Racjonalne gospodarowanie surowcami mineralnymi. Wpływ przemysłu na zmiany środowiska

Źródła pozyskiwania surowców mineralnych

Głównym źródłem pozyskiwania surowców mineralnych jest litosfera, a przede wszystkim jej zewnętrzna warstwa, tj. skorupa ziemska, kontynentalna i oceaniczna, zbudowana z minerałów, które tworzą skały. Jedynie 9 pierwiastków (O, Si, Al., Fe, Ca, Na, K, Mg i Ti) stanowi 99% masy skorupy ziemskiej, a tylko 1% tworzy pozostałe 79 pierwiastków.
Naturalne nagromadzenie w skorupie ziemskiej przydatnej dla człowieka substancji mineralnej, nadającej się do masowej eksploatacji, nazwano złożem mineralnym.

Podstawy przemysłu

Podstawę rozwoju przemysłu stanowi energetyka, która wytwarza, gromadzi, przetwarza i wykorzystuje energię niezbędną do uruchomienia i wykonania pracy urządzeń, maszyn, automatów w procesie produkcji oraz w gospodarstwach domowych. Źródła energii dzieli się na odnawialne i nieodnawialne.
Do nieodnawialnych zalicza się następujące źródła energii: węgiel kamienny, węgiel brunatny, łupki bitumiczne, ropę naftową i gaz ziemny, uran i inne pierwiastki promieniotwórcze.
Węgiel kamienny – jest paliwem kopalnym, zalegającym pod ziemią na różnych głębokościach, ma zróżnicowaną strukturę i wartość kaloryczną, co wpływa na koszty jego wydobycia i opłacalność eksploatacji. Historia wydobycia węgla liczy już ponad półtora wieku, a w 1993 r. jego łączna produkcja osiągnęła 3655 mln ton. Natomiast łączne wydobycie do 1980 r. ocenia się na 140 mld ton, przy czym 60% jego ogólnej produkcji spala się w elektrowniach, 25% przetwarza w koksowniach, 15% w postaci bezpośredniej zużywał przemysł i ludność. Największymi producentami węgla na świecie w 1993 r. były: Chiny – 31% światowego wydobycia, U.S.A. – ponad 23%, Indie – 6,7%, R.P.A. – 5%, Polska – 3,6%. Głównymi eksporterami węgla są również kraje o największej produkcji, a jego najpoważniejszymi importerami Europa Zachodnia, Japonia i Kanada.
Węgiel brunatny – jest paliwem kopalnym, często spotykanym w skorupie ziemskiej, ale jego wartość kaloryczna, opałowa jest niższa od węgla kamiennego, a eksploatacja odbywająca się w kopalniach odkrywkowych bardzo niszczy środowisko naturalne.
Paliwa kopalne zaspokajają zapotrzebowanie energetyczne świata od 75% do 85%. Przewiduje się, że w najbliższym ćwierćwieczu, a nawet w następnych okresach, będą one eksploatowane, gdyż transport lądowy, morski, powietrzny i gospodarstwa domowe oraz wiele procesów przemysłowych na świecie jest uzależnionych od paliw kopalnych. Surowce te dominują też w wytwarzaniu energii elektrycznej, mimo że w tej dziedzinie są wykorzystywane inne źródła energii, takie jak energia nuklearna i wodna. Obecnie z paliw kopalnych pochodzi około 60% elektryczności.
Ropa naftowa – jest surowcem kopalnym, złożonym z różnych frakcji chemicznych, występującym w postaci węglowodorów skumulowanych w porowatych skałach osadowych. Jej złoża znajdują się na wszystkich kontynentach, w warstwach geologicznych o różnym wieku, najczęściej w utworach kredy i trzeciorzędu. Bogate złoża ropy naftowej występują w Ameryce Północnej: U.S.A., Kanada i Meksyk; w Ameryce Południowej: Wenezuela; w Rosji: Powłoże, obszary przykaspijskie i Syberia Zachodnia, Kazachstan; na bliskim i Środkowym Wschodzie: Kuwejt, Arabia Saudyjska, Irak i Iran; w Północnej Afryce: m.in. Algieria i Libia; w Azji: Indonezja, Chiny oraz w Europie: na Morzu Północnym u wybrzeży Wielkiej Brytanii i Norwegii. Intensywne poszukiwania geologiczne w wielu krajach przynoszą odkrycia wciąż nowych złóż tego surowca, powszechnie wykorzystywanego w transporcie i przemyśle chemicznym, przerabianego w rafineriach, m.in. na benzyny silnikowe, oleje napędowe i opałowe.
Wydobywanie ropy na świecie na skalę przemysłową trwa już około 140 lat, a – jak się oblicza – skumulowane wydobycie do 1980 r. wyniosło około 60 mld ton. Całkowitą produkcję w 1993 r. szacuje się na 2948 mln ton, czyli utrzymuje się na poziomie zbliżonym do 1980 r., do czego przyczynia się stały wzrost cen paliw. Udział największych producentów w produkcji światowej przedstawia się następująco: Arabia Saudyjska – 13,9%, Rosja – 12%, U.S.A. – 11,7%, Iran – 5,7%, Chiny – 4,9%, Meksyk – 4,8%, Wenezuela – 4,3%, Norwegia – 3,5%, Zjednoczone Emiraty Arabskie – 3,5%. Największymi eksporterami są kraje Bliskiego i Środkowego Wschodu, Libia i Algieria oraz w/w producenci (z wyjątkiem Chin i U.S.A.).
Gaz ziemny – jest najbardziej ekologicznym paliwem, czystym, wygodnym w przesyłaniu, dystrybucji i energetycznie efektywniejszym od węgla. Będąc paliwem kopalnym, występuje w porowatych skałach osadowych, a pozyskuje się go w postaci gazowej technikami otworowego wydobycia. Ocenia się, że zwiększenie udziału gazu ziemnego w bilansie paliw pierwotnych poprawia ich strukturę, gdyż w wyniku znacznie wyższej sprawności użytkowania w stosunku do paliw stałych powoduje obniżenie energochłonności gospodarki narodowej.
Gaz ziemny, obok ropy naftowej i węgla, należy do surowców energetycznych odgrywających coraz większą rolę w gospodarce światowej. W latach 80. zużycie gazu ziemnego na świecie wynosiło 1,74 bln m3, a w 1994 r. wzrosło do 2,2 bln m3, co stanowiło około 24% produkowanej energii pierwotnej, a w krajach Europy Zachodniej kształtowało się na poziomie 300 mld m3, tj. 18,3%. Natomiast zużycie gazu ziemnego w Polsce w 1994 r. osiągnęło 9,6 mld m3, co stanowiło tylko 8,6% energii pierwotnej, ale przewiduje się wzrost zapotrzebowania w najbliższych latach na ten rodzaj paliwa. Wspomnieć należy, że obecnie 12% domów korzysta z ogrzewania gazowego.

