Tnh chất của tài nguyên thiên nhiên hữu hạn
Khoáng sản có tính khan hiếm vì quá trình hình thành khoáng sản trải qua hàng triệu, thậm chí hàng chục triệu năm. Trong khí đó, nhịp độ sử dụng khoáng sản tăng lên hàng ngày, hàng giờ (trong vòng 20 năm trở lại, bôxít tăng 9 ...
Khoáng sản có tính khan hiếm vì quá trình hình thành khoáng sản trải qua hàng triệu, thậm chí hàng chục triệu năm. Trong khí đó, nhịp độ sử dụng khoáng sản tăng lên hàng ngày, hàng giờ (trong vòng 20 năm trở lại, bôxít tăng 9 lần, khí đốt tăng 5 lần, dầu mỏ tăng 4 lần, than đá tăng 2 lần, quặng sắt, mangan, phosphat, muối kali đều tăng từ 2-3 lần). Điều này cho thấy viễn cảnh về sự khan hiếm tài nguyên khoáng sản và có ý nghĩa quan trọng để xác định chính xác khả năng phục vụ cho nền kinh tế của từng loại quặng.
Chỉ số khan hiếm theo thước đo vật lý
Tùy theo sự phân bố phân tán hay tập trung, nông hay sâu của các chất khoáng, những tiến bộ trong lĩnh vực nghiên cứu địa chất và các hoạt động thăm dò, khai thác, người ta đưa ra những thước đo khoáng sản và chỉ số khan hiếm tương ứng với độ tin cậy từ cao đến thấp là trữ lượng, trữ lượng khả năng và dự trữ.
- Trữ lượng
- Là số lượng khoáng đã được phát hiện và chắc chắn tới 80% khả năng khai thác có lời với giá cả và kỹ thuật hiện có. Gồm cả các loại phế thải của khoáng hoặc của sản phẩm khoáng từ khoáng tái chế (thước đo này còn được gọi là trữ lượng thực tế; trữ lượng kinh tế; trữ lượng công nghiệp).
- Chỉ số khan hiếm là tỉ lệ giữa trữ lượng và sản lượng khai thác hoặc mức tiêu thụ hàng năm được tính cùng thời điểm. Tỉ lệ này cho biết số năm sử dụng của khoáng theo những điều kiện kỹ thuật, kinh tế và mức sử dụng nhất định.
- Trữ lượng khả năng
- Là lượng khoáng sản tối đa mà con người có thể sử dụng được hoặc có thể khai thác được với kỹ thuật thăm dò và khai thác tiên tiến trên thế giới, không tính đến điều kiện kinh tế. Ngưỡng của thước đo này chỉ phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật, còn gọi là trữ lượng kỹ thuật.
- Chỉ số khan hiếm là tỉ số giữa trữ lượng kỹ thuật với sản lượng hoặc mức tiêu dùng thực tế của năm nào đó, hoặc với sản lượng, mức tiêu thụ dự đoán.
- Dự trữ
- Dự trữ là toàn bộ số khoáng có thể có trong lòng đất, với mức tập trung từ rất thấp trong các lớp đá thông thường đến mức tập trung cao nhất ở các hầm mỏ được gọi là trữ lượng tiềm năng (được xác định bằng phương pháp dự đoán và đánh giá chủ quan của các chuyên gia địa chất).
- Thước đo này không tính đến ngưỡng kinh tế lẫn kỹ thuật trong sử dụng khoáng.
Chỉ số khan hiếm theo thước đo kinh tế
- Chi phí khai thác, giá khoáng là thước đo kinh tế của tình trạng cạn kiệt khoáng (khi khoáng sản trở nên hiếm thì chi phí và giá sẽ luôn gia tăng).Chi phí và giá khoáng chỉ là thước đo khan hiếm tương đối vì thực tế, chúng còn chịu ảnh hưởng bởi tình trạng khan hiếm khoáng, tiến bộ trong kỹ thuật khai thác, sự khống chế của các tập đoàn độc quyền trên thị trường khoáng và tùy thuộc vào chính sách tài nguyên của mỗi nước.
- Chi phí người sử dụng: là chi phí gây ra cho tương lai do khai thác một đơn vị khoáng hiện nay. Thước đo này chính xác hơn. Đó cũng là giá trị của một đơn vị khoáng nếu nó còn lại trong lòng đất.
Quy luật tăng trưởng của tài nguyên sinh vật
Sự tăng trưởng là yếu tố giúp cho tài nguyên sinh vật có khả năng tái tạo khi bị sử dụng.
Đường sinh trưởng có thể chia thành 5 pha chủ yếu:
- Pha 1 – pha diệt chủng: khi dự trữ sinh vật dưới mức tối thiểu Xmin.
- Pha 2 – Pha tăng trưởng (Pha log): tốc độ tăng trưởng lớn nhất (tăng theo cấp số mũ) nhờ sức chứa môi trường dồi dào ứng với qui mô dự trữ còn ít nhưng đủ để sinh vật tái sinh.
- Pha 3 – Pha tăng chậm: dự trữ sinh vật tăng lên nhiều hơn và sức chứa môi trường giảm dần do điều kiện sinh sống ít thuận lợi hơn.
- Pha 4 – Pha ổn định: dự trữ sinh vật lớn đến mức đủ để sử dụng hết nguồn thức ăn trong môi trường sống của chúng. Giai đoạn này được gọi là sản lượng bền vững tối đa (MSY, maximum sustainable yield).
- Pha 5 – Pha chết: khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng và năng lượng, tỉ lệ chết của sinh vật sẽ cao hơn các pha trước. Sản lượng giảm dần với mức dự trữ sinh vật ngày càng tăng, tốc độ tăng trưởng giảm.
Như vậy, sinh trưởng của sinh vật luôn có 2 giới hạn:
- Giới hạn dưới: phụ thuộc vào số dự trữ. Nếu số dự trữ quá ít, sinh vật sẽ không đủ sức tái sinh và sẽ lâm vào tình trạng tuyệt chủng.
- Giới hạn trên: phụ thuộc vào sức chứa của môi trường. Nếu sinh thái xuống cấp, sức chứa môi trường giảm, dự trữ sinh vật sẽ giảm.
Tình trạng tuyệt chủng sẽ xảy ra khi con người tăng mức khai thác, tăng các hoạt động phá hủy môi trường sống và sinh sản của sinh vật và khi số lượng quần thể giảm dưới ngưỡng tối thiểu, không đủ để duy trì hệ gen.
Nếu sự tuyệt chủng của loài xảy ra ở nhiều nơi thì dần dần sẽ dẫn đến tuyệt chủng loài đó trên toàn thế giới. Đó là giới hạn về khả năng tái tạo của tài nguyên sinh vật.
Khả năng phục hồi của tài nguyên không khí, nước và đất
Khả năng phục hồi hay khả năng tự làm sạch của không khí, nước và đất trong một thời gian (từ vài giờ đến vài chục năm) nhờ cơ chế đồng hóa, phân hủy hoặc những quá trình làm giảm nồng độ các tác nhân bất lợi khác. Con người có thể tận dụng những khả năng này, để tiết kiệm chi phí làm sạch môi trường, tăng giá trị của tài nguyên.
Tài nguyên không khí
Không khí sạch chứa 78% N, 21% O2, 0,93% Argon, 0,03% CO2, hơi nước (từ 1 dến 4% tùy theo nhiệt độ) và 0,01% các chất khác (H2, Ne, Xe ..). Thành phần các khí trong không khí ổn định là nhờ các chu trình sinh địa hóa học của thiên nhiên, đặc biệt là chu trình cacbon, nitơ.
Khả năng tự phục hồi của không khí phụ thuộc nhiều vào các thành phần tự nhiên khác và các sinh vật trên đất liền và đại dương.
- Quá trình sa lắng
- Sa lắng khô là sự lắng xuống mặt đất, tán lá và những bề mặt công trình của các chất khí hoặc chất lơ lửng theo trọng lực. Quá trình này phụ thuộc nhiều vào các yếu tố bên ngoài. Nếu kích thước của hạt > 1 μ m (d > 1 μ m), tốc độ sa lắng khô sẽ nhanh hơn.
- Sa lắng ướt: các chất khí lơ lửng trong không khí bị cuốn theo nước mưa rơi xuống, hoặc kết dính với hơi nước tích tụ trong những đám mây. Vì vậy, sau cơn mưa không khí được trong sạch hơn.
- Quá trình phát tán
- Là sự lan rộng các chất ô nhiễm trong không khí từ nguồn thải dưới tác động của các điều kiện khí tượng (đặc biệt là gió), địa hình và chiều cao của nguồn thải.
- Làm tăng thể tích không khí bị ô nhiễm, nhưng khối lượng các chất ô nhiễm không đổi, nên nồng độ ô nhiễm giảm so với nguồn thải. Nếu phạm vi phát tán càng rộng và xa thì nồng độ ô nhiễm càng giảm.
Tài nguyên đất
Khả năng phục hồi của tài nguyên đất phụ thuộc vào quá trình hình thành đất. Quá trình hình thành đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố tự nhiên như đá mẹ (đá tạo thành đất), thực vật, khí hậu, nước, địa hình, trong đó, vi sinh vật, thảm thực vật có vai trò quan trọng trong việc tạo và giữ đất. Nếu mất thảm thực vật, đất không giữ được và quá trình phục hồi đất còn kéo dài.
Chất lượng của tài nguyên đất còn tùy thuộc vào cách thức sử dụng đất của con người.
Tốc độ tạo đất ở các vùng nhiệt đới từ 2,5-12,5 tấn/ha/năm. Nếu tốc độ xói mòn đất cao hơn mức trên, cùng với tốc độ mất rừng tăng nhanh, tài nguyên đất rất khó phục hồi.
Tài nguyên nước
Tài nguyên nước có khả năng tự phục hồi nhờ 2 quá trình chính là quá trình xáo trộn, quá trình khoáng hóa.
- Quá trình xáo trộn hay pha loãng: Là sự pha loãng thuần túy giữa nước thải và nước nguồn. Quá trình này phụ thuộc vào lưu lượng nguồn nước, nước thải, vị trí cống xả và các yếu tố thủy lực của dòng chảy như vận tốc, hệ số khúc khuỷu, độ sâu. Trong điều kiện thủy lực trung bình, một lít nước thải cần lượng nước nguồn pha loãng gấp 40 lần.
- Quá trình khoáng hóa: Là quá trình phân giải các liên kết hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ đơn giản, nước và muối khoáng với sự tham gia của các vi sinh vật.
Tùy theo loại vi sinh vật, có 2 quá trình khoáng hóa khác nhau:
- Khoáng hóa hiếu khí: có sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí. Trong quá trình khoáng hóa hiếu khí xảy ra sự oxy hóa các chất hữu cơ chứa C, P, S thành CO2 và các muối khoáng tương ứng. Ví dụ:
- Khoáng hóa kỵ khí: có sự tham gia của các vi sinh vật kỵ khí. Quá trình này sẽ tạo thành các chất CH4, CO2, H2S, NH3, H2 cùng các sản phẩm trung gian.
Ngoài 2 quá trình trên, tài nguyên nước có thể tự phục hồi nhờ quá trình lắng đọng.
