Среди горючих полезных ископаемых большой вклад в энергопотребление вносит
Разнообразные виды природных ресурсов, используемых на современном этапе развития науки и техники для производства энергии, называются энергетическими ресурсами.
Для производства энергии используются различные ресурсы, в том числе горючие полезные ископаемые – нефть, уголь, газ, уран. В настоящее время примерное соотношение использования углеводородного топлива «уголь : нефть : газ» в мире составляет 34 : 43 : 23. Относительный вклад основных источников энергии в общее использование энергии составляет: уголь – 25 %, нефть – 34,5 %, газ – 19,3 %, гидроэнергия – 6,3 % , ядерная энергия – 8,7 %, прочие источники – 6,2 % (Т.В. Акимова, В.В. Хаскин, 2006). Таким образом, среди горючих полезных ископаемых – нефти, угля, газа, урана – наибольший вклад в энергопотребление вносит такой энергоресурс, как нефть – 34,5 %.
Каменный и бурый угли относятся к категории топливно-энергетического сырья, используемого с начала индустриальной эпохи. До 60-х гг. ХХ века ископаемые угли представляли собой главный вид топлива в мировой экономике, на его долю приходилась почти половина производства первичных энергоресурсов (первичными энергоресурсами являются каменный и бурый уголь, торф, сланцы, нефть, природный и попутный газ, электроэнергия, выработанная на ГЭС, АЭС, ГеоЭС). Переориентация энергетики на жидкое и газообразное топливо сократила объемы использования угля, но не вытеснила этот традиционный источник энергии.
Источником ядерного топлива является ископаемый уран. В большинстве современных ядерных реакторов используют обогащенный уран с содержанием изотопа U-235 около 3 %. 1 кг урана в активной зоне реактора выделяет количество энергии, соответствующее сжиганию 2300 т угля. В настоящее время в мире работают более 400 АЭС, на первом месте по использованию ядерной энергии находится Франция. Относительный вклад ядерного топлива как источника энергии в мире составляет 8,7 %, на долю углеводородного топлива приходится около 78,8 %.
Энергетическая проблема современности связана с постоянным ростом спроса на энергию, неравномерным распределением и исчерпаемостью таких традиционных источников энергии, как уголь, нефть и газ.
Тема 25: Охрана атмосферного воздуха и почвы
Атмосфера – газовая оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов. В ее состав входят постоянные составляющие, концентрация которых практически не изменяется в зависимости от географических координат. Приземные концентрации компонентов атмосферы по объему в процентах составляют: азот – 78, кислород – 21, аргон – 0,93, углекислый газ – 0,03, неон – 10-3, гелий – 10-4, водород – 10-5, озон – 10-6. Таким образом, основными, преобладающими по объему газами атмосферы, концентрация которых практически не изменяется в зависимости от географических координат, являются азот и кислород.
Через атмосферу осуществляется обмен Земли с Космосом веществом и энергией. На Землю попадает космическая пыль и метеориты, в Космос уходят такие газы как гелий и водород. Атмосфера насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, при этом самая опасная для живых организмов часть спектра солнечного излучения (жесткое рентгеновское и ультрафиолетовое) поглощается озоновым слоем, расположенным в стратосфере на высоте 22-24 км. Углекислый газ, пары воды, озон и другие газы атмосферы задерживают инфракрасное излучение Земли, повышая утепляющее действие воздушного покрывала Земли и защищая биосферу от холода космического пространства, то есть атмосфера обеспечивает тепловой баланс биосферы. Без атмосферы жизнь на Земле была бы невозможна. Таким образом, атмосфера выполняет экологическую защитную функцию, предохраняя биосферу от жесткого солнечного излучения и абсолютного холода Космоса, создавая условия, пригодные для жизни. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности – «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.
Охрана атмосферного воздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.
Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.