Źródła, rodzaje i obszary gromadzenia się zanieczyszczeń

Do głównych niszczycieli środowiska geograficznego należą następujące gałęzie gospodarki: przemysł, w tym energetyka, rolnictwo, motoryzacja, transport, a także turystyka. Emitują one do atmosfery ogromne ilości gazów, pyłów i związków chemicznych, które zanieczyszczają system otaczającej przyrody zarówno ożywionej, jak i nieożywionej.
Za pośrednictwem atmosfery i wody szkodliwe substancje przenikają do gleb, roślinności i organizmów zwierzęcych na obszarach odległych nawet o setki kilometrów od źródła emisji. Również odpady komunalne i przemysłowe, ich składowiska skutecznie przyczyniają się do zanieczyszczenia otaczającej przyrody. W efekcie tych procesów przyroda zaczyna tracić naturalną zdolność samoregulacji i samoorganizacji, a coraz większe przestrzenie naszej planety są zagrożone ekologicznie.
Naukowcy przewidują, że do 2003 r., jeśli nie powstrzyma się tych procesów, strefy zagrożenia ekologicznego powietrza, wód, gleb, produkcji rolniczej i zwierzęcej obejmą około ¾ powierzchni lądów wraz z szelfami.
Największe zanieczyszczenia przestrzeni geograficznej występują na obszarach dużej koncentracji ludności, w wielkich aglomeracjach, w miastach portowych, w ujściach rzek, w wielkich zbiornikach wodnych, które stanowią często składowiska odpadów komunalnych i przemysłowych. Skutkiem systematycznego zanieczyszczania tych obszarów są poważne zmiany we wszystkich elementach przestrzeni geograficznej, ograniczające ich dalszy rozwój społeczno-gospodarczy.

