Геоэкология природных невозобновляемых ресурсов

Переход общества на более высокий уровень развития связан с постоянным увеличением массы вещества, вовлекаемого в хозяйственный оборот. При этом все потребляемые продукты создаются в результате использования возобновляемых и невозобновляемых природных ресурсов нашей планеты, доступных для системы «общество — природа» (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Природные ресурсы, необходимые человеку

Ресурсы

Источники ресурсов

Водные запасы

Поверхностные и подземные воды

Энергия (энергетические ресурсы)

Горючие ископаемые; атомная, гидроэлектрическая и геотермальная энергия (солнце, сила ветра, органические вещества)

Металлы

Рудные месторождения

Строительные материалы

Строительный камень, гравий, песок, глина и т. д. (органические и синтетические материалы)

Неметаллическое сырье

Горные породы и минералы (растительные и животные продукты)

Пищевые ресурсы

(Растения и животные); удобрения, вносимые в почву для повышения урожайности

Примечание: В скобках названы ресурсы, не являющиеся полезными ископаемыми.

В целом, природные ресурсы — это разнообразные средства, необходимые для развития общества, которые не созданы трудом человека, а существуют преимущественно в ограниченных объемах на Земле и в ее недрах независимо от нас, как бы в другой подсистеме. За один год из недр планеты извлекается около 10 млрд т рудных, горючих полезных ископаемых и строительных материалов. Одновременно с увеличением объемов сырья в производство вовлекатся все новые виды полезных ископаемых.

В XIII в. в производстве использовалось лишь 18 химических элементов и их соединений, в XVIII в. — уже 29, в 1869 г. стало известно 62 химических элемента, а в производстве использовалось всего 35.

В 1906 г. из 84 установленных было освоено 52 химических элемента, в 1917 г. — из 85 задействовано было 64 элемента, в 1937 г. из 89 — 73, а в 1975 г. из 104 — 87 химических элементов. Наконец, в 1990-е гг. производственное применение нашли все 104 элемента.

Весьма отрицательно влияет на экономику и экологию недопустимо низкий при нынешнем технологическом уровне коэффициент использования добываемой горной массы. До сих пор в разных отраслях он составляет от 2 до 7 %. Почти 95 % горной массы, добываемой и перерабатываемой предприятиями, доныне называются отходами. Именно эти, в разной степени диспергированные, преимущественно силикатные массы являются одной из главных причин критического загрязнения биосферы. В целом примерно на одной пятой суши природная среда изменена в невероятно высокой степени. Количество лесов сокращено вдвое. До 1990 г. на планете исчезло не менее тысячи видов животных и растений, а около 20 тыс. видов находится под угрозой исчезновения.

Нерациональное использование минеральных и энергетических ресурсов, а также возобновляемого природного сырья (лесов, растений) обусловило имеющееся на сегодня загрязнение всех компонентов жизненной среды. Усиление процессов ветровой эрозии из-за сокращения лесов приводит к нарушению динамического равновесия в природе, расширению зон пустынь, засолению почв и другим масштабным экологическим последствиям. Например, границы пустыни Сахара смещаются на юг на несколько десятков километров, заметно расширяется пустыня Тор в Индии, опустынивают целинные земли Казахстана.

Весьма интенсивно растет потребление энергетических ресурсов. С начала своего существования человечество использовало 90 млрд т условного топлива. При этом вторая половина этого количества энергии выработана лишь за 25—30 последних лет. В настоящее время общество потребляет более 7 млрд т условного топлива за один год. На рис. 4.1 показана зависимость между потреблением электроэнергии и доходами на душу населения различных стран по данным компании «Бритиш петролиум».

Основные (традиционные) источники энергии — нефть, каменный уголь, природный газ, гидроэнергетика и атомная энергетика. При этом в самом энергетическом балансе снижается доля каменных углей (в 1966 г. — 40 % всех источников энергии, а в 2013 г. —29 %), но колеблется доля нефти и растет доля газа.

Для того чтобы обеспечить будущее человечества, необходимо подготовить реалистические прогнозы его потребностей и провести надлежащий учет имеющихся природных ресурсов. Осуществить то и другое нелегко.