Почвенный покров планеты является важнейшим природным образованием. В.В. Докучаев (1846-1903) выявил пять главных почвообразующих факторов, к которым относится климат, материнская порода, рельеф, живые организмы и время. Материнская горная порода является субстратом, на котором образуется почва, от ее химического состава зависят физические и химические свойства почвы. Сложные химические, физические, физико-химические и биологические процессы протекают в поверхностном слое горных пород при преобразовании их в почву. По Н.А. Качинскому (1975) «под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способные давать урожай». Таким образом, почвенный покров в биосфере сформировался из верхних наружных уровней горных пород, преобразованных совместным действием климатических факторов и живых организмов.
Значение почвы в жизни общества определяется тем, что она представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 86,55 % площади суши, или 129 млн км2. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, обеспечивающие питание человека, так как для пропитания одного человека требуется обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Пахотнопригодные земли планеты оцениваются в 25-32 млн км2. В наземных экосистемах почва является основой биотопа, определяющего условия местообитания сообщества, на нее замыкаются биологические круговороты веществ, происходящие на уровне «биотоп – биоценоз». Почвы обеспечивают растительное сообщество необходимыми для жизнедеятельности питательными веществами (азотом, фосфором, калием, водой и др.), а органическое вещество, создаваемое растениями, служит кормовой базой для всех консументов экосистемы. Таким образом, основная роль почвы в биосфере и жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия для населения планеты и является основой наземных экосистем.
Последствиями антропогенного воздействия на почву являются ускоренная эрозия, засоление, заболачивание, загрязнение химическими веществами, отчуждение земель. В мире 16 % почвы характеризуется крайней и сильной степенью деградации, 46 % – умеренной и 38 % – легкой степенью деградации. Основной вклад в процессы деградации почвы вносит водная и ветровая эрозия – смыв и сдувание поверхностного плодородного слоя водой и ветром. Пыльные бури поднимают почву с глубины пахотного слоя до высоты 400-700 метров и уносят на большие расстояния. Водная эрозия приводит образованию оврагов и сносу почвы в водоемы. В мире интенсивной эрозии подвержено более 20% площади обрабатываемых земель. Неконтролируемая подача воды приводит к засолению и подтоплению почвы, при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах развивается засоление почвы. Для экологической защиты почв от деградации необходимо проведение комплексных мероприятий по борьбе с водной и ветровой эрозией (почвозащитные севообороты, создание полезащитных и водорегулирующих лесных полос, лесных насаждений в оврагах и балках и т.д.), вторичным засолением (регулирование подачи воды, дренаж, капельное и прикорневое орошение и др.), подтоплением (осушительные мелиорации) и др.
эти виды энергоресурсов исчерпаемы и невозобновимы
отсутствует потребность в новых источниках энергии
отсутствуют технологии по использованию их энергопотенциала
Решение:
Несмотря на то, что использование исчерпаемых невозобновимых энергоресурсов ископаемого топлива создает серьезные экономические и экологические проблемы, современное общество намного меньше использует возобновимые энергоресурсы природы. Гидроэнергия рек, солнечная, геотермальная и ветровая энергии относятся к «новым и возобновляемым источникам энергии (НВИЭ). Запасы НВИЭ намного больше, чем запасы ископаемых топлив, но энергия, заключенная в них, характеризуется непостоянством, она распределена на больших пространствах, мало концентрирована и плохо поддается контролю. Несмотря на то, что разработаны современные технологии по использованию потенциала возобновимых энергоресурсов, относительный вклад этих ресурсов в общее использование энергии в мире невелик и даже для более традиционной гидроэнергии составляет всего 6,3%. Вклад ветроэнергетики в общее использование энергии не более 2%, а других возобновляемых источников энергии – еще меньше.
11. Развитие человеческого общества и изменение отношений в системе «человек – природа» тесным образом связаны с использованием …
доступных источников энергии природных условий
ресурсов пространства и времени ресурсов животного мира
12. Рост потребления и производства продуктов животноводства приводит к ______________ воздействия сельского хозяйства в целом на окружающую среду.