Skutki społeczno-ekonomiczne zanieczyszczenia przestrzeni geograficznej

Zanieczyszczenie atmosfery

Zanieczyszczenie gazami i pyłami powoduje zachwianie proporcji składu naturalnego powietrza, a wszystkie gazy i pyły, dostające się do atmosfery są bardzo szkodliwe dla zdrowia człowieka i prawidłowego rozwoju roślin i zwierząt.
Do gazów zakłócających naturalny skład atmosfery należą przede wszystkim: dwutlenek i tlenek węgla oraz dwutlenek siarki. Powstają one podczas spalania i procesów technologicznych wielu gałęzi przemysłu i transportu. Efektem ich natężenia w atmosferze są zjawiska bardzo groźne dla życia i funkcjonowania naszej planety. Powodują m.in. tzw. efekt cieplarniany, dziurę ozonową, kwaśne deszcze oraz smog.
Dwutlenek węgla (CO2) w atmosferze z jednej strony przepuszcza promieniowanie słoneczne, ale z drugiej w znacznym stopniu pochłania długofalowe promieniowanie Ziemi, co prowadzi do wzrostu temperatury. Podwojenie zawartości CO2 w atmosferze może spowodować podniesienie średniej temperatury Ziemi o 40C, to znaczy do 18OC. Proces zmian termicznych Ziemi nazwano efektem cieplarnianym, w wyniku którego może nastąpić ocieplanie klimatu oraz topnienie lodowców górskich i lądolodów, co spowoduje podniesienie poziomu wód oceanów nawet o 4 m. Zniknęłyby wtedy wyspy Oceanii, które wznoszą się do 2 m n.p.m.
Z kolei tlenek węgla (CO) i dwutlenek siarki (SO2) oraz natężenie emisji chlorofluorometanów (freonów), wydzielanych przez wiele zakładów przemysłowych, wywołuje proces redukcji warstwy ozonowej w atmosferze. Warstwa ta ochrania Ziemię przed działaniem promieni ultrafioletowych wysyłanych przez Słońce. W normalnych warunkach pochłania ona około 99% promieniowania ultrafioletowego. Przewiduje się, że do roku 2002 warstwa ta zostanie zredukowana z powodu działalności produkcyjnej o 15%, co stanowi poważne zagrożenie dla biosfery i życia człowieka.
Zjawisko występowania kwaśnych deszczy polega na opadaniu na Ziemię deszczu z nagromadzonymi w atmosferze dwutlenkami siarki (SO2) i azotu. W wyniku reakcji tych związków z tlenem i wodą wracają na Ziemię rozcieńczone kwasy: siarkowy i azotowy, czyli kwaśny deszcz, śnieg lub grad. Każdego roku przemysł emituje miliony ton dwutlenku siarki i azotu. Kwaśne trujące chmury wraz z wiatrem przemieszczają się ponad granicami państw, niszczą lasy, uszkadzają chlorofil roślin i komórki liści. Z powodu zakwaszczonej atmosfery niszczeją zabytki, m.in. niezwykłe cenne w Wenecji, Atenach i Krakowie. Kwaśne deszcze nie tylko uszkadzają budynki, ale również niszczą kamienie i metale. Pod ich wpływem szybciej zużywają się różnego rodzaju mechanizmy, maszyny i urządzenia, zwłaszcza w telekomunikacji, gdzie są one wykonywane ze stali bardziej wrażliwych od stali węglowej.
Emisja zanieczyszczeń w powietrze przy niekorzystnej cyrkulacji atmosferycznej wywołuje także inne zjawisko, zwane smogiem, który jest toksyczną mgłą, groźną dla zdrowia człowieka. Na przykład w 1952 r. w Londynie smog roztaczał się nad miastem przez cztery dni, w ciągu których – jak ustalono – zmarło 4000 osób, a podobne zdarzenie miało miejsce również w Los Angeles.