Прогнозирование спроса включает в себя предположительную оценку многих факторов в их историческом аспекте: изменение численности населения, скорость экономического развития, динамика цен и т. п. Эти прогнозы зачастую сводятся на нет непредсказуемыми событиями либо техническим прогрессом, изменяющими установившиеся нормы потребления (рис. 4.2).

Годовое потребление энергии (т, в пересчете на нефть) и доход на душу населения (долл. США)

Рис. 4.1. Годовое потребление энергии (т, в пересчете на нефть) и доход на душу населения (долл. США)

Энергетическая эффективность. Соотношение между потреблением энергии и энергетическими затратами в США (уровень

Рис. 4.2. Энергетическая эффективность. Соотношение между потреблением энергии и энергетическими затратами в США (уровень

1970 г. принят за 100 %)

Почти столь же трудной проблемой является оценка запасов полезных ископаемых. Это ничуть не легче прогнозирования спроса. Добыча невосполнимых природных ресурсов, таких как нефть, уголь или рудные полезные ископаемые, является ограниченной. Динамика освоения каждого месторождения или групп имеет характерный жизненный цикл развития: открытие, разведка, рост добычи и, наконец, спад добычи (рис. 4.3). Необходимые поставки сырьевых ресурсов промышленности поддерживаются в основном (пока еще) благодаря открытию новых месторождений.

Запасы полезных ископаемых, подсчитанные для любого определенного отрезка времени, естественно, учитывают данные только по тем месторождениям, которые известны на это время. Последущие открытия новых месторождений отражаются на расчетах в более поздний период. Оказывается, что известные запасы многих видов природного сырья с течением времени возрастают, несмотря на их интенсивное потребление. Например, опубликованные в 1978 г. доказанные запасы нефти по меньшей мере в 8 раз выше подсчитанных в конце Второй мировой войны, что обусловлено открытием новых громадных месторождений (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Опубликованные доказанные запасы нефти (млн баррелей) (по статистическим данным компании «Бритиш петролеум»)

Год

Северная

Америка

Средний

Восток

Все страны (за исключением СССР и Китая)

Мировые

запасы

1949

80 000

1969

48 300

332 800

480 600

540 600

1978

42 000

369 600

555 000

649 000

2016*

211 600

811 700

1 481 600

* По данным CIA World Factbook. 1 баррель равен 35 галлонам (Великобритания) или 42 галлонам (США). Один английский баррель равен 163,7 л, баррель США — 159 л; английский галлон составляет 4,54 л, галлон США — 3,78 л.

Историческая динамика горнопромышленного региона

Рис. 4.3. Историческая динамика горнопромышленного региона.

Развитие, процветание и упадок на примере оловорудного региона в Юго-Западной Англии

Цифры, характеризующие известные запасы ископаемого сырья, могут измениться под воздействием событий, ничего общего не имеющих с геологическими процессами. Например, международные споры, касающиеся юридических прав на владение глубоководными минеральными ресурсами, существенно влияют на оценку будущих поставок никеля, марганца и других металлов. Благодаря новым методам добычи и технологической обработки руд месторождений, многие из последних (ранее считавшихся нерентабельными для разработки) переводятся в категорию с промышленными запасами. Примером может служить внедрение новой методики извлечения меди из руд с содержанием металла менее 1 %, что обеспечило возможность эксплуатации огромных залежей тонковкрапленных медных руд, являвшихся слишком бедными для добычи по традиционной технологии. При дальнейшем усовершенствовании методики обогащения, очевидно, станет возможно извлекать медь из любых самых распространенных силикатных минералов. В настоящее время медь добывается, главным образом, из сульфидов. При современных методах эксплуатации залежей углеводородного сырья зачастую больше половины общего объема запасов остается в недрах. Совершенно очевидно, что известные запасы углеводородов при условии усовершенствования технологии добычи могут значительно возрасти.

Кажущееся увеличение известных запасов какого-либо сырья может явиться результатом роста цен на это сырье, поскольку месторождения, считавшиеся нерентабельными, в новых условиях переходят в категорию местрождений, которые могут выгодно эксплуатироваться. Подобная ситуация иллюстрируется в табл. 4.3, составленной в соответствии с данными Комиссии по атомной энергии США о запасах урана.