значительному усилению отрицательного значительному снижению отрицательного
значительному усилению благоприятного несущественному увеличению благоприятного
Решение:
Одним из негативных последствий «мясной революции» является значительное усиление отрицательного воздействия сельского хозяйства в целом на окружающую среду, так как животноводство влияет на нее неизмеримо сильнее, чем полеводство. Согласно данным ФАО, в 2000 году общее поголовье всех домашних животных составляло 1331 млн голов крупного рогатого скота, 1060 млн овец, 905 млн свиней, 235 млн гусей. И все они нуждаются в пространстве для выпаса и кормах. Например, в Центральной Америке с 1950 года до наших дней были превращены в пастбища 6 млн га лесов, а в районе Амазонии 50% пастбищ были заброшены из-за полного истощения. Слишком интенсивное использование пастбищ приводит к эрозии почв, снижению их природного плодородия и уплотнению. Животноводство выступает как один из факторов создания «парникового эффекта», так как является источником выброса во внешнюю среду большого количества метана, что способствует возникновению или усилению «парникового эффекта. Метан действует в 25 раз сильнее, чем углекислый газ, а выделяется он естественным образом при потреблении кормов жвачными животными. По оценкам, скот и работы с навозом «обогащают» атмосферу 550 млн т метана ежегодно. Навоз в основном поставляет крупный рогатый скот (55% общего количества навоза). Согласно некоторым данным, в типичной сельскохозяйственной системе стран Запада 73% навоза производительно не используются и представляют собой лишь фактор загрязнения окружающей среды.
13. На рисунке ГеоТЭС в горах
Ядерная ветровая солнечная геотермальная
14. Доля использования ядерного топлива как источника энергии в мире составляет:
8,7 % 6,3 % 25,0 % 34,5 %
15. Все формы энергии, получаемой от живых организмов и в результате переработки их тел и продуктов жизнедеятельности, являются…
геоэнергией чистой энергией биоэнергией гелиоэнергией
16. Каменный и бурый угли как энергоресурсы относятся к ____ источникам энергии
Нетрадиционным традиционным альтернативным незаменимым
17. На рис. представлены (много солнечных батарей) ____, которые осуществляют прямое преобразование солнечной энергии в электрическую
Кадмий-никелевые батареи фотоэлектрогенераторы
Гидроэнергогенераторы пароэнергогенераторы
18. Нефть, добыча которой (см. рис нефтекачалки) является одним из главных условий удовлетворения потребностей современного общества, относится к ___ природным ресурсам
Исчерпаемым невозобновимым неисчерпаемым заменимым
Исчерпаемым возобновимым неисчерпаемым возобновимым
19. Все формы энергии, получаемой от живых организмов и в результате переработки их тел и продуктов жизнедеятельности, являются
гелиоэнергией биоэнергией чистой энергией геоэнергией
20. Среди горючих полезных ископаемых – нефти, угля, газа, урана – наибольший вклад в энергопотребление вносит такой энергоресурс, как …
газ нефть уголь уран
21. В соответствии с классификацией природных (естественных) ресурсов по источникам и местоположению нефть, уголь, природный газ, торф, сланцы относятся к …
ресурсам пространства и времени искусственно активированным источникам энергии
геоморфологическим ресурсам депонированным энергетическим ресурсам
9.1.Основой развития базовых отраслей промышленности и показателем качества жизни в современном мире является …
– энергетика
– космонавтика
– транспорт
– компьютеризация
9.2. Разнообразие видов природных ресурсов, используемых на современном этапе развития науки и техники для производства энергии, называется _______________ ресурсами.
