На главную...

Природные ресурсы... Казалось, на планете их великое множество, и люди смогут беззаботно наживаться за счет матушки Земли долгие-долгие годы... Как бы ни так...

Население и ресурсы

Земля - богатейшая кладовая природных ресурсов, что делает возможной нашу жизнь на ней. Однако население планеты может вскоре возрасти настолько, что Земля будет не в состоянии обеспечить нас даже самым необходимым.


Загрязнение воздуха - одно из многих отрицательных последствий роста потребности планеты в энергии. Уголь, на котором работает эта электростанция, - невозобнавляемый источник энергии, и многие угольные шахты уже закрыты. Природный газ, добываемый ныне гигантскими буровыми установками в Северном море, заменил каменноугольный, который раньше производили из угля заводы по всей Великобритании

 

Одним из проявлений жизни человека, особенно в развитых странах, является огромное количество отходов, производимых как каждым из нас, так и обществом в целом. Наша расточительная цивилизация тратит свои ресурсы со все возрастающей скоростью.
Ученые подсчитали, что в течение жизни американец в среднем использует, прямо или опосредованно, около 1600 тонн сырья, добытого из недр Земли. У среднестатистического индийца этот показатель в 50 раз меньше.
Из этого следует, что показатель использования природных ресурсов планеты напрямую связан с уровнем жизни: чем выше привычный уровень благосостояния, тем больше требуется ресурсов.
Любое сырье можно отнести к разряду ресурсов лишь тогда, когда человек испытывает в нем потребность. В XVIII-нач. XIX вв. нефть, просачивавшаяся из земли в окрестные реки, не вызывала у жителей Пенсильвании ничего, кроме раздражения. Но когда люди научились использовать это вещество для своих масляных ламп, а позднее получать из него керосин, оно сразу приобрело ценность, и уже вскоре инженеры вовсю бурили скважины угля его добычи.
Темпы добычи ископаемых резко возросли в результате промышленной революции. По некоторым оценкам, с 1900 г. использование полезных ископаемых планеты возросло более чем в 13 раз.
 

Возобновляемые ресурсы
Ученые разделяют природные ресурсы на две группы: возобновляемые и невозобновляемые. Возобновляемые ресурсы включают воду, проходящую естественный цикл круговорота в природе, когда морская вода испаряется в атмосферу, откуда в виде осадков падает на землю, а затем через реки возвращается в море. Земля, при условии бережного обращения, также является возобновляемым ресурсом, поскольку верхние слои твердой породы постоянно измельчаются, в результате чего образуется новый почвенный слой. Точно так же и рациональное управление лесными ресурсами обеспечивает стабильный «прирост» леса.
 

Невозобновляемые ресурсы

Мягкий климат, преобладающий в Девоне и Корнуолле, позволяет фермерам максимально использовать свою землю
 

На образование невозобновляемых ресурсов требуются миллионы лет. Процесс этот настолько медленный, что, с человеческой точки зрения, их можно считать безвозвратно утраченными. Ископаемые топливные ресурсы - уголь, нефть и природный газ, - образовавшиеся в течение целых геологических периодов из органических соединений, являются невозобновляемыми. Добытые из недр, они или сжигаются для получения энергии (загрязняя при этом окружающую среду), или используются для производства материалов, не подлежащих повторному использованию, - например, красителей и пластмасс.
Металлы также относятся к невозобновляемым ресурсам. Они не уничтожаются, как ископаемое топливо, но, однажды использованные, обычно рассматриваются как лом. За последние 30 лет люди хорошо поняли масштабы неэкономного расходования природных ископаемых, и во многих странах утилизированный лом металлов, включая железо и алюминий, стал важным источником сырья для производства.
Что очень важно, вторичное использование металлов сберегает колоссальное количество энергии, а значит, ископаемого топлива. Так, для получения тонны алюминия из лома требуется лишь двадцатая часть энергии, необходимой для получения того же количества металла путем переработки руды.
 

