Материал: 1679

зываются предположения, что природа попытается отрегулировать численность населения путем появления новых инфекционных заболеваний. Согласно другой, более оптимистичной теории, развитие цивилизации подойдет к тому моменту, когда начнет действовать социологический механизм постепенного снижения численности населения, как это наблюдается в настоящий момент в развитых странах. Это позволило бы бесконфликтно сократить население до 1–1,5 млрд человек за достаточно небольшой срок в 75–100 лет.

6.5. Глобальные проблемы энергетики

Кроме перечисленных проблем, связанных с резким ухудшением качества среды, перед человечеством остро стоит проблема энергетики. Основная причина энергетического кризиса – истощение традиционных источников энергии (нефти, угля, газа), а также недостаточное распространение альтернативной энергетики.

Ресурсы ископаемых видов топлива в настоящее время крайне ограниченны. По оценке специалистов, доступные запасы нефти при существующих объемах потребления должны иссякнуть примерно через 30–40 лет, запасы природного газа – через 50 лет. Причем освоение новых месторождений обходится все дороже.

С запасом угля дело обстоит немного лучше – их должно хватить на несколько сотен лет. Но развитие угольной энергетики влечет за собой увеличение загрязненности окружающей среды. Работающие на угле теплоэлектростанции дают 10–25 кг выбросов на каждый кВт∙ч. Развитие угольной энергетики невозможно без строительства современных очистных сооружений. Еще один выход – переработка угля в синтетические продукты (синтетические жидкие топлива, полукокс, газ), при сгорании которых выделяется значительно меньше токсичных веществ.

При создавшемся дефиците частично удовлетворить потребности в энергии могут атомные электростанции. Но их основными недостатками являются образование радиоактивных отходов, а также катастрофические последствия аварий. Перспектива дальнейшего использования атомной энергетики – в повышении безопасности АЭС. В Японии, например, уровень безопасности АЭС настолько высок, что одна из крупнейших в мире АЭС Фукусима построена в сейсмоопасной зоне, в которой возможны землетрясения до 10 баллов. Наша страна еще 30–50 лет будет вынуждена использовать атомную энергетику, чтобы не превратиться в слаборазвитую.

Энергетический кризис можно преодолеть путем создания энергосберегающих технологий, а также внедрения альтернативных источников энергии.

Основными видами альтернативной энергетики являются следующие:

– Гелиоэнергетика основана на использовании энергии Солнца. На Землю падает огромное количество солнечной энергии, в 15 тыс. раз превышающее ежегодное мировое потребление энергии. Но солнечная энергия имеет низкое качество (эксергию), ее сложно запасать и передавать на большие расстояния. Для концентрации солнечной энергии необходимы дорогостоящие приборы, содержащие множество зеркал, металла, кремний, занимающие огромную площадь. Основными установками гелиоэнергетики являются гелиоэлектростанции, солнечные батареи и элементы для производства электроэнергии, солнечные коллекторы для теплоснабжения зданий. Гелиоэнергетика рентабельна в районах с большим количеством солнечных дней в году. Крупные гелиоэлектростанции есть в Калифорнии, Испании, Израиле, Италии, Японии. Некоторые из них обеспечивают электроэнергией десятки тысяч домов. В сравнительно небольших масштабах солнечная энергия применяется в бытовых водонагревателях, некоторых приборах.

–Ветровая энергетика. Ветер заключает в себе механическую энергию, которая может быть использована на ветроэлектростанциях для выработки электроэнергии. Такие станции являются рентабельными в районах с постоянными ветрами. В настоящее время большое количество ветровых установок работает в США, Дании, Голландии, Германии. Но этот вид энергии порождает некоторые проблемы: создает ультразвуковое излучение, телевизионные помехи, обуславливает массовую гибель птиц.

–Гидроэнергетика основана на использовании механической энергии движущейся воды. Она играет большую роль в энергетике многих стран. Но строительство гидроэлектростанций требует затопления миллионов гектаров ценных сельскохозяйственных земель, разрушения большого количества экосистем. Кроме этого, во многих развитых странах осталось мало возможностей для строительства ГЭС.

В связи с этим большой интерес вызывает строительство приливных электростанций, использующих энергию приливов и отливов, океанских течений. Приливные электростанции (ПЭС) уже появились в западных странах. У России имеются большие ресурсы для развития ПЭС в северных морях.

– Геотермальная энергия может быть использована в областях современного вулканизма, где горячие подземные воды поднимаются к поверхности и выходят в виде термальных источников. Для этого строятся следующие установки: геотермальные электростанции, геотермальные установки (использующие энергию подземных вод), тепловые насосы.

Такие станции работают и оправдывают себя в США, Японии, Италии, в Мексике и на Филлипинах.

– Биоэнергетика основана на использовании биологического сырья: биогаза, образующегося при разложении растительных и животных отходов без доступа воздуха, мусоросжигающих установок и т.д. Образующийся газ может быть использован для обеспечения энергией жилых домов.

