Джерела фізичного забруднення

До небезпечних забруднювачів довкілля належать об’єкти, які генерують потужні фізичні поля, — електромагнітні, радіаційні, шумові, ультра та інфразвукові, теплові, вібраційні (великі радіостанції, теплоцентралі, РЛС, трансформаторні підстанції, ЛЕП, ретрансляційні станції, спеціальні фізичні лабораторії й установки, кібернетичні центри, АЕС та ін.).

2. За видами забруднення поділяються на такі види:

1. Механічні — де забруднення навколишнього середовища механічними відходами без хіміко-фізичних наслідків.

2. Хімічні — це зміна хімічних властивостей середовища, що негативно впливає на екосистеми й техногенні системи.

3. Фізичні — це зміна фізичних.параметрів навколишнього середовища, що призводить до негативних наслідків.

4. Біологічні — це проникнення в екосистеми чи техногенні системи живих істот, ворожих певним співтовариствам.

Фізичні забруднення поділяються на підвиди:

1) температурно-енергетичне (теплове) забруднення — це вид фізичного забруднення, пов’язаний з підвищенням температури середовища під впливом антропогенних факторів. Стосовно міського середовища теплове забруднення поки що носить локальний характер. «Острови тепла» з підвищеною температурою на кілька градусів — це великі міста, виробничі комплекси тощо. Так, відповідно до температурного режиму, Париж має бути розташований на 170 км південніше від свого дійсного місця розташування;

2) світлове — це вид фізичного забруднення, пов’язаний з порушенням природної освітленості в результаті дії штучних джерел світла (яскравий спалах світла, спалах під час ядерного вибуху, включені на близькій відстані вогні далекого світла в зустрічного автомобіля);

3) електромагнітне — зміна електромагнітних властивостей середовища. Це своєрідні електромагнітні хвилі, дія яких підсилюється під високовольтними лініями, у районі локаторів, біля телевізорів. Воно негативно позначається на живих організмах через порушення роботи клітинних і молекулярних біологічних структур. Є дані про вірогідність появи катаракти кришталика ока під впливом цього виду забруднення;

4) радіоактивне  забруднення — це забруднення, пов’язане з перевищенням природного рівня радіації над природним фоном;

5) шумове забруднення — це перевищення природного рівня шуму, викликаного механічними коливаннями пружних тіл.

Стійкість геосистеми полягає в її здатності в разі дії зовнішнього фактора перебувати в одній із областей етапів та повертатися до неї за рахунок інертності, а також переходити завдяки пластичності з однієї області станів до інших, не виходячи при цьому за рамки інваріантних змін протягом заданого інтервалу часу.

 

Лекція 11. Екологічні проблеми повітряного середовища та його охорона

„Або ми врятуємося всі разом,

або майже ніхто не врятується”

                                                                        Станіслав Лем

План

1. Характеристика атмосфери.

2. Парниковий ефект, озонова діра, кислотні дощі.

3. Заходи боротьби із забрудненням атмосфери.

 

1. Повітряна оболонка Землі, атмосфера, є однією з найголовніших умов життя. Без їжі людина може жити місяць, без води — тиждень, без повітря не може прожити й двох хвилин. Маса атмосфери колосальна — 5,15х10¹⁵ т. Проте атмосферне повітря можна вважати невичерпним природ­ним ресурсом лише умовно, адже людині для життя потрібне повітря певної якості. А під впливом антропогенного фактора його хімічний склад і фізичні властивості дедалі погіршуються, на Землі вже практично не залишилося таких ділянок, де повітря зберігало б свою первісну чистоту та якість.

Атмосфера, яка є нині на Землі, не завжди мала такий склад. Первісна атмосфера Землі, як свідчать геологічні відомості, кардинально відрізнялася від теперішньої. Вона була схожа на атмосфери деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася майже повністю з вуглекислого газу з домішками метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера Землі є продуктом біосфери. Життя, що існує на нашій планеті, за мільйони років переробило первісну атмосферу.

Сучасна атмосфера складається з таких основних компонентів, %: азот (78,084), кисень (20,946), аргон (0,934) вуглекислий газ (0,027), малі домішки — водень, неон, гелій, метан, криптон тощо (в сумі близько 0,009). Крім того, в атмосфері є пари води, вміст яких коливається від 0,2 (в полярних широтах) до 3 % (поблизу екватора), а також аерозолі, тобто завислі в повітрі надзвичайно дрібні тверді й рідкі частки різних речовин, вміст яких сильно змінюється.