Земельные ресурсы
Очевидно, что земля является важнейшим природным богатством. Однако засухи, горы или холодный климат делают 70% земельных ресурсов непроизводительными: они не пригодны для возделывания. Только 10% земли используется под посевы и еще 20% - под пастбища.
Такие не богатые природными ресурсами страны, как Голландия, отвоевали землю у моря, а Израиль и некоторые арабские государства при помощи ирригации сделали плодородными пустыни. В Японии с ее нехваткой равнинной, пригодной для обработки земли возделываются не только пологие участки, но и склоны холмов, которые в других странах сочли бы непригодными.
Нерациональное использование земли в виде избыточной обработки или долгого использования под пастбища приводит к эрозии почвы. Когда верхний слой почвы исчезает, щедрая прежде земля превращается в бесплодную каменистую пустошь. В некоторых регионах неправильное землепользование превратило прекрасные пастбища в пустыни.

Люди - это тоже ресурс. Если техники не хватает, то для обработки земли он требуется в больших количествах. На снимке сельскохозяйственный работы в Китае

Производительность земли значительно различается. В развитых странах урожайность земель за последние 300 лет увеличилась в 10 раз. В наши дни она наиболее высока в густонаселенных странах с ограниченными площадями земельных угодий, таких как Япония, Нидерланды и Великобритания. Однако во всех этих странах земля требуется и для других нужд. Она необходима для аэродромов, городских предместий, промышленности и дорог, и все это серьезно сокращает запасы сельскохозяйственных земель.

Энергетические ресурсы
Благосостояние развитых стран в значительной степени зависит от энергоносителей. Уровень энергопотребления за последние 50 лет рос более высокими темпами, чем население планеты, хотя процесс этот и не был равномерным. Например, в начале 1980-х темпы роста снизились после скачка цен на нефть и природный газ, однако после их снижения через несколько лет вновь возросли.
Население Европы, Японии и США составляет лишь 20% от мирового, а их потребление энергоресурсов -70%. Если развивающиеся страны достигнут уровня потребления нынешних развитых государств, мир ожидает энергетическая катастрофа.
Около 95% производимой в мире энергии получается сжиганием ископаемых видов топлива. Остаток приходится на гидро- и атомные электростанции, а также такие возобновляемые источники, как энергия приливов и отливов, ветра, солнечная и геотермальная энергия. Несмотря на многие практические проблемы использования этих возобновляемых источников энергии, им предстоит играть все более важную роль, поскольку запасы нефти и природного газа обязаны когда-нибудь подойти к концу.
Точных данных о мировых запасах природных ресурсов не существует, однако с конца 1970-х, когда стало ясно, что даже богатейшие мировые месторождения иссякают, были опубликованы различные оценки количества невозобновляемых ресурсов, включая ископаемое топливо и металлы, а также прогнозы сроков на которые их должно хватить.
 

Природные ископаемые
Как и всякие другие, эти прогнозы еле дует рассматривать с осторожностью. Они основываются на оценке уже разведанных запасов, эксплуатируемы: экономно с использованием современных технологий и при современном уровне производства. Прогнозы не учитывают открытие новых место рождений, изменения в технологии и колебания спроса. С развитием промышленности страны поначалу резко возрастает металлоемкость. Затем, отличие от энергопотребления, спроса на металл выравнивается. Если бы промышленность развивающихся стран вышла на уровень США, то производство железа, к примеру, должно было бы увеличиться в шесть раз.
Добыча полезных ископаемых не только истощает естественные запасы, но и наносит часто непоправимый урон окружающей среде, меня ландшафт, вытесняя коренное население (как в бассейне Амазонки), отравляя реки и озера. Особенно страдает окружающая среда развивающихся стран, живущих за счет экс порта своих природных богатств развитые страны мира.
 

Другие важнейшие ресурсы
Выпадающих на Землю осадков более чем достаточно, чтобы полностью обеспечить каждого ее жите ля пресной водой. Однако из-за неравномерного распределение осадков более 80 стран испытываю серьезную нехватку воды.
Угроза нависла и над таким важнейшим видом ресурсов, как мировые за пасы леса. Особенно это касается тропических лесов Латинской Америки, Центральной Африки и Южной Азии среды обитания не менее половин! видов живой природы. Тропически: и место обитания самобытных племен естественный ареал множества растений и животных. Леса защищают почвенный слой, предотвращают наводнения в соседних регионах и способствуют стабилизации климата Земли, от части за счет поглощения ими из атмосферы углекислого газа. Происходящее сегодня безудержное уничтожение тропических лесов - верный пуп к экологической катастрофе.
Стремительный рост населения планеты ложится на природные ресурсы Земли тяжким бременем. В раз витых странах ресурсы расходуют впустую не только в виде такого явно го расточительства, как производстве одноразовой упаковки, но и из-за изнашивания оборудования. Многие изделия, включая электробытовые приборы, мебель, автомобили, а иногда и дома задуманы и изготовлены для кратковременного пользования.
 