Zanieczyszczenie hydrosfery

Zbiorniki wód lądowych, powierzchniowych i podziemnych, mórz oraz oceanów gromadzą znaczne ilości pyłów, śmieci i ścieków pochodzenia komunalnego, przemysłowego i rolniczego, a także utworzone ze śniegu usuwanego z ulic miast. Są to substancje pochodzenia chemicznego, organicznego, które bywają radioaktywne, gdyż z wodą chłodzącą turbiny elektrowni atomowych rozprzestrzeniają się w przyrodzie niektórych krajów. Wzrost liczby ludności, dynamiczny rozwój przemysłu ciężkiego i lekkiego, produkcja przemysłu rolno-spożywczego powoduje również systematyczne zanieczyszczanie wód, przy jednoczesnym zwiększaniu zapotrzebowania na wodę pitną w miastach i wsiach. Należy podkreślić, że jeden mieszkaniec Ziemi potrzebuje do codziennego życia w ciągu roku od 450 do 7000 m3 wody i jednocześnie dziennie dostarcza do ścieków około 1,2 kg zanieczyszczeń. Tak więc dostęp do wody pitnej staje się na świecie coraz większym problemem strategicznym, szczególnie w regionach, gdzie jest deficyt wody.
Zanieczyszczenie wód morskich i oceanicznych spowodowane jest rozwojem transportu morskiego, górnictwa podmorskiego, częstymi awariami tankowców, także odpady chemiczne i organiczne pochodzące z lądów, spływające rzekami do mórz, są rozprowadzane na dalekie odległości przez prądy i fale morskie. W wyniku zanieczyszczenia wód morskich i oceanicznych następują w nich ubytki tlenu stanowiącego podstawę życia organizmów zwierzęcych i roślinnych, co z kolei prowadzi do wyginięcia wielu gatunków. Do szczególnie zanieczyszczonych akwenów należą: Morze Bałtyckie i Morze Śródziemne.
Efektem działalności produkcyjnej przemysłu są groźne w skutkach zakłócenia naturalnego obiegu wody w przyrodzie, m.in. przez kopalnie odkrywkowe, nadmierne wycinanie lasów i rozrost aglomeracji miejskich.
Górnictwo i wyrąb obszarów leśnych powodują szybki odpływ wód gruntowych i zanikanie ich w studniach, przesuszanie gleb, co z kolei doprowadza do jałowienia łąk oraz pastwisk, a sama gleba staje się mało przydatna do uprawy roślin. Należy zaznaczyć, że przywracanie wodzie jej pierwotnej czystości jest nader kosztowne ze względu na bardzo duże nakłady inwestycyjne, związane z budową oczyszczalni i instalacją elektrofiltrów.

Zanieczyszczenie pedosfery (gleb)

Przesuszanie gleby dokonuje się nie tylko w wyniku rozwoju górnictwa odkrywkowego i wycinania lasów, ale także na skutek wadliwej melioracji terenów podmokłych przeznaczonych pod zabudowę lub na skutek zamiany na łąki i pastwiska, a także nawodnienia wyrobisk górniczych. Powierzchnia tych ostatnich może być bardzo zbliżona do poziomu zwierciadła wody gruntowej, co sprzyja podsiąkaniu tych wód, a w efekcie tworzeniu się bagien lub rozległych rozlewisk. Z kolei wylesianie obszarów wododziałowych lub wzgórz wywołuje erozję gleb i bardzo szybkie wymywanie warstwy próchnicy, co powoduje przekształcanie tych obszarów w nieużytki rolne. Chemizacja rolnictwa z jednej strony zwiększa wydajność gleby, z drugiej zmienia naturalny skład chemiczny i strukturę fizyczną gleb, a kwaśne deszcze przenoszą do niej metale ciężkie, w tym najgroźniejszy dla wegetacji roślin ołów. W większości krajów systematycznie zmniejsza się powierzchnia żyznych gleb, gdyż przeznacza się je pod budownictwo lub trasy komunikacyjne.
Zanieczyszczenie biosfery

Często działalność gospodarcza zakłóca rytm rozwoju roślin i zwierząt tworzących w warunkach naturalnych układy biocenotyczne. Biosfera rozwija się w sposób prawidłowy w zależności od następujących czynników:
· podłoża i jego składników mineralnych,
· gleby, jej cech fizycznych i chemicznych oraz wilgotności, i grubości warstwy próchnicy,
· wody i stopnia jej czystości,
· ilości energii słonecznej charakterystycznej dla danej szerokości geograficznej.
Naturalne zespoły roślin i zwierząt dostosowane do wymienionych warunków przyrody nieożywionej biolodzy nazywają ekosystemami. Wymienia się różne rodzaje ekosystemów, np. wodny, leśny i łąkowy. Człowiek ingerując w ekosystemy, zakłóca ich naturalny rozwój np. przez nadmierną eksploatację roślin, polowania na zwierzęta, regulacje rzek, wadliwą meliorację czy nieracjonalne wycinanie lasów. Takie działania powodują zanik wielu gatunków roślin i zwierząt, a w konsekwencji często doprowadzają do degradacji środowiska naturalnego na dużych obszarach.