– энергетическими
– непроизводственными
– ископаемыми
– горючими
9.3. Развитие человеческого общества и изменения отношений в системе «человек и природа» тесным образом связаны с использованием …
– ресурсов пространства и времени
– ресурсов животного мира
– доступных источников энергии
– природных условий
9.4. Все формы энергии, получаемой от живых организмов в результате переработки их тел и продуктов жизнедеятельности являются …
– биоэнергией
– геоэнергией
– чистой энергией
– гелиоэнергией
9.5. В соответствии с классификацией природных (естественных) ресурсов по источника и местоположению нефть, уголь, газ, торф, сланцы относятся к …
– геоморфологическим ресурсам
– искусственно активированным источникам энергии
– депонированным энергетическим ресурсам
– ресурсам пространства и времени
9.6. В XXI веке главным направлением в решении энергетической проблемы является …
– развитие ветроэнергетики
– развитие гелиоэнергетики
– энергосбережение
– отказ от электроэнергии
9.7. Среди возобновляемых энергоресурсов техносферы наибольший вклад в производство энергии вносит …
– энергия ветра
– энергия приливов
– гелиоэнергия
– гидроэнергия
9.8. Среди горючих полезных ископаемых – нефть, газ, уголь, уран – наибольший вклад в энергопотребления вносит такой энергоресурс, как …
– нефть
– уголь
– уран
– газ
9.9. Главным видом топлива в мировой экономике первой половины ХХ века был …
– газ
– уголь
– бензин
– торф
9.10. Каменный и бурый угли как энергоресурсы относятся к _______________ источника энергии.
– альтернативным
– традиционным
– нетрадиционным
– незаменимым
9.11. Основными энергоресурсами XXI века являются …
– торф, биогаз, древесина
– нефть, уголь, газ
– Солнце, вода, ветер
– уран, водород, гелий
9.12. Энергетическая проблема современности связана с постоянным ростом спроса на энергию, неравномерным распределением и исчерпаемостью таких традиционных источников энергии, как …
– топливная древесина, торф
– энергия Солнца и Земли
– уголь, нефть, газ
– вода, ветер
9.13. Недостаточное использование солнечной, ветровой, геотермальной энергии и гидроэнергии природы, связано с тем, что …
– энергия в них мало концентрирована и плохо поддается контролю
– отсутствует потребность в новых источниках энергии
– отсутствуют технологии по использованию их энергопотенциала
– эти виды энергоресурсов исчерпаемы и невозобновляемы
9.14. Рисунок. Солнечная батарея.
Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит с помощью
– фотоэлектрогенератора
– гидроэлектрогенератора
– пароэлектрогенератора
– кадмий-натриевой батареи
9.15. Возобновляемым источником энергии, относительный вклад которого в общее мировое использование энергии составляет не более 2 %, является …
– энергия ветра
– энергия воды
– биоэнергия
– гелиоэнергия
9.16. На рисунке представлена ГеоТЭС, работающая на _______________ энергии.
– геотермальной
– солнечной
– ядерной
– ветровой
9.17. Возобновляемые энергоресурсы техносферы. Наибольший вклад в производство энергии вносит …
– -гидроэнергия
9.18. Рисунок. Плотина гидроэлектростанции.
Гидроэнергия, которая на гидростанциях (рис.) превращается в электроэнергию, относится к ____________ источникам энергии.
– возобновляемым
– исчерпаемым
– неисчерпаемым
– невозобновляемым
9.19. Доля использования ядерного топлива как источника энергии в мире составляет … (см. Акимова, Хаскин, 2008, с. 279)
– 25,0 %
– 6,3 %
– 34,5 %
– 8,7 %
10.Понятие «загрязнение» окружающей среды
10.1. Ингредиентное загрязнение окружающей среды может быть …
– физическими и параметрическими
– шумовым и тепловым
– биологическим и биоценотическим
– минеральным и органическим
10.2. Совокупность химических веществ, которые количественно и качественно чужды естественным экосистемам, называются __________________ загрязнением.
– ингредиентным
– биоценотическим
– параметрическим
– стациально-деструктивным
10.3. Параметрическое загрязнение окружающей среды – это …
– эрозия почвы
– шум
– перепромысел животных
– бытовые стоки
10.4. К биоценотическому загрязнению окружающей среды относится такой вид антропогенного воздействия, как …
– радиационное излучение
– бытовые стоки
– эрозия почв
– перепромысел животных
10.5. Изменение ландшафтов в экологических экосистемах в процессе природопользования приводит к __________ загрязнению окружающей среды.
– стациально-деструктивному
– биоценотическому
– ингредиентному
– параметрическому