Недальновидные решения

Управляемая компьютером нагревательная печь на Японском металлургическом заводе. Экономика развитых стран все менее трудоемка, но при этом удовлетворение растущих запросов их граждан требует все больших ресурсов

Не меньшей расточительностью является развитие одного из видов ресурсов в ущерб другому. Например высокая урожайность в развитых странах достигается путем использования все большего  количества химических удобрений, пестицидов техники, топлива. Это уничтожает невозобновляемые ресурсы, часто за счет развивающихся стран.
Разбазаривание ресурсов тесно связано с ущербом, наносимым окружающей среде. В развитых странах промышленность, используя для производства материальных ценностей одни ресурсы, наносит вред другим.
Неоправданный ущерб ресурсам наносит и их использование в сомнительных (с точки зрения всего человечества) целях. Например, крупным потребителем природных ресурсов (топлива, руд металлов и других полезных ископаемых, воды, земли и леса) как в развитых, так и в развивающихся странах является военная промышленность.
Согласно прогнозам, численный рост населения продлится до 2120 г., достигнув приблизительно 12 млрд. Большая часть этого роста будет приходиться на развивающиеся страны, пока что совершенно не готовые самостоятельно обеспечить свое население. Достижение приемлемого равновесия между природными ресурсами и населением планеты - самая трудная задача на перспективу, стоящая, тем не менее, перед учеными и политиками уже сегодня.
В сочетании с контролем над рождаемостью, который уже проводится в ряде «проблемных» стран (например, в Китае), ресурсосбережение позволит нам гармонично сосуществовать с окружающей средой. Хочется надеяться, что мировое равновесие будет достигнуто и это когда-нибудь даст возможность удовлетворить насущные потребности всех землян.
 

НЕФТЬ

До 1900 г. нефти было добыто 0,54 млрд. баррелей (86,5 млн. т), в 1901–1920 гг. — 6,47, в 1921–1940 гг. — 37,24, в 1941–1960 гг. — 73,39, в 1961–1980 гг. — 266,41, в 1981–2000 гг. будет потреблено 445,23, а в 2001–2020 гг. (по прогнозам) — 1081,79. Ее мировые запасы в 1997 г. оценивались в 1016 млрд. баррелей, т.е. еще до 2020 г. нефти на Земле не останется. Как и все прогнозы, этот не очень точен. В последнее время появились данные о некотором замедлении роста добычи и потребления нефти, которую всюду, где удается, пытаются заменить газом (его ресурсы оценим далее). Но нас интересуют порядки величин, а с порядками у мало-мальски грамотных прогнозов как правило все в порядке (пусть читатель не судит автора слишком строго за этот каламбур). Удивительно быстро, всего за столетие, промотали бесценное сырье, создававшееся сотни миллионов лет.

Предположим (хотя надежды невелики), что за оставшееся время откроют новые месторождения. Тогда при сохраняющемся росте потребления истощение запасов нефти отложится на 10–20 лет, не больше.

Мы построили очень странную, я бы сказал, дикую цивилизацию, в центре которой стоит автомобиль. Около половины добываемой в мире нефти потребляется в США, причем значительная часть — для получения бензина, дизельного и ракетного топлива. Иными словами, ценнейшее сырье расходуется на то, чтобы богатые американцы разъезжали в роскошных машинах. А ведь из нефти можно получать продукты поценнее бензина.

Несколько слов о недавнем падении цен на нефть. В самом деле, если запасы нефти истощаются, почему же цены на нее упали до 10–12 долл. за баррель, и, по оценкам экспертов, возможно дальнейшее падение. Часто это объясняют теплыми зимами или ее избыточной добычей на Ближнем Востоке. Но есть и другая причина.