Атмосфера Землі складається з таких шарів (знизу вгору): тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 80), термосфера (1 000), екзосфера (1 900), геокорона (20 000 км). Останній шар атмосфери, геокорона, поступово переходить у міжпланетний вакуум. Основна маса повітря (90 %) зосереджена в нижньому шарі, тропосфері. Надзвичайно велико значеннядля біосфери має ще озоносфера — шар атмосфери (стратосфери), збагачений озоном. Озоновий шар міститься на висотах 20—50 км і є щитом, що захищає все живе на Землі від згубної дії жорсткого ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Основні складові частини атмосфери — азот, кисень і вуглекислий газ — відіграють дуже важливу роль в біосфері. За мільйони років існування біосфери склалися певні кругообіги цих газів. Так, цикл кругообігу азоту становить кілька тисяч років, а вуглекислого газу — всього чотири роки. За ці відрізки часу згадані гази зазнають перетворень, надходячи в тканини рослин і тварин, до складу різних мінералів, щоб потім знову повернутися в атмосферу.

Азот — основна складова частина атмосфери. Його маса становить 3,7х10¹⁵ т. Азот є обов'язковим компонентом білків, де його міститься 15—19 %. Проте основна маса атмосферного азоту знаходиться в малоактивній молекулярній формі. Деякі організми, щоправда, навчилися зв'язувати в хімічні сполуки й малоактивний азот. Це азотфіксуючі бактерії, що живуть у особливих бульбочках на коренях бобових рослин. У основному ж рослини споживають сполуки азоту, переважно нітрати й сполуки амонію. Вони утворюються з окисів азоту, що виникають у атмосфері за рахунок грозових розрядів і дії ультрафіолетового випромінювання Сонця. Деяка кількість сполук азоту надходить у атмосферу також у складі вулканічних газів. Антропогенна діяльність призводить до значних змін у балансі сполук азоту. Велика кількість окисів азоту викидається в атмосферу внаслідок роботи автомобільних і авіаційних двигунів, електрозварювання тощо. Дуже багато цих сполук утворювалося під час ядерних вибухів у атмосфері. Окиси азоту дуже шкідливі, їх наявність у вихлопних газах зумовлює утворення фотохімічного смогу в містах, кислотні дощі, руйнування захисного озонового шару атмосфери тощо.

Кисень—активний окислювач, що бере участь у хімічних реакціях у біосфері, гідросфері та літосфері, його маса в атмосфері становить 1,5х10¹⁵ т. Основне джерело кисню, яким ми дихаємо й яким, сподіваємося, дихатимуть наші нащадки, це — фотосинтез зелених рослин. У клітинах рослин, де є активна сполука — хлорофіл, за допомогою сонячної енергії з води й вуглекислого газу виробляється органічна речовина, а побічним продуктом цієї реакції є вільний кисень, що виділяється в атмосферу. Підраховано, що близько 80 % усього кисню в атмосферу постачає морський фітопланктон — мікроскопічні водорості, що живуть у верхніх шарах океану, 20 °/о кисню виробляє наземна рослинність, переважно тропічні ліси.

Людина дуже необдумано поводиться з цим неоціненним багатством природи, яким є кисень. Лише один сучасний пасажирський реактивний літак протягом восьми годин польоту з Європи в Америку поглинає від 50 до 75 т кисню, викидаючи в атмосферу десятки тонн вуглекислого газу й різних шкідливих сполук. А все людство щорічновитрачає таку кількість кисню, якої вистачило б на дихання 50 млрд людей! Вже сьогодні промисловість США, ФРН, Японії споживає кисню набагато більше, ніж його є на їх власних територіях, тобто живуть за рахунок інших країн. Якщо до середини XIX ст. вміст кисню в атмосфері залишався постійним, бо його утворення дорівнювало витратам, то нині така рівновага порушена за рахунок його зростаючого поглинання антропогенним фактором. Людство створило величезну кількість споживачів кисню й жодного його виробника. Дедалі частіше вчені замислюються: чи достатні резерви кисню в природі, чи надовго їх вистачить? На спалювання палива щорічно витрачається 23 % кисню, що надходить у атмосферу за рахунок фотосинтезу. Якщо додати, що діяльність людини призводить до зникнення лісів, пригнічення активності морського фітопланктону, можна зробити невтішний висновок щодо майбутнього стану кисневого балансу в атмосфері. Вчені твердять, що за рахунок діяльності людини загальна кількість кисню в атмосфері щорічно зменшується на 10 млрд т.

