Реферат: Современная экология и ее проблемы

Наконец, последнее (из наиболее разрабатываемых) направле­ние в повышении экологичности двигателей — использование синтетических спиртов (метилового и этилового). Их применение также снижает токсичность выхлопных газов. Метанол, как прави­ло, используется в качестве добавки к бензину. Он ядовит, что заставляет при его использовании быть предельно осторожным. Кроме того, его ресурсы весьма ограниченны. Этанол имеет более высокую энергоемкость по сравнению с метанолом. Отработавшие газы двигателей, работающих на этаноле, содержат меньше углево­дородов (по сравнению с метиловым спиртом). В последние годы шире используется топливо из сахарного тростника (особенно в Бразилии).

Важной экологической проблемой, связанной с развитием раз­личных транспортных средств, является высокий уровень шума. Сейчас транспорт — основной источник шума на планете. Наибо­лее шумны дизельные автопоезда: до 95 дБ(Л), железнодорожные поезда: до 100 дБ(А), самолеты на взлете: до 150 дБ(Л). Рост мощности и скоростей транспортных средств приводит к еще большему росту шума: наружный шум растет по закону квадрата, шум под колесами — по закону куба. На городских транспортных магистралях шум постоянно в течение дневного времени составляет (в среднем ) 90 дБ(Л).

Наиболее эффективные направления снижения “шумового за­грязнения”, создаваемого транспортом, таковы: правильное техни­ческое содержание транспорта (неисправный двигатель шумит в несколько раз сильнее исправного), снижение шума исправных транспортных средств, например разработка малошумных транс­миссий, создание малошумящих дизелей, применение амортизиру­ющих материалов. В метрополитене все шире применяют пути со сварными рельсами.

Энергетическая проблема

Многие глобально-экологические проблемы могли бы получить успешное разрешение, если бы удалось уст­ранить самый главный дефицит — энергетический.

Преобразующая деятельность человеческого общест­ва в своем историческом развитии сопровождалась не­прерывным ростом потребления энергии. Смена источников энергии — древесина, уголь, нефть, при­родный газ, энергия атома — это по существу вехи технического прогресса. В XX в. широкое использова­ние электрической энергии и двигателей внутреннего сгорания привело к быстрому росту добычи ископае­мых топлив и в первую очередь нефти и газа.

Пользуясь ископаемыми источниками энергии, че­ловек фактически расходует энергию Солнца, аккуму­лированную растительным миром нашей планеты в течение миллиардов лет. Запасы этих источников ве­лики, но не безграничны. Человечество уже почув­ствовало это, когда в 1973—1974 гг. разразился энергетический кризис и цены на нефть на мировом рын­ке поднялись в 15 раз, а на природный газ — в 10 раз. Расчеты ученых свидетельствуют о том, что если тем­пы добычи и потребления нефти и газа сохранятся, то их запасов хватит только на 30 лет. А ведь нефть и природный газ являются ценным сырьем химической промышленности, из которого получают полимерные материалы, красители и др.

В странах бывшего СССР основное количество до­бываемой нефти пока используется в качестве сырья для получения бензина и топлива, и в среднем лишь 5% идет на цели органического синтеза. Не намного лучше обстоит дело и в других странах. Между темнеобходимость устранения проблемы сырьевого дефи­цита требует повсеместного резкого сокращения расхо­да нефти и газа на энергетические нужды и замены их другими энергоносителями.

Одним из перспективных путей решения этой зада­чи должно стать расширение сферы использования ка­менного угля, поскольку 90% всех горючих ископаемых являются твердыми (доля нефти составля­ет только 6%). Но использование угля для замены мо­торных топлив на основе нефти предполагает его переработку в синтетические жидкие топлива. В на­стоящее время перспективными являются два пути та­кой переработки каменного угля: его предварительная газификация либо гидрогенизация.

Однако предполагается, что основная масса угля все же пойдет на замену нефти и газа как топлива на теп­лоэлектростанциях. Такая замена, очевидно, приведет к значительному ухудшению экологической ситуации, в связи с тем, что в газообразных выбросах окажется гораздо больше соединений серы и азота, а также твер­дых частиц (дыма), чем это имеет место при использо­вании природного газа и нефтепродуктов.

После успешного пуска атомных реакторов большие надежды в решении энергетической проблемы возлага­лись на атомную энергетику. (Первая в мире атомная электростанция была пущена в Обнинске в 1954 г.) Теоретические расчеты и первый опыт практического использования атомной энергетики давали для этого все необходимые основания. Ведь количество тепловой энергии, производимой при делении, скажем, 1 г ура­на — 235 эквивалентно энергии, выделяемой при сго­рании около 2200 л нефти-сырья или 2,7 т угля. Однако в настоящее время осознание реальных масштабов эко­логических последствий аварий на АЭС, а также труд­ностей безопасного захоронения высокотоксичных радиоактивных отходов вносит определенные коррек­тивы в развитие атомной энергетики. Так, в США пре­кращено развитие этого вида энергетики, а Швецияреализует программу ее сворачивания до 2010 г. В СССР до Чернобыльской катастрофы была разработана про­грамма широкого развития атомной энергетики, но за­тем в связи с экологической ситуацией ее пришлось значительно корректировать. В настоящее время на 50 энергоблоках АЭС, расположенных на территории быв­шего СССР вырабатывается приблизительно 12 % пот­ребляемой электроэнергии.

Более перспективным может оказаться использова­ние энергии управляемого термоядерного синтеза. Од­нако основная трудность создания технологии, позволяющей использовать энергию термоядерного син­теза, заключается в том, что для начала реакции необ­ходима температура 10°С. В настоящее время даже в лабораторных условиях пока не удается создать уста­новку, в которой определенную массу газа можно было бы нагреть до такой температуры. Использование тер­моядерного синтеза для получения энергии в широких масштабах имеет и экологическое ограничение, связан­ное, в частности, с дополнительной концентрацией энер­гии на Земле (кроме солнечной). Это чревато разогревом поверхности планеты, серьезным изменением климата и другими непредсказуемыми последствиями.

В разработке проектов будущего нашей цивилиза­ции ученые все чаще обращаются к идее преобразова­ния солнечной энергии, которая поистине является экологически чистой, но пока мало освоенной. Под­считано, что поверхность Земли получает от Солнца за две недели столько энергии, сколько заключено во всех мировых запасах органического топлива. Сегодня со­здано несколько технологий солнечной энергетики. В них предусматривается преобразование солнечной энер­гии различными способами: солнечный нагрев, преоб­разование солнечной энергии в электрическую, использование биологических и химических фотопро­цессов. Предполагается, что в 2000 г. использование гелиоэнергетики составит от 5 до 25% всей энергети­ки мира.

С экологической точки зрения весьма перспектив­ной является водородная энергетика, предусматриваю­щая сжигание водорода, при котором не возникает вредных выбросов. Однако для развития такой энерге­тики необходимо решить ряд задач, связанных со сни­жением себестоимости водорода, созданием надежных средств его хранения и транспортировки. По прогнозу ученых к 2000 г. стоимость водорода станет равной (а возможно даже ниже) стоимости нефти (при сравне­нии эквивалентных количеств получаемой энергии). Если этот прогноз оправдается, то можно будет гово­рить о наступлении эры водородной энергетики. Водо­род станет широко использоваться в авиации, водном и наземном тра?