С 1992 г. в США действует закон, по которому допустимое содержание токсических веществ в выхлопах автомобилей резко снижено. За нарушение автомобильные фирмы платят огромные штрафы. Особенно жесткие требования предъявляются к бензину — он не должен содержать канцерогенные бензол и конденсированные ароматические углеводороды. (На Горьковском автозаводе мне рассказали о детях, которые изучали бензин в химических кружках и через несколько лет почти все умерли от рака.) Бензин с ароматическими углеводородами получают при каталитическом риформинге нефти. Без них же бензин имеет низкое октановое число и непригоден для автомобильных двигателей. Нужен другой бензин. Как его получить? Заменив каталитический риформинг алкилированием, изомеризацией, синтезом оксигенатов. Но это перестройка всей нефтеперерабатывающей промышленности, на которую только в США, по некоторым оценкам, потребуется около 300 млрд. долл. Поэтому многие высокоразвитые страны (например Япония) пока не решаются принять такой закон. Чтобы уменьшить эту чудовищную сумму, американские нефтедобывающие компании (как правило, объединенные с перерабатывающими) всемерно способствовали снижению себестоимости добычи нефти (до 4–6 долл. за баррель) и повышению уровня ее извлечения из скважин. Проще всего достичь этого при добыче легкой ближневосточной нефти. Поэтому именно ее добыча стремительно возросла, а цена упала. Но в 1999 г. она снова заметно выросла и к концу года превышала 20 долл./баррель.

США предусмотрительно «прибрали к рукам» основные источники нефти. Они потребляют не столько собственную нефть, сколько нефть Ближнего Востока, Мексики, Венесуэлы. Однако и у американцев в недалеком будущем возникнут проблемы в связи с исчерпанием ресурсов нефти.

В России с нефтью не вполне благополучно. В 1988 г. в СССР добывалось 624 млн. т, ныне в России — около 300 млн. т, и добыча сокращается (из-за низкого извлечения, изношенного оборудования и истощения старых месторождений). Есть надежды на новые запасы — в Красноярском крае, Иркутской и Томской областях, но все чаще нам втолковывают, что «второй Тюмени» не будет. Гигантское Самотлорское месторождение, на котором в 1990 г. получено 146 млн. т, в 1997 г. дало всего 15 млн. Воздвигнутый там г. Нижневартовск обречен на вымирание. Сильно преувеличены и перспективы месторождений на Каспии (в основном по политическим причинам). Несмотря на сокращение добычи нефти в России, экспорт ее растет, особенно после 17 августа 1998 г., когда экспортная цена стала ниже мировой.

ГАЗ

Во всех странах сейчас пытаются нефть заменить природным газом, используя его как топливо и сырье для получения синтетических материалов. На химическую переработку (в том числе в жидкое топливо, способное заменить бензин) расходуется всего 2,5% добываемого газа. Остальное идет на отопление и производство электроэнергии. Сегодня всего три завода в мире производят жидкое топливо из природного газа: в Малайзии, Новой Зеландии и Южной Африке.

Природный газ и непосредственно применяют на транспорте. Однако громоздкие баллоны газообразного метана на автомобилях и неудобны, и неэкономичны, а сжижать его (точка сжижения –161,5 °С) дорого. К тому же придется переделывать бензоколонки в газозаправочные станции с компрессорами, т.е., по существу, — в небольшие заводы.

Газа на планете значительно больше, чем нефти, особенно в России. Но и его при продолжающемся росте потребления едва ли хватит до середины ХХI в. Запасы газа оцениваются примерно в 350 трлн. м3 (в том числе разведано 136 трлн. м3 ). При прогнозируемом на 2010 г. мировом потреблении 3,5 трлн. м3 в год разведанные запасы газа иссякнут через 40 лет, т.е. почти одновременно с нефтью. Кроме того, добыча газа с каждым годом обходится все дороже.

Россия природным газом намного богаче, чем другие страны: разведанных запасов около 49 трлн. м3. Но они удивительно быстро расходуются. Я помню, как после войны говорили о «неисчерпаемых запасах» газа в Поволжье. Построили газопровод Саратов-Москва. Сейчас эти «неисчерпаемые запасы» практически исчерпаны, и мы почти весь газ получаем с севера Тюменской области. Свыше 70% добываемого в стране газа приходится на два богатейших месторождения планеты: Уренгойское и Ямбургское. Скоро вступит в строй гигантский газопровод с полуострова Ямал. Но не лучше ли поберечь газ? Ведь цены на него растут. Однако мы торопимся и усиленно его распродаем, не думая о будущем. Очень дорога транспортировка газа по газопроводам. Например, его подача с севера Тюменской области в Киев или Минск обходится вдвое дороже, чем в Москву или Санкт-Петербург (в Западную Европу — еще в два раза дороже).