Вуглекислий газ — активна складова атмосфери, яка є обов'язковим компонентом фотосинтезу рослин. Цей газ утворюється під час спалювання органічних речовин, гниття, виділяється з вулканічними газами. Діяльність людини (знищення лісів, розорювання цілинних земель, урбанізація, а головне, спалювання мінерального палива й забруднення океанів) призводить до збільшення кількості СО₂ в атмосфері. За останні 120 років вміст цього газу в повітрі збільшився на 17 % (у середньому на 0,14 % за рік). За останнє десятиріччя це зростання вже становило 0,36 % за рік. Щоправда, більша частина СО₂, а саме 70 %, поглинається океанами й біосферою і лише 30 % залишається в атмосфері. Деякі вчені прогнозують подвоєння вмісту вуглекислого газу в атмосфері до середини XXI ст., що викличе значне (приблизно на 2,5 %) підвищення середньорічної температури за рахунок парникового ефекту.

Аерозолі, що містяться в атмосфері, можна поділити на чотири групи: сульфатні вулканічного й промислового походження; морські (частки морських солей); мінеральні (пил із земної поверхні); вуглеводневі (переважно сажа) промислового походження. Частки аерозолів поглинають і розсіюють тепло, що призводить до нагрівання шарів атмосфери, збагачених аерозолями, і зменшення надходження тепла до земної поверхні. В цілому запилення атмосфери зумовлює зниження температури земної поверхні. В тропосфері аерозольні частки утримуються протягом днів і тижнів, а в стратосфері, куди вони потрапляють з висхідними течіями повітря,— роками. Так, радіоактивний пил після випробувань водневих бомб у атмосфері випадав в Антарктиді лише на другий рік після вибухів.

ПАРНИКОВИЙ ЕФЕКТ

Клімат на нашій планеті в минулому періодично змінювався. За тисячі й мільйони років чергувалися періоди значного похолодання й навіть зледеніння та теплі епохи. Нині ж учені дуже занепокоєні:схоже на те, що Земля розігрівається значно швидше, ніж це було будь-коли в минулому. Це спричинено швидким збільшенням вмісту в атмосфері вуглекислого газу. В земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в парнику: пропускає сонячне світло, але затримує тепло розігрітої Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання планети, відоме під назвою парникового ефекту. «Мені здається,— пише У. Болдерс, президент Національного центру вивчення атмосфери (США),— що зупинити це явище ніяк не можна. Парниковий ефект може бути трохи більшим чи трохи меншим, але він неминучий». Інші вчені-кліматологи настроєні не так категорично. Справа в тому, що клімат Землі залежить від багатьох факторів— одні зумовлюють потепління, інші — похолодання, а які переважають, сказати з певністю не можна. Крива природних коливань клімату нині прямує донизу, тобто до похолодання, що перевищує тенденцію до збільшення температури за рахунок парникового ефекту. Проте найближчим часом результат взаємовпливу цих факторів має зміститися в бік зростання температури.

Останнім часом тривога вчених з приводу парникового ефекту зросла. Виявилося що, крім СО₂ парниковий ефект викликають деякі інші гази, які називають малими домішками. Моделювання на ЕОМ свідчить, що подвоєння в атмосфері вмісту закису азоту (N₂О) підвищило б температуру на 0,7 ° С, метану (СН₄) — на 0,4, водяної пари (Н₂О) – на0,3, фторхлорметанів, або фреонів – на 0,8 ° С.

У чому ж небезпека парникового ефекту? Як свідчать розрахунки, підвищену середньоїрічної температури Землі на 2,5 °С викличе значні зміни на Землі, більшість яких для людей буде матинегативні наслідки. Парниковий ефект змінить такі критично важливі перемінні величини, як опади, вітер, шар хмар, океанські течії, а також розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть більш сухими, а узбережжя вологішими, зими — коротшими й теплішими, а літо — тривалішим і жаркішим. Основні кліматичні зони змістяться на північ (у північній півкулі) приблизно на 400 км. Це викличе потепління в зоні тундри, танення шарувічної мерзлоти у високих широтах.

Найнеприємнішими для людства є два наслідки парникового ефекту. Перший — значне збільшення посушливості в середніх широтах, тобто в основних зернових районах (Україна, чорноземна зона Росії, Кубань, «зернові» штати США). Клімат тут стане напівпустельним, і врожаї зерна різко скоротяться. Другий — це підйом рівня Світового океану на 2—3 м за рахунок танення полярних льодових шапок. Це викличе затоплення багатьох прибережних ділянок, де живуть мільйони людей, міст, портів тощо. Наприклад, така густонаселена (150 млн чоловік) держава, як Бангладеш, майже повністю буде затоплена, піде під воду Венеція тощо.

Моделлю «парникового ефекту» є клімат на Венері. Її щільна атмосфера, що на 98 % складається з вуглекислого газу, за рахунок цього явища розжарена до 500 ° С (за такої температури залізо стає червоним).

Кліматичні зміни можуть відбуватися не лише завдяки впливу людства на склад атмосфери, а й внаслідок зміни ним типу поверхні Землі. Заміна лісів культурними плантаціями призводить до зниження випаровування й збільшення прямої тепловіддачі. Зменшується жорсткість поверхні, що впливає на циркуляцію шарів атмосфери.

Крім того, людство ще й безпосередньо підігріває атмосферу Землі за рахунок спалювання великої кількості нафти, вугілля, торфу тощо, а також роботи АЕС. Промисловість світу нині виділяє в атмосферу понад 3х10¹⁴ МДж тепла щорічно. Ця кількість поки що становить лише 0,01 % енергії Сонця, що досягає атмосфери Землі. Проте в деяких промислових районах концентрація теплової енергії за рахунок промисловості збільшилася вже в сотні разів. З'явилися теплі ореоли над містами й промисловими центрами, де теплові аномалії вже на кілька градусів перевищують норму. Такі теплі плями добре помітні з Космосу під час теплової зйомки.

Швидко зростаюче населення африканських і латиноамериканських країн дуже активно вирубує тропічні ліси. За підрахунками експертів ООН, у найближчі 20 років буде знищено 12—15 млн км² цих лісів, тобто більше половини їх площі. Крім зменшення кількості кисню, що надходить у атмосферу з цього джерела, відбудеться глобальне охолодження атмосфери. Підраховано, що за всю історію людства винищення лісів вже охолодило поверхню Землі майже на 1 °С.

Таким чином, види діяльності людини, що спричинюють кліматичні зміни, мають різні наслідки. Одні з них підвищують температуру (викиди в атмосферу СО₂ й інших «парникових» газів), інші знижують її й викликають антипарниковий ефект (зведення лісів, запорошення повітря сажею й пилом тощо). Для точного прогнозування майбутніх змін потрібен добре налагоджений моніторинг. Переможцями у разі глобальних змін клімату будуть ті, хто думає й планує заздалегідь, а втрат зазнають люди, які реагують лише тоді, коли криза вже наступила.

ОЗОНОВА ДІРА В АТМОСФЕРІ

Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Ця енергія надходить у вигляді різних випромінювань. Серед них переважають промені видимою світла, а також довгохвильові (інфрачервоні, або теплові) й короткохвильові (ультрафіолетові). Ультрафіолетове (УФ) випромінювання має найбільшу енергію, є фізіологічно активним—діє на живу матерію. Ці промені залежно від довжини хвилі (чим вона менша, тим вища енергія хвилі) можуть викликати фізіологічні зміни н організмах, призводити до розриву молекул білків, мутацій, переважно несприятливих. Увесь потік УФ променів Сонця, що доходить до земної атмосфери, умовно поділяють на три види: УФ-А (довжина хвилі 400—315 нм); УФ-В (315—280); УФ-С (менше 280 нм). Надзвичайно шкідливими для життя, навіть смертельними, є УФ-В і особливо УФ-С. Що ж захищає нас і всю біосферу від згубної дії короткохвильового ультрафіолетового випромінювання Сонця? Це — озоновий шар атмосфери.

На висоті 20—50 км повітря містить підвищену кількість озону, тобто кисню, молекула якого складається з трьох атомів (О₃). Цей газ добре відомий вченим. Деяка кількість його утворюється, наприклад, під час грози. Він є дуже сильним окисником, на чому й засноване його застосування в техніці (наприклад, для знезараження води). Як же озон утворюється в стратосфері? Виявляється, за рахунок молекул звичайного, двоатомного кисню О₂, що поглинає жорстке високоенергетичне випромінювання УФ-В ї УФ-С. Енергія цих променів витрачається на фотохімічну реакцію утворення озону з кисню. В результаті УФ-В і УФ-С до поверхні Землі не доходять, озоновий шар для них такий же непрозорий, як, скажімо, чорний папір. Цікаво, що озону в цьому шарі міститься дуже мало, на рівні моря він утворив би шар товщиною 2—3 мм. Незважаючи на малу густину, озоновий щит надійно захищає все живе від дії УФ-променів.

До поверхні Землі доходять довгохвильові УФ-промені діапазону УФ-А. Від їх негативної дії наш організм вміє захищатися, синтезуючи в шкірі шар темної речовини — меланіну (засмага). Проте тривале перебування на сонці, коли в шкірі ще немає меланіну, викликає її почервоніння, запалення, головний біль тощо.

Озоновий шар містився у атмосфері не завжди. Протягом тривалого часу ранньої історії Землі, коли в складі її атмосфери не було кисню, не утворювався й озон. Ультрафіолетові промені вільно досягали поверхні Землі й стерилізували її краще, ніж нині це роблять УФ-випромінювачі в хірургічних клініках. І лише тоді, коли в повітрі з'явилася якась мінімальна кількість кисню (принаймні 10 % його вмісту на сьогодні), життя змогло піднятися з глибини океану до його поверхні, а згодом й вийти на суходіл.

Останнім часом вчені надзвичайно занепокоєні, бо спостереження метеорологів, які працюють у Антарктиді, свідчать, що озоновий шар над цим материком почав зменшуватися. В ньому виникла пульсуюча діра, вміст озону в якій менший від звичайного на 40—50%- Ця діра з'являється, антарктичною весною (з серпня по жовтень), а антарктичного літа зменшує свою площу. Проте існує тенденція до збільшення її площі з року в рік. Нині вона не затягується влітку, а її площа перевищує площу материка Антарктиди. Встановлено підвищення УФ-фону в країнах, розташованих у Південній півкулі ближче до Антарктиди, перш за все у Новій Зеландії. Медики цієї країни констатують збільшення захворювань, зумовлених підвищеним УФ-фоном, таких, як рак шкіри й катаракта очей.

Тривожні повідомлення надходять з Північної півкулі: й тут виявлено озонову діру (над Шпіцбергеном), щоправда, менших розмірів, ніж над Антарктидою. Зниження вмісту озону в атмосфері загрожує зменшенням врожаїв сільськогосподарських рослин, захворюваннями тварин і людей, збільшенням шкідливих мутацій тощо, а якщо озон зникне зовсім, буде знищено все живе на нашій планеті. Наскільки ж великою є така небезпека і чим спричинена поява й збільшення дір у озоновому шарі? На думку вчених, серйозна загроза зникнення озонового шару спричинить до тяжких наслідків. Щодо причин появи озонових дір єдиної думки немає. Встановлено, що руйнуванню озонового шару сприяють деякі хімічні речовини, які вступають у реакцію з озоном і розкладають його на кисень. У результаті на Землю надходить більше УФ-променів. Такі зв’язуючі озон речовини є в природі (наприклад, окиси азоту), проте в дедалі зростаючих кількостях вони викидаються в атмосферу за рахунок діяльності людей. Мова йде, перш за все, про хлорфторметани (фреони н галони). Вони широко використовуються в промисловості (як холодоагенти в рефрижераторах і для очищення мікросхем) та побуті (аерозольна упаковка балончиків для фарби, лаку, парфумів). У 1980 р. країни Північної Америки та Західної Європи випустили аж 5 млрд таких балончиків. Усього ж в світі щорічно виробляється кілька мільйонів тонн фреонів. Для людини фреони та їх пари не шкідливі, проте вони надзвичайно стійкі — в атмосфері можуть зберігатися до 80 років. Пари фреонів, врешті-решт, з висхідними течіями повітря потрапляють у стратосферу. Під впливом УФ-випромінювання Сонця їх молекули розпадаються, вивільняючи атоми хлору. Ця речовина діє як дуже сильний каталізатор, розкладаючи молекули озону до кисню. Один атом хлору здатний розкласти 100 тис. молекул озону.

Під загрозою зникнення озонового шару керівники багатьох країн вирішили вжити енергійних заходів. У 1985 р. у Відні урядами більшості країн світу було підписано конвенцію по охороні атмо­сферного озону. Учасники конвенції взяли на себе зобов'язання до 2000 року зменшити на 50 % споживання фреонів, а потім і зовсім відмовитися від них, замінивши їх безпечними сполуками.

До чого може призвести зникнення озонового шару свідчать досліди, проведені в 70-х роках американськими військовими, які розробляли озонову зброю. Як повідомляла американська преса, над одним з ненаселених тихоокеанських атолів було запущено ракету, яка розпорошила в озоновому шарі спеціальний реагент, що повністю зв'язав озон, утворивши над цим острівцем діру, що існувала кілька годин. Кілька годин поверхня острова опромