Энергетические ресурсы Земли: их размещение и проблемы рационального использования.

К энергетическим ресурсам относятся топливные ресурсы, энергия рек, энергия атома, солнечная энергия и энергия ветра, приливов и отливов. В целом мир хорошо обеспечен энергетическими ресурсами. Однако используются пока в основном топливные, являющиеся исчерпаемыми и невозобновимыми. Энергия рек и атомная энергия используются в меньшей степени. Почти не используется энергия ветра и приливов (действуют всего две приливные станции). Энергетический фактор играет оп­ределяющую роль в обеспечении надежного функционирования экономики и социальной сферы страны, укреплении ее позиций на международной арене.

Географически потребление энергии в мировом хозяй­стве складывается следующим образом: развитые страны – 53 %; развивающиеся – 29 %; СНГ и страны Восточной Европы – 18 %. Основные крупнейшие в мире источники добычи энер­горесурсов: нефть: Западная Сибирь (Россия); Саудовская Аравия и Кувейт; газ: Республика Коми (Россия); Голландия; США.

Несмотря на некоторый прирост запасов нефти, и при­родного газа, они не смогли восполнить объемы их добычи. Мировые запасы природного газа за последние годы наращивались более высокими темпами. Среди специалис­тов существует мнение о более широком географическом распределении запасов газа по сравнению с нефтью. Ос­новные запасы газа сосредоточены в двух регионах: в СНГ и на Ближнем Востоке – почти 72 % доказанных запасов (в том числе в СНГ – около 38, 4 %). На США и Канаду приходится около 4, 5 % и на западноевропейские страны – чуть более 3 %. Уголь из всех видов ПЭР органического происхождения наиболее распространен – почти 1 600 млрд. т. (обеспечен­ность запасами – более 400 лет) составляют его запасы, 96 % которых сосредоточено в 10 странах. Это КНР, Рос­сия, США, Австралия, Канада, Германия, ЮАР, Вели­кобритания, Польша и Индия. Наряду с ростом потребления нефти и газа, активно применяются нетрадиционные виды и источники энергии, что отражает прогрессивные сдвиги в структуре ТЭК ми­рового хозяйства. Эти виды энергоресурсов являются более эффективными и способствуют снижению энергоемкости и материалоемкости производства и переработке энергии из одного вида в другой. Объем производства, и потребления первичных энергоресурсов в мировой экономике имеет тенденцию к росту.

Хотя в мире пока еще не ощущается нехватки энергоресурсов, в предстоящие два-три десятилетия возможны серьезные трудности, если не появятся альтернативные источники энергии или не будет ограничен рост ее потребления. Очевидна необходимость более рационального использования энергии. Имеется ряд предложений по повышению эффективности аккумулирования и транспортирования энергии, а также по более эффективному ее использованию в различных отраслях промышленности, на транспорте и в быту.

Аккумулирование энергии. Нагрузка электростанций изменяется на протяжении суток; происходят также ее сезонные изменения. Эффективность работы электростанций можно повысить, если в периоды провала графиков энергетической нагрузки затрачивать излишек мощности на перекачку воды в большой резервуар. Затем в периоды пиковой нагрузки можно выпускать воду, заставляя ее вырабатывать на ГАЭС.

Более широкое применение могло бы найти использование мощности базового режима электростанции для накачки сжатого воздуха в подземные полости. Турбины, работающие на сжатом воздухе, позволили бы экономить первичные энергоресурсы в периоды повышенной нагрузки.

Передача электроэнергии. Большие энергетические потери связаны с передачей электроэнергии. Для их снижения расширяется использование линий передачи и распределительных сетей с повышенным уровнем напряжения. Альтернативное направление – сверхпроводящие линии электропередачи. Электросопротивление некоторых металлов падает до нуля при охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю. По сверхпроводящим кабелям можно было бы передавать мощности до 10 000 МВт, так что для обеспечения электроэнергией всего Нью-Йорка было бы достаточно одного кабеля диаметром 60 см. Установлено, что некоторые керамические материалы становятся сверхпроводящими при не очень низких температурах, достижимых с помощью обычной холодильной техники. Это удивительное открытие могло бы привести к важным новациям не только в области передачи электроэнергии, но и в области наземного транспорта, компьютерной техники и техники ядерных реакторов.

Можно использовать и химические элементы, такие как – водород, который может являться теплоносителем. Водород – это легкий газ, но он превращается в жидкость при 253 º C. Теплотворная способность жидкого водорода в 2, 75 раза больше, чем природного газа. У водорода имеется и экологическое преимущество перед природным газом: при сжигании в воздухе он дает в основном лишь пары воды.

Водород можно было бы без особых трудностей транспортировать по трубопроводам для природного газа. Можно также хранить его в жидком виде в криогенных резервуарах. Водород легко диффундирует в некоторые металлы, например титан. Его можно накапливать в таких металлах, а затем выделять.