Таблица 4.3

Динамика цен на разрабатываемое урановое сырье

Цена за 1 фунт концетрата U3Os, долл, (уровень 1960-х гг.)

Урановое сырье

10—15

Россыпи тугоплавких минералов (монацит), морские фосфаты, урансодержащие лигнит, уголь, нефть

15—30

Риолитовые туфы, углистые сланцы с содержанием урана 65 ppm

30—50

Кислые или щелочные изверженные породы с содержанием урана 15 ppm, тория 45 ppm

50—100

Морская вода с содержанием урана 0,003 ppm

100—500

Граниты (все разновидности) с содержанием урана А—5 ppm, тория 15 ppm

Примечание: 1 ppm = 10_6 (одна миллионная доля).

Традиционные ресурсы рентабельно разрабатывать при цене 8—10 долл, за 1 фунт (18—20 долл, за 1 кг) концентрата U308. В США наиболее распространенным источником урана являются вкрапленные руды в осадочных породах. Нетрадиционные ресурсы подлежат разработке при более высоких затратах, что осуществимо при росте рыночных цен.

Также произошло резкое увеличение запасов руд алюминия, когда подскочили цены на этот металл в период Второй мировой войны.

Доступность запасов полезных ископаемых — это фактор, обусловленный не только их наличием. На нем сказываются и такие особенности, как международное положение и социальные взаимоотношения. Распределение горючих и рудных полезных ископаемых по земному шару настолько неравномерное, что даже великие державы не могут сохранить полную автономию по основным природным ресурсам. Несоответствие между производством и потреблением нефтепродуктов является прекрасной иллюстрацией этой проблемы (рис. 4.4).

Спрос и предложение. Соотношение между добычей и потреблением углеводородов

Рис. 4.4. Спрос и предложение. Соотношение между добычей и потреблением углеводородов:

А — Канада, Б — США, В — Южная Америка, Г — Западная Европа, Д — Африка, Е — Ближний и Средний Восток, Ж — Япония, 3 — Австралия

Такое несоответствие оказало воздействие на политические события в странах Ближнего и Среднего Востока в течение последних десятилетий.

Сейчас особое внимание уделяется вопросам развития альтернативных и возобновляемых источников энергии [33]. В разных странах и регионах они различны, но потребность в них везде высока. Эксперты полагают, что ежегодные темпы роста потребления энергии из возобновляемых источников могут достигать двузначной цифры, ее доля в общем объеме потребления к 2030 г. будет весьма значительной (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Состояние и прогноз мировой энергетической корзины (нефтяной эквивалент, млн т)*

Источники энергии

1980

2000

2005

2015

2030

2005—2030, рост в %

Нефть

3106

3647

4000

4720

5585

40

Газ

1237

2089

2354

3044

3948

68

Уголь

1786

2292

2892

3988

4994

73

Источники энергии

1980

2000

2005

2015

2030

2005—2030, рост в %

Ядерная энергетика

186

675

721

804

854

19

Гидроэнергетика

147

226

251

327

416

166

Биомассы и различные отходы

753

1041

1149

1334

1615

141

Другие возобновляемые источники

12

53

61

145

308

405

Итого

7228

10 023

11 429

14 361

17 721

55

* Из материалов Petrotech—2009 [33].

По табл. 4.4 видно, что нефть, газ и уголь надолго останутся масштабным и определяющим первичным источником энергии в мире. Одновременно прогнозируется ускоренное развитие альтернативных и возобновляемых источников энергии.

Каждая страна решает энергетические проблемы в соответствии с природными возможностями, уровнем развития экономики, науки и новых технологий, а также национальными традициями. Весьма показательной является табл. 4.5.

