Научно технический прогресс с позиции экологии

Содержание

1. Ввидение…………………………………………………………………..……3

2. Экологизация общественного производства…………………………………4

3.  Новая технология и новые материалы……………………………………….6

4. Новые методы добычи сырья и новые виды энергии……………………....12

5. Заключение……………………………………………………..……….…..…16

6. Список литературы ………………………………………………..….………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Научно-технический прогресс (НТП) принёс много положительного в жизнь людей: человек открыл новые виды энергии, улучшились условия труда, и увеличилась его производительность в тяжелых и трудоёмких отраслях добывающей промышленности (лесной, горнодобывающей, океаническом рыболовстве и др.), возросли темпы строительства, повысилась продуктивность сельского хозяйства, появились новые материалы, изобретены высокоэффективные технологии, медицинские препараты, уменьшилась детская смертность и выросла продолжительность жизни, выросла скорость получения и переработки информации и многое другое.

Значительная часть принципиально новых технических и технологических решений последних десятилетий XX века родилась в ходе гонки вооружений. Однако сегодня угроза выживания для большинства государств связана не с агрессией потенциального противника, а с состоянием окружающей среды, быстро деградирующей под натиском человеческой деятельности. Несмотря на усилия и огромные затраты, направленные на предотвращение отрицательных последствий антропогенного воздействия на природу, общий рост неблагоприятных изменений сохраняется. Важное значение имеет правильное понимание категории «экологизация производства и непроизводственной сферы». Экологизация предполагает взаимосвязь и взаимообусловленность любых действий с учетом экологических требований к развитию НТП. В этой связи управление хозяйством страны и его функционирование должны осуществляться на основе рационального природопользования и применения новой технологии, прогрессивной организации малоотходных и безотходных производств. То, что современный экологический кризис является обратной стороной научно-технической революции, подтверждает тот факт, что именно достижения научно-технического прогресса привели и к самым мощным экологическим катастрофам на нашей планете.

 

 Экологизация общественного производства

Представление о неисчерпаемости природных ресурсов, так же как и о беспредельных возможностях самоочищения природной среды, имеет отрицательные последствия, не только экологические, но и экономические. Сложившаяся к настоящему времени как в России, как и во многих странах мира весьма неблагоприятная эколого-геохимическая ситуация в большинстве случаев является следствием научно-технического прогресса. Статистика показывает, что мощность современной индустрии удваивается каждые 13-15 лет (спад производства в 1991-1994 гг., повлекший снижение жизненного уровень народа, - явление в России временное, так как причина его кроется не в экологии, а в политической неопределенности развития общества). Рост средств и масштабов воздействия на природу вызывает стремительную деградацию природной среды. Особенно возрастают уровни химического давления на окружающую природную среду, применение экологически грязной технологии, устаревшего оборудования и т.д.  По данным ВОЗ, в настоящее время в мире в практической деятельности используется около 500 тыс. химических соединений, из которых 40 тыс., вредны для организма, а 12 тыс. - ядовиты. Огромные выбросы и сбросы вредных веществ при недостаточной реализации природоохранных мероприятий привели к нарушению (включая истощение природных ресурсов) природных систем, общество оказалось перед реальностью экологического кризиса.       Процессы прогрессирующего развития общества повернуть вспять уже нельзя, так же как невозможно прекратить хозяйственное освоение территорий. Научно-технический прогресс немыслим без использования природных ресурсов. В то же время естественная емкость природных систем, и, следовательно, их устойчивость, небезграничны. Складывающаяся в интенсивно осваиваемых районах социально-экономическая и экологическая ситуация требует регулирования техногенного давления как с точки зрения охраны природы, так и для интенсификации природопользования. При регулировании любого элемента природопользования, а тем более при интенсификации процесса его пользования должны учитываться не только потребности общества, но и состояние ресурса. Более того, если предприятие не компенсирует ущерб среде, то оно с государственной позиции оказывается убыточным, хотя и приносит определенную прибыль, производя продукцию.           Деградация среды вследствие формирования обратных связей отражается на экономических показателях производства. Достаточно наглядны экономические потери, например, из-за выпадения кислотных дождей: теряется продуктивность сельскохозяйственных и лесных земель и продуктивность водоемов. Таким образом, освобождаясь от прямой зависимости от природы вследствие научно-технического прогресса, общество все больше зависит от ее "благополучия", что определяет содержание основного социального заказ в науке: обеспечить разработку научных основ оптимизации природопользования - в обозримые сроки при минимальных издержках найти пути экологизации производства и восстановления состояния природных систем.    Следовательно, задача сводится к поиску путей экологического нормирования и конструирования экологической обстановки с созданными свойствами. Основным вопросом, возникающим на пути организации качества среды, является определение системы базовых научных исследований и соответствующих мероприятий, необходимых и достаточных для экологизации общественного производства.     Очевидно, что основной путь рационального природопользования и сохранения окружающей среды лежит через достижения научно-технического прогресса. Только новые достижения научно-технического прогресса откроют новые широкие возможности увеличения и в то же время рационального использования природных ресурсов. 