Есть еще богатый источник природного газа: газогидраты, или соединения метана с водой. Они залегают под океанами и в толщах вечной мерзлоты, а при обычных давлении и температуре быстро разлагаются. Природного газа в газогидратах, видимо, значительно больше, чем в свободном состоянии, однако технологии его добычи из-под дна океана или слоя вечной мерзлоты без серьезного ущерба для окружающей среды пока не разработаны.

ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Каменного угля на Земле гораздо больше, чем нефти и газа. По оценкам специалистов, его запасов может хватить на сотни лет. Однако каменный уголь — экологически грязное топливо, в нем много золы, серы, вредных металлов.

В Китае, например, основной вид топлива — именно каменный уголь. Из-за высокого содержания в нем серы в городах Северного Китая зимой трудно дышать. Из каменного угля можно получать и жидкое топливо для транспорта (его делали в Германии во время Второй мировой войны), но оно обходится очень дорого (450 долл./т), и сейчас его не выпускают. В России заводы по производству жидкого топлива из угля в Ангарске, Салавате, Новочеркасске закрыты из-за нерентабельности.

Теплотворная способность угля ниже, чем нефти и газа, а его добыча значительно дороже. Во многих странах, в том числе и в России, угольные шахты закрываются, ибо уголь в них слишком дорого и трудно добывать. В большинстве стран легко добываемый уголь уже добыт. Журналисты и «зеленые» часто призывают шире использовать возобновляемые источники энергии: солнечную энергию, энергию воды, ветра и т.д. Однако много энергии от них не получишь. Лауреат Нобелевской премии по физике академик П.Л. Капица неоднократно подчеркивал, что солнечная энергия — рассеянная: отдача 1м2 освещенной Солнцем поверхности в средних широтах не более 100 Вт. В статье академика В.А. Легасова («Природа», 1981, № 2) дан ответ на вопрос: «Целесообразно ли покрыть пустыню Каракумы, где много солнечных дней, самыми дешевыми преобразователями солнечной энергии — алюминиевыми нагревателями?». Оказывается, затраты энергии и загрязнение окружающей среды при производстве необходимого для этого алюминия во много раз больше «выигрыша» от их использования.

В Калифорнии я видел солнечные батареи на крышах домов богатых американцев, используемые для обогрева. Хозяева даже щеголяли своими «экологически чистыми» энергоустановками, не задумываясь над тем, что, во-первых, это очень дорого, во-вторых, там и без того тепло, в-третьих, такой установки хватит от силы на небольшой дом. Конечно, в некоторых условиях (например, в космических аппаратах) солнечная энергия незаменима. Но вряд ли она в обозримом будущем даст более 1% в суммарном мировом производстве энергии. По оценкам специалистов, солнечной энергии хватило бы на всех при населении мира в 200 млн.

Энергия рек использована практически полностью. Расчет на энергию ветра вряд ли оправдан. Видимо, перспективнее делать ставку на энергию морских течений. Единственный реальный сегодня и не имеющий серьезных ограничений в обозримом будущем источник энергии — атомная энергетика. Запасы урана достаточно велики, и атомной энергии хватит еще надолго, даже с учетом роста энергопотребления в ХХI в. Во Франции уже сегодня 78% электроэнергии производится на атомных станциях, в Японии — 33%. При правильном использовании и серьезном отношении атомная энергетика оказывается вне конкуренции и с экологической точки зрения, значительно меньше загрязняя окружающую среду, чем сжигание углеводородов. В частности, суммарная радиоактивность золы каменного угля гораздо выше, чем радиоактивность отработавшего топлива всех атомных электростанций.

Управляемый термоядерный синтез — практически неисчерпаемый и сравнительно дешевый источник энергии. Однако после недавнего приступа оптимизма здесь наступило явное затишье, и физики все дальше отодвигают экономически целесообразное решение этой проблемы (теперь уже не ранее XXII в.). Но даже если проблема получения дешевой энергии будет таким образом решена, при большом энерговыделении неизбежен перегрев приземного слоя атмосферы — парниковый эффект — с серьезными последствиями.

ДЕФИЦИТ ВОДЫ И ПИЩИ

Похоже, человечеству грозит и недостаток пищи. Около 1985 г. производство зерна, мяса, рыбы и ряда других продуктов на душу населения достигло максимума и сейчас уменьшается. Одна из причин неурожаев — нехватка воды. В свою очередь, многие ученые связывают ее с непрерывным в последнее десятилетие повышением температуры из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа. За последние 100 лет средняя температура атмосферы возросла на 0,6 °С. В 1995–1998 гг. наблюдался особенно большой ее рост. Углекислый газ, метан и некоторые другие газы поглощают тепловое излучение и усиливают парниковый эффект. Об этом подробно говорилось в статье М.Н. Изакова («Экология и жизнь», 1998, № 1). На всемирных экологических форумах в Рио-де-Жанейро (1992 г.) и Киото (1997 г.) всем странам предложено сократить выбросы углекислого газа. Впрочем, по мнению ряда ученых (в частности, недавно скончавшегося академика А.Л. Яншина), рост концентрации углекислого газа в атмосфере благотворно влияет на климат.

Значительно более важный фактор, определяющий дефицит воды в глобальном масштабе (в том числе и на орошение) — резкое увеличение ее расхода на промышленные и бытовые цели. В некоторых районах Индии, Китая, США уровень подземных вод в последние годы из-за этого заметно понизился. В отдельных местах для полива приходится использовать уже не дождевые, а глубоко залегающие ископаемые воды. В районе Пекина уровень подземных вод понизился на 50 м по сравнению с уровнем 50-х годов, и крестьянам запрещают использовать воду подземных источников для полива. Экономические расчеты показывают, что использование воды в городском хозяйстве прибыльнее, чем в сельском хозяйстве. Одна из величайших рек Китая, Хуанхэ, уже не доходит, как прежде, до Желтого моря за исключением отдельных наиболее влажных годов. Крупная река Колорадо в США далеко не каждый год добирается до Тихого океана. Амударья и Сырдарья давно уже не впадают в Аральское море, которое из-за этого почти пересохло. Нехватка воды резко ухудшила экологическую обстановку во многих регионах и вызвала начинающийся продовольственный кризис.

Мировое производство зерна, мяса, рыбы и ряда других продуктов на душу населения непрерывно снижается с 1985 г. Неудивительно, что цены на них растут год от года. По прогнозам, к 2010 г. цены на пшеницу и рис поднимутся в два с лишним раза. В наиболее бедных странах это может вызвать массовый голод. Важная причина нехватки продовольствия — сокращение с 1956 г. пахотных площадей на душу населения из-за эрозии почвы и изъятия плодородных земель на другие цели. В 70-е годы в ряде стран Азии и Америки произошла «зеленая революция», когда урожайность многих культур резко возросла за счет внедрения новых сортов, орошения, применения удобрений и гербицидов. Благодаря этому удалось компенсировать снижение урожая, связанное с уменьшением сельскохозяйственных площадей. Однако в Австралии и Африке этого добиться не удалось — не хватило воды для орошения. Теперь ее явно недостает и в Азии, и в Америке.

Нередки ссылки на то, что, дескать, предел возможностей фотосинтеза для общего производства зеленой массы далеко не достигнут, и у человечества в связи с этим есть радужные перспективы. Но не эффективность фотосинтеза определяет сегодня урожайность, а истощение почв и нехватка воды. Рост производства удобрений уже не сопровождается ростом урожайности.

Резко сократились рыбные запасы. С 1950 г. по 1989 г. мировой улов вырос с 19 до 89 млн. т, после чего прироста уже не было. В результате, за последнее десятилетие потребление рыбы на душу населения сократилось на 11%. Увеличение рыболовецкого флота не ведет к росту улова. Похоже, мы достигли предела, определяемого биологическими законами. По мнению многих специалистов, с 1990 г. мир вступил в новую эпоху — эпоху дефицита природных ресурсов. Запасы продовольствия будут неуклонно сокращаться, а конкуренция между экспортерами пищевой продукции сменится жестокой конкуренцией среди ее импортеров.

На главную...