактивністю, швидкими змінами енергії, що виділяється, а це на багато порядків збільшує можливість вибуху. Плутоній використовується в ядерній зброї. Будівництво АЕС на швидких нейтронах створює грунт для ядерного тероризму та шантажу і, ймовірно, поширення ядерної зброї. Всі ці небезпечні особливості та ряд інших спонукали США ще в 1977 році відмовитися від використання швидких реакторів і припинити асигнування на проектування та будівництво першої американської АЕС з реакторами на швидких нейтронах.
Як підкреслював видатний радянський вчений-атомник академік Валерій Легасов, “ядерна енергетика з реакторами на теплових нейтронах при вказаних ресурсах палива в принципі не може служити крупномасштабним джерелом енергії… При планових темпах розвитку ядерної енергетики достовірні запаси урану будуть вичерпані вже до кінця нашого століття, а сумарні (достовірні та додаткові) – в першому десятиріччі наступного століття”. Звідси виходить: єдиним типом палива на якому може базуватися масштабний розвиток світової енергетики, є вугілля.
Екологічне обмеження розвитку різних видів енергетики.
Загально відомо, що існуюча технологія енергетики на вугіллі та нафті завдає шкоди природі та людині в наслідок викидів летючого попелу, сірчистого газу, окису азоту, деяких вуглеводів. Природний газ – найчистіше паливо. Він утворює лише викиди окислів азоту, що практично нейтралізуються сучасною технологією його спалювання. Нині є багато апробованих ефективних способів очищення димових газів, що дозволяють усунути вказані вище викиди шкідливих компонентів в атмосферу. Таким чином, чиста енергетика на викопних видах палива – це лише проблема виділення необхідних коштів на очищення газів, що відходять, які, за оцінками спеціалістів на багато менше, ніж затрати на запобігання радіоактивних викидів АЕС.