Новая технология и новые материалы

Одним из важнейших направлений технического прогресса, приводящим к снижению потребности в сырье, является снижение массы машин, оборудования, сооружений. Первые паровые машины при своей малой мощности были чрезвычайно тяжелы. Не говоря уже о паровых машинах Ньюкомена, Севери, Ползунова, первые машины Уатта весили 300 кг на индикаторную лошадиную силу, т.е. более 400 кг на 1 кВт, а к началу ХХ в. - 135-140 кг. Затем появились паровые турбины, мощность которых все более увеличивалась при более медленном росте массы. Максимальная мощность современных турбин составляет 1200-1300 Мвт, а их масса и линейные размеры не намного отличаются от массы и линейных размеров турбин мощностью 800 и даже 500 МВт.       На тепловых станциях страны в настоящее время совершается переход от блоков в 500 и 800 МВт. На Костромской ГРЭС был установлен первый в России блок мощностью 1200 МВт. На базе действующих создается серия мощных блоков, которые будут применены на создаваемых крупнейших ТЭЦ КАТЭКа. Экономичность более мощных блоков характеризуется следующими данными. Если принять за 100 массу металла турбин мощностью 300 МВт, то на турбинах 500 МВт она снижается (на единицу мощности) до 77, а на турбинах 800 МВт - до 75. Удельная кубатура главного корпуса электростанций, принятая за 100 при турбинах 300 МВт, при более мощных турбинах - 500 и 800 МВт составляет соответственно 75 и 57, штатных коэффициент - 70 и 55.       Следовательно, в течение ряда десятилетий происходит переход к двигателям, все более мощным и имеющим меньшую массу на единицу мощности, что в конечном счете означает относительную экономию металла. Эта тенденция, очевидно, сохранится и в дальнейшем наряду с ускорением научно-технического прогресса.

В развитии двигателей внутреннего сгорания наблюдается та же тенденция повышения мощности и снижения их массы. Само по себе появление двигателей ознаменовало мощный скачок в техническом прогрессе - развитие автотранспорта и авиации. Только тогда, когда были созданы достаточно мощные на единицу массу (или легкие на единицу мощности), двигатели, смогли подняться в небо летательные аппараты тяжелее воздуха. Дальнейшее совершенствование двигателей - появление газовых турбин - позволило многократно увеличить грузоподъемность и скорость самолетов, а создание еще более мощных ракетных двигателей и эффективных видов топлива открыло возможность освоения космического пространства. Все это свидетельствует об экономии массы, а значит, и об экономии металла. Не трудно заметить и непосредственное влияние снижения массы машин на относительное сокращение потребности в добыче железорудного сырья.          Один из характерных результатов научно-технического прогресса в области электроники и техники полупроводников - микроминиатюризация. Сложнейшие сочетания, равноценные блоку из 50-100 и более элементов, умещаются на кремниевых или германиевых микроплатах площадью 1 кв.мм или его доле. Благодаря микроминиатюризации резко снижаются габариты электронных приборов. Современная электронно-вычислительная машина пятого поколения во много раз меньше по габаритам электронно-вычислительных машин первого поколения. Микроминиатюризация позволяет многократно сократить размеры многих других устройств и вместе с тем и удельную потребность в материалах для них, а стало быть, и объем добычи ресурсов.           Новая технология производства черных металлов - одно из новейших направлений прогресса техники. Выше уже отмечалось большое значение развития электрометаллургии, в частности создания первого крупного электрометаллургического бездоменного комбината в Старом Осколе. Новая бездоменная и бескоксовая металлургия позволит снизить нагрузку на окружающую чреду. Удельные выбросы вредных газов при бездоменном процессе в 3 раза ниже, чем при традиционном способе производства стали. Подобное же значение будет иметь и другое новое направление в технике производства металлов - порошковая металлургия, формирование металлических изделий из железных порошков в смеси с порошками из других металлов. Этот способ дает возможность резко сократить трудоемкость изделий, снизить их себестоимость до 30% себестоимости изделий, получаемых обычным путем, а также обеспечить необходимую структуру металла, его пористость. По данным А.И.Манохина, в среднем на 1000 т изделий из металлических порошков сберегается до 2500 т металла, высвобождается 190 рабочих.        Большое значение имеет использование металлических порошков для нанесения распылением и наплавкой покрытий на трущиеся детали машин, что продлевает срок их службы, защищает от коррозии различные виды оборудования, сооружения, строительные конструкции. Срок службы изделий можно увеличить в 2-3 раза и существенно сократить потери от коррозии, которые оценивают применительно к современному общему металлофонду страны в 11-13 млн.т/год.       Развитие порошковой металлургии создает основу развития производства композиционных материалов с металлической основой. Многие из материалов - сплавы железа и меди, вольфрама и меди, порошков быстрорежущей стали дают экономию материалов, сберегают вольфрам, молибден, ванадий, кобальт. Изготовление высококачественного железного порошка в большой мере зависит от исходного материала - железных руд. Использование различных руд и отходов определяет наиболее целесообразное размещение предприятий порошковой металлургии, а также применение обоих методов получения порошков - восстановлением и распылением. Преимущества порошковой металлургии не только в экономии материала (черных металлов) при изготовлении изделий, но ив снижении загрязнения атмосферы и воды, связанного с работой обычных металлургических заводов.         С каждым годом во всем мире все большее развитие получает производство композиционных материалов. Оно также может быть отнесено к числу новых отраслей, характеризующих современный технический прогресс. Композиционные материалы отличаются большой твердостью, прочностью, стойкостью против коррозии, сохранением своих свойств при высоких температурах. Основной группой материалов являются мультиполимерные системы, полимерные сети, пластины, ленты. К их числу относятся сверхтвердые синтетические материалы.     Созданы биоматериалы, служащие, например, для изготовление искусственных клапанов сердца, сосудов, костей. Все большее распространение получают такие композиционные материалы, как стекловолокно, графитволокно, алюминийволокно, карбидволокно. Исключительной прочностью и стойкостью против коррозии обладают стеклометаллические полотна и ленты, имеющие способность намагничивания. Разработаны новые методы производства силиконовых слоев и техника нанесения их на кристаллы полупроводников при сверхвысоком вакууме. Изготовляются различные фотоэлектрические материалы для непосредственного превращения солнечной энергии в электрическую. Созданы керамика для использования при высокотемпературных процессах, материалы для авиационных газовых турбин и автомобильных двигателей. Появились новые высокопрочные низколегированные стали, новые магнитные сплавы, сверхпроводники и т.д. Применение таких материалов сулит большую экономию расходуемого сырья.            В народном хозяйстве развертывается работа по более полному использованию тех возможностей, которые дает современная техника. Перед конструкторами стоит задача снижения излишних запасов прочности, а отсюда и большой массы машин и оборудования. Избыточной массой нередко отличаются станины. Надо увеличить использование легких материалов в машиностроении - применение пластмасс вместо стали и алюминия. Многое зависит от более широкого внедрения точного литья. Можно сократить непомерно большую долю отходов металла в стружку. С этой целью увеличивается выпуск прогрессивного кузнечно-прессового и литейного оборудования, а также листового проката, необходимого для производства изделий под давлением. Точное литье в кокили под давлением позволяет экономить до 30% металла.      Снижению массы и продлению срока службы конструкций, а тем самым и сокращению потребности в металле способствует широкое применение качественных сталей вместо обычной углеродистой стали. Это требует большего развития передовых способов производства металла, многие из которых были разработаны у нас, но внедрены лишь частично, например непрерывная разливка стали, частично кислородно-конверторный способ и производство электросталь.       В настоящее время разрабатываются мероприятия по сокращению потребности в сырье и более эффективному его использованию. Нефть и газ, как уже отмечалось, целесообразнее использовать не в качестве топлива, а в качестве сырья для производства продуктов синтетической химии. В соответствии с этим будут происходить и изменения в топливно-энергетическом балансе, снижение доли углеводородов в качестве топлива.  Большое значение для сохранения ресурсов леса имеет более широкое использование отходов древесины для производства древесной массы и выпуска древесноволокнистых, древесностружечных плит, картона и других видов продукции. Отходы древесины при заготовке, транспортировании и переработке составляют десятки миллионов кубометров (потери составляют около 50%). Отходы надо собирать и перерабатывать, что требует осуществления ряда организационных мероприятий и капитальных вложений. Но они себя окупят, так как позволят лучше использовать ресурсы леса, предохранить наши лесные богатства от чрезмерной вырубки, форсировать непрерывное воспроизводство в лесном хозяйстве.  Подобные же задачи сохранения природных богатств стоят и в сельском хозяйстве - обеспечить процесс непрерывного воспроизводства и восстановления производящей способности почвы, предохранения ее от истощения на основе рационального ведения сельского хозяйства и повышения качества сельскохозяйственного производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новые методы добычи сырья и новые виды энергии