Использование альтернативной энергетики в настоящий момент достаточно ограниченно и не всегда рентабельно. Но наиболее дальновидные страны постепенно перестраивают свою энергетику, вкладывая значительные средства в развитие альтернативных источников.

7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Если качество природной среды не соответствует нормативным требованиям, необходимо проводить специальные мероприятия по защите окружающей среды. Для этого необходима информация о фактическом состоянии природных объектов. Для эффективного управления качеством окружающей природной среды организована система экологического мониторинга.

Мониторинг состояния окружающей среды – система непрерывных наблюдений за состоянием среды и прогнозирование изменений этого состояния. Объектами мониторинга могут быть природные, антропогенные и природно-антропогенные экосистемы.

Биосфера Земли постоянно меняется. Естественные изменения изучаются геофизическими службами: гидрометеорологической, сейсмической, ионосферной, гравиметрической, магнитометрической и т.п. Чтобы на фоне естественных изменений выявить антропогенные процесс-сы, необходимы постоянные наблюдения.

Различают следующие основные уровни мониторинга.

Глобальный мониторинг – на уровне всей планеты. При этом ведется наблюдение за всей биосферой в целом, решаются задачи планетарного порядка. Глобальный мониторинг осуществляется на базе международного сотрудничества, его базой является современная вычислительная и космическая техника.

По вопросам мониторинга биосферы с 1974 г. проводятся межправительственные совещания. За каждой страной закреплены определенные объекты мониторинга.

Национальный мониторинг – в пределах отдельных государств (например, мониторинг Российской Федерации).

Региональный мониторинг – на уровне отдельных регионов (например, мониторинг Омской области).

Локальный мониторинг – на уровне населенных пунктов. Импактный мониторинг – точечный мониторинг источников загряз-

нения и опасных зон.

В зависимости от целей и объектов мониторинг можно разделить на санитарно-гигиенический, экологический и климатический.

Санитарно-гигиенический мониторинг представляет собой контроль над загрязнением окружающей среды и сопоставление ее качества с ПДК.

Основными показателями в санитарно-гигиеническом мониторинге являются:

–комплексные оценки санитарного состояния природных объектов (выраженные в баллах, процентах или других единицах);

–индексы загрязнения (ИЗ); общий принцип расчета индексов загрязнения следующий: вначале определяется степень отклонения каждого загрязнителя от его ПДК, затем полученные величины объединяются в суммарный показатель.

По полученным результатам делается вывод о санитарногигиеническом состоянии объекта.

Экологический мониторинг имеет целью оценку и прогноз антропогенных изменений в экосистемах и ответной реакции на них живых организмов. При этом основное внимание уделяется изучению всей экосистемы, а не только отдельных популяций живых организмов. В качестве критериев в экологическом мониторинге используются следующие:

–сбалансированность процессов образования продукции и деструкции;

–величина первичной продуктивности;

–скорость круговорота веществ.

Основной целью экологического мониторинга является определение отклика экосистем на антропогенные нарушения. Для этого используют различные индексы, основанные на теории информации. Примером может служить индекс видового разнообразия Шеннона (Н):

где N – общее число особей; s – число видов; Ni – число особей i-го вида.

Этот индекс отражает тот факт, что при любом негативном воздействии разнообразие видов в биоценозе уменьшается, а численность устойчивых видов возрастает. Так, на незагрязненных участках индекс Шеннона может быть равен 2,0 – 5,0, в то время как на аналогичных загрязненных участках он составляет 0,1 – 1,9.

Кроме снижения численности, реакцией экосистемы на загрязнение может быть снижение ее устойчивости, что также определяется специальными индексами и функциями.

Особенностью экологического мониторинга является то, что малозаметные при изучении одного организма эффекты приобретают большое значение при рассмотрении всей экосистемы в целом.

Климатический мониторинг – служба контроля и прогноза колебаний климатической системы.

Структуру системы мониторинга можно представить с помощью четырех основных блоков: «наблюдение за состоянием окружающей среды», «оценка фактического состояния среды», «прогноз будущего состояния среды», «оценка прогнозируемого состояния среды». Процесс мониторинга лежит в основе управления качеством окружающей среды

(рис. 22).

Прямая связь

Обратная связь

Рис. 22. Структура системы мониторинга

Основные способы наблюдения за состоянием окружающей среды:

1. Контрольно-замерные станции – специально оборудованные лаборатории, которые бывают передвижными и стационарными. В России с конца 60-х гг. действует общегосударственная станция наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды. Наблюдения ведутся на трех уровнях:

–локальном (локальные контрольно-замерные станции и вычислительные центры обработки информации);

–региональном (обработка всей поступающей от локальных станций информации на региональном уровне);

–государственном – главный центр обработки данных.