Ежегодная потребность мирового хозяйства в энергии оценивается в 11, 7 млрд. т нефтяного эквивалента. Таким образом, несмотря на применение прогрессив­ных энергосберегающих технологий, потребление энергии в мире возрастает: расширение масштабов мирового произ­водства и потребления увеличивает и потребность в энер­гии (особенно в развивающихся странах). В условиях научно-технического прогресса (НТП) возросла роль атомной энергии в топ­ливно-энергетическом балансе всемирного хозяйства, (раз­витие этого источника сдерживается его не безопасностью для окружающей среды). Ресурсы современной топливной базы для ядерной энер­гетики определяются стоимостью добычи урана при затра­тах, не превышающих 130 долларов за 1 кг урана. Произ­водство энергии на строящихся АЭС мало зависит от стоимости сырья. Свыше 28 % ресурсов ядерного сырья приходится на США и Канаду, 23 % – на Австралию, 14 % – на ЮАР, 7 % – на Бразилию. В остальных странах запасы урана не­значительны. Ресурсы тория (при затратах до 75 долл./кг) оцениваются примерно в 630 тыс. т, из которых почти половина находится в Индии, а остальная часть – в Авст­ралии, Бразилии, Малайзии и США. Только в 1960-1990 годах доля электрической энергии энергопотребления возросла почти вдвое, достигнув 30-про­центной отметки. И эта тенденция сохраняется. Более того, она, скорее всего, будет усиливаться, поскольку до сих пор два миллиарда людей в мире не имеют электричества в своих домах. Ядерная энергия сегодня в принципе является реаль­ным, существенным и перспективным источником обеспе­чения потребностей человечества в долгосрочном плане. Ведь доля гидроэнергии составляет около 20 %, а альтернатив­ных источников (геотермальная и солнечная энергия, энер­гия ветра и биомассы) – не более половины процента мирового производства электроэнергии. Разумеется, ядерная энергетика не безаварийна (Черно­быльские события 1986 г.), не застрахована от техниче­ских сбоев, сопряжена с отходами, требующими особого обращения. Но эти реальные проблемы поддаются совре­менным и надежным техническим решениям, призванным гарантировать максимальную безопасность.

Пределы потребления энергии. Непрерывный рост потребления энергии не только ведет к истощению запасов энергоресурсов и загрязнению среды обитания, но и в конце концов может вызвать значительные изменения температуры и климата на Земле.

Энергия химических, ядерных и даже геотермальных источников в конечном счете превращается в тепло. Оно передается земной атмосфере и сдвигает равновесие в сторону более высокой температуры. При нынешних темпах роста численности населения и душевого потребления энергии к 2060 повышение температуры может составить 1 º C. Это заметно скажется на климате, что может в дальнейшем повлиять на все живое на Земле и привести к неблагоприятным ситуациям.

Запасы морских водорослей и планктона. Биологические ресурсы внутренних водоемов.

Водоросли – планктонные и бентосные, наземные и почвенные – играют большую роль в природе и в хозяйственной деятельности человека.

Морские водоросли – наиболее урожайные растения на Земле. Их запасы в Мировом океане исчисляются сотнями миллионов тонн. В морях и океанах обитает множество растений: водорослей, трав, мангровых деревьев и кустарников, бактерий, в меньшей степени — грибов. Наиболее распространены в морях водоросли, населяющие толщу воды до нижней границы проникновения света (где еще возможен фотосинтез) – 100-400 м. Одни из них, обычно микроскопические формы, парят в поверхностных слоях воды (планктон), другие, преимущественно крупные формы, обитают на дне (бентос).

Распределение морских ресурсов, как по вертикали (ярусное), так и по горизонтали (мозаичное), зависит от количества солнечной радиации, проникающей в воду, способности водорослей улавливать на той или иной глубине лучи определенной длины. Развитие прибрежного пояса морских ресурсов обусловлено климатическими и локальными факторами, главнейшие из которых – количество биогенных элементов, температура, соленость и прозрачность воды, характер грунта, степень защищенности берега, глубина.

Крупные морские водоросли (зеленые, бурые, красные) – макрофиты – распространены в сравнительно узкой прибрежной полосе моря – сублиторали (на глубине до 50-70 м, главным образом до 15-20 м), а также в приливно-отливной зоне – литорали и в зоне прибоя и его брызг – супралиторали. Макрофиты образуют подводные леса (особенно в умеренном поясе) из ламинариевых и фукусовых водорослей (аларии, ламинарии, макроцистисы, нереоцистисы, эклонии, лессонии, фукоиды, саргассы). На этих водорослях как эпифиты поселяются многочисленные мелкие водоросли, располагаясь обычно ярусами: более светолюбивые растут на верхних частях слоевища водоросли-«хозяина», теневыносливые – на нижних. Среди крупных водорослей обычно растут более мелкие, самой разнообразной окраски.

Водоросли – основные продуценты органического вещества в морях и океанах. Они продуцируют ежегодно примерно 10¹¹ торганического вещества (в углероде), или в пересчете на сухое вещество 48-64 т/га. Крупные водоросли дают приют и пищу многим беспозвоночным животным и рыбам, особенно их молоди. От водорослей прямо или косвенно зависит существование всего живого в воде. Питательную ценность морских водорослей, особенно планктона, сравнивают с питательностью лучшего лугового сена. Крупные морские водоросли содержат белка 6-29 %, углеводов 17-60 %, липидов 4 %, много витаминов и минеральных солей; они способны накапливать некоторые микроэлементы, содержащиеся в морской воде в ничтожных количествах.

Являясь первичными накопителями органического вещества, водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных, в том числе и для рыб. При выборе водоемов для рыборазведения прежде всего исследуются состав и количество планктонных организмов и в случае необходимости предпринимаются меры для стимулирования развития планктона путем внесения в водоем удобрений или культуры нужной водоросли.

Вред от растительного планктона в рыбном хозяйстве возможен при «цветении» водоемов, следствием которого является замор рыбы. Некоторые виды водорослей известны своей токсичностью. В период интенсивного размножения они являются причиной появления в воде ядовитых веществ, вызывающих иногда гибель скота, приходящего на водопой. Сильное развитие водорослей способствует загрязнению насосных станций и водопроводов.

Многие водоросли принимают активное участие в процессе биологической очистки сточных вод. Они могут служить также показателем качества питьевой воды, степени ее загрязнения и пригодности для питья. В приморских районах водоросли используются как ценные удобрения, так как содержат большое количество калийных солей. Ряд водорослей участвует в образовании лечебных грязей. Немаловажен и вопрос о состоянии рыбных и других ресурсов во внутренних водоемах многих стран. Рассмотрим на примере России: в 2000 году общий допустимый улов рыбы в пресноводных водоемах составил более 111 000 тонн. Как и в прочие годы, основная часть (более 41 %) – это мелкочастиковые рыбы; лещ и сиговые виды (по 16 %); совсем мало осетровых и лососевых. Это не удивительно, потому что запасы ценных видов рыб (осетровые, лососевые, судак) снижаются, как и запасы, так и число хищных видов рыб, таких, как щука, налим, сом.

Слишком активная человеческая деятельность (не только промысел, но развитие промышленности) привела к тому, что в таких озерах, как Ладожское, Онежское, Ильмень, Белое тоже снизились запасы промысловых видов рыб. Хотя в целом в российских водохранилищах запас промысловых видов рыб сохраняется на достаточно высоком уровне.

Вообще наиболее интенсивно используются рыбные запасы водоемов Европейской части России – здесь добывают около 80 % рыбы из водохранилищ. А на водоемы Урала и Западной Сибири приходится до 70 % общего вылова речной рыбы.

Как правило, вылавливают больше всего там, где есть ценные породы рыб и, естественно, рынок сбыта. Так, в бассейне Енисея добыто в 2000 году 1, 7 тыс. тонн, в озере Байкал – 2, 6 тыс. тонн, в Рыбинском водохранилище – около 1, 5 тыс. тонн, в Куйбышевском – 2, 8 тыс. тонн, а в Цимлянском – 7, 4 тыс. тонн (хотя это и ниже уровня 1999 года).

В основном искусственно воспроизводятся семга, озерный и балтийский лосось, кумжа, палия в Северо-Западном районе. Для этого в реки бассейна ежегодно выпускается около 600 000 штук молоди семги (впрочем, 20 лет назад ее выпускали почти 2 миллиона штук – едва ли не в четыре раза больше).

В естественные водоемы ежегодно выпускаются заводами сотни миллионов штук молоди частиковых рыб – сазана, леща, судака. И уловы показывают высокую эффективность работ по искусственному воспроизводству их запасов. Благодаря деятельности Цимлянского рыбоводного завода в одноименном водохранилище сформировано промысловое стадо белого толстолобика. Появились промысловые запасы растительноядных рыб в Краснодарском, Волгоградском, Саратовском и других водохранилищах.

Кроме этого, на многие водоемы отрицательно влияют и природные факторы. Например, в Приморском крае из-за рубок леса в водоохранных зонах (устанавливаются для каждой реки в зависимости от ее величины) произошло заиление нерестилищ.

Из-за загрязнения воды в заливах Находка, Амурский и Уссурийский снизились запасы красноперки, камбалы, терпуга, корюшки, наваги, минтая. К тому же к загрязненному побережью уже не подходит камчатский краб, сократились нерестилища сельди, а утерянные места обитания гребешка и трепанга вовсе не восстанавливаются.

Пагубное воздействие на кормовую базу, а соответственно и на воспроизводство рыбы, оказывает нефтегазовый комплекс в бассейне Оби. Целлюлозо-бумажные комбинаты на берегах Ладожского, Онежского озер, реки Янис-Йоки тоже не способствуют размножению рыбы. От грязных сточных вод снизились запасы ряпушки, уменьшились нерестилища и зимовальные ямы леща, а сама рыба стала иметь специфический – вовсе не рыбный – запах.

И наоборот – там, где деятельность предприятий прекращается или сокращается, – там рыбные запасы восстанавливаются. Например, как только на Сахалине перестали работать некоторые предприятия, тут же в морскую зону стали заходить на нерест азиатская корюшка, навага, горбуша. Прекратили деятельность Холмский и Чеховский целлюлозно-бумажные комбинаты – улучшилось состояние лососевых рек. С уменьшением объема буровых работ в Архангельской области восстановились рыбные запасы в тундровых озерах.