Новые методы добычи сырья благодаря техническому прогрессу должны сокращать количество сырья и материалов для производства единицы производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции. В настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более массовым способам его получения.  Рост добычи угля осуществляется более эффективным открытым способом, который в 2-3 раза дешевле подземного, с использованием мощных экскаваторов и автомобилей - самосвалов большой грузоподъемности. В промышленно развитый странах в подземно-шахтной добыче угля ручной труд уже не применяется и при проходке, и при добыче. Появились мощные механизмы, с помощью которых осуществляются проходка, крепление, выемка угля, откатка и навалка, а затем и погрузка. Применение на горных работах экскаваторах-драглайнах с вместимостью ковша 80 куб.м и длиной стрелы 100м, автосамосвалов грузоподъемностью 240т, буровых станков для бурения скважин до 320-450мм коренным образом изменило технологию открытой добычи угля и руд цветных и черных металлов.            Рост добычи нефти также связан с ускорением научно-технического прогресса. Современная техника допускает бурение скважин глубиной до 5 тыс.м и более, не только вертикальных, но и наклонных. Использование буровых стационарных платформ типа "шельф" позволило обеспечить добычу нефти в открытом море на глубине до 300м. Большое значение имеют совершенствование способов извлечения нефти на поверхность и повышение степени ее извлечения с 30-35% по отношению к ее содержанию в недрах до 50-60% с закачкой в нефтяные пласты пара при температуре до 100-110С° и теплой воде.

Механизируется и автоматизируется добыча природного газа. Применение современных методов разведки дает возможность ускорить открытие и изучение его новых месторождений. Ускоряется и удешевляется проходка скважин. Возрастают объемы добычи, повышается извлечение газа и конденсата из недр, повышается выход полезных компонентов, шире используется попутный нефтяной газ (его сжигание в факелах составляет около 11 млрд.куб.м, т.е. столько, сколько потребляется для нужд всего населения России). Увеличение диаметра газопроводов и более высокое рабочее давление в них позволяют ускорить и удешевить передачу газа в районы потребления от Уренгоя до Парижа, Праги, Берлина. Рационализируются и интенсифицируются производственные процессы добычи и обработки железной руды и сопутствующих железу компонентов, полиметаллических руд и др. Применяются геофизические методы разведки залежей различных металлических руд и разведка из космоса. Широкое развитие получают методы обогащения, повышения извлечения металла до 80-85% даже из относительно бедных руд (до 0.2-0.5% с содержанием извлекаемых металлов), но залегающих большими массивами.           Широкое применение механизации, мелиорации земель и химизации в сельском хозяйстве позволило более чем удвоить получение зернобобовых на единицу площади, удвоить численность рогатого скота и утроить количество свиней в 1990г. по сравнению с дореволюционным уровнем, увеличить сборы технических культур, фруктов и ягод. Общая площадь сельскохозяйственных угодий при этом долгие годы оставалась без изменения.          Использование мощных землеройных и других механизмов, а также взрывных работ способствовало осуществлению крупнейших изменений в водном хозяйстве страны: были построены каналы и плотины, созданы обширные водохранилища, изменены условия водоснабжения.

Научно-технический прогресс сыграл важную роль в изменении энергетической базы общества в течение XIX и XX вв., что отразилось в использовании природных ресурсов и характере загрязнения окружающей среды. XIX век был веком угля и паровой машины. Углю принадлежала подавляющая доля в топливном балансе наиболее развитых стран. Сжигание угля росло по мере развития промышленности. Растущие выбросы дыма, сажи, копоти и золы стали обычным явлением для основных индустриальных районов промышленно развитых стран.       За последние 30-40 лет энергетическая база промышленности и городов значительно изменилась: доля угля и паровой энергетики сократилась. Главным видом топлива стали нефть и газ. Доля угля в добыче топлива во всем мире снизилась. Одновременно существенно возросла добыча нефти. Увеличилась доля природного газа.        Однако к концу текущего столетия, по-видимому, следует ожидать снижения доли нефти в добыче и потреблении топлива, учитывая постепенное истощение ее залежей. В перспективе доля газа будет возрастать. В частности, увеличится применение газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, например установленных в автобусах. Одним из больших преимуществ работы двигателей на газе является снижение загрязнения атмосферы. Вместе с тем из-за нестабильной в последнее время работы АЭС возможно увеличение доли угля в потреблении. Чтобы не ухудшать состояние окружающей среды из-за сжигания его, потребуются проведение более радикального улавливания отходящих газов, отказ от сернистых углей и их обессеривание и другие мероприятия, которые повысят затраты на производство электроэнергии. Одновременно с этим необходимо ускорить освоение новых видов энергии. Это, прежде всего атомная энергетика и "мягкие" источники энергии, не приводящие к загрязнению окружающей среды, геотермальной и гелиотермальный виды энергии, использование энергии приливов ветра, которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники.            Атомная энергетика - открытие века, за ней в перспективе большое будущее как экологически чистого производства электроэнергии. Чернобыльская катастрофа не должна стать причиной свертывания атомной энергетики. Вопрос заключается в совершенствовании технического прогресса управлением АЭС и обеспечении безопасности населения. Атомная энергетика имеет долговременные ресурсы.     На VII мировой энергетической конференции, проходившей в Москве в 1968г., была дана оценка содержания урана в морях и океанах на уровне        4 х 109 0т. Это значит, что данный вид топливно-энергетического ресурса практически неисчерпаем. Однако до недавнего времени мировые запасы определялись всего лишь 1.5 млн.т (металлический уран). В 1977г. в Японии предложены методы получения урана из морской воды. И вопрос, в конечном счете, сводится к удешевлению подобных процессов до уровня, приемлемого для широкого промышленного использования с учетом стоимости альтернативных источников энергии.     Учитывая недостаточную надежность работы АЭС и большую загрязненность окружающей среды от применения угля, в современных условиях общество обязано изыскать возможность применения в перспективе вышеназванных "мягких" источников энергии, не приводящих к загрязнению окружающей среды: геотермальной и гелиотермальный энергии, использования энергии приливов и ветра , которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники. Источникам геотермальной энергии служат радиоактивные процессы, химические реакции и другие явления в земной коре.