Использование основных энергетических ресурсов в разных странах, %*

Таблица 4.5

Страна

Ископаемое

топливо

Гидроэлектро

энергия

Атомная

энергия

1. Саудовская Аравия

100,0

2. Дания

97,8

0,1

3. Австралия

89,7

10,3

4. Нидерланды

95,3

0,2

4,5

5. Китай

81,5

18,5

6. Италия

78,0

20,5

7. Индия

76,4

21,8

1,8

8. Великобритания

76,2

1,9

21,9

9. Россия

73,7

15,4

10,9

10. США

70,1

9,4

19,9

11. Германия

67,9

3,7

28,4

12. Япония

63,9

11,9

24

13. Испания

46,1

18,2

35,3

14. Бельгия

39,1

1,3

59,6

15. Канада

22,5

60,7

16,8

Страна

Ископаемое

топливо

Гидроэлектро

энергия

Атомная

энергия

16. Франция

13,5

13,0

72,9

17. Бразилия

6,5

92,6

0,6

18. Швеция

4,7

43,1

52,2

19. Исландия

0,2

93,5

* По данным: Универсальный атлас мира. М., 2003.

Заметим, что за рамками табл. 4.5 остаются местные традиционные и возобновляемые источники топлива и энергии, как, например, в Индии. Есть страны, которые используют только ископаемое топливо (Саудовская Аравия, Дания), а в других странах преобладают гидроэнергетические ресурсы (Бразилия, Исландия). Франция и Бельгия в своем энергетическом балансе имеют преобладающее значение атомной энергии (соответственно 72,9 и 59,6 %). Каждая страна сама выбирает свою энергетическую стратегию. Таким образом, энергетическая многополярность налицо.

Есть один вопрос, по которому разные эксперты, включая профессио- налов-геологов, дают противоположный прогноз. Одни утверждают, что ресурсы нефти и газа скоро будут выработаны, определяются различные даты и рубежи. Другие утверждает, что углеводородные ресурсы на нашей планете неисчерпаемы исходя из следующего.

  • 1. Разведанные запасы нефти и газа в мире все время увеличиваются. Сейчас они оцениваются в 177 млрд т нефти и 173 трлн м3 газа. В сумме это составляет 350 млрд т условного топлива.
  • 2. Добыча нефти и газа неуклонно возрастает, если в начале XX в. добывалось всего 22 млн т нефти, то в 2016 г. нефти — 4,4 млрд т, а газа — более 3 трлн м3. Многие месторождения разрабатываются более 50 лет, и объем добычи из них превышает первоначально подсчитанные запасы. С учетом существующего коэффициента извлечения нефти в пластах еще остается более 60 % запасов.
  • 3. Открываются новые нефтегазоносные районы и крупные месторождения на суше и на море, причем в нетрадиционных условиях (Белый Тигр, Вьетнам).
  • 4. Увеличивается глубинность поисков нефти и газа, их скопления обнаруживаются на глубинах 8—9 км.
  • 5. Человек «шагнул» в море, в Арктику, где метаногидратного сырья хватит на многие сотни лет. На акваториях уже добывается более 40 % всей нефти мира.

Газогидраты как углеводородные скопления превышают все запасы на суше.

В настоящее время осваивается 200 нефтегазоносных бассейнов, 200 ждут своей очереди, а еще остается более 150 неизученных бассейнов.

Особого внимания заслуживает деятельность нефтегазовых компаний Индии и Китая, которые планируют увеличить потребление энергии к 2030 г. в 3,6 и 3,2 раза соответственно. В Индии сейчас действует более 20 конкурирующих государственных и частных национальных нефтегазовых компаний. Индия активно осуществляет нефтегазовую «интервенцию в других странах». Самая мощная Государственная индийская компания «ONGC Videsh Company» имеет 38 проектов в 18 странах. В России эта компания участвует в одном проекте на Сахалине, а в 2008 г. она приобрела 15 месторождений в Томской области, фактически купила британскую компанию Imperial Energy, которая владела этими месторождениями. Сумма сделки составила 2,5 млрд долл. Таким образом, ONGC пришла в Западную Сибирь, чтобы добывать здесь нефть и газ. Раньше СССР помогал бедной Индии, теперь Индия помогает богатой России осваивать нефтяные богатства в непривычной для себя холодной Сибири.

У компании ONGC есть девиз: «Making tomorrow brighter».

Главное состоит в том, что генезис углеводородных соединений в земной коре нарастает в геологической шкале времени. Более того, в ближайшем будущем мы, вероятно, сможем управлять процессами образования углеводородных масс и формированием их скоплений. В этом смысле нефть и газ можно считать возобновляемым энергетическим ресурсом. Нефть по-прежнему остается стержнем экономики, политики и бескомпромиссных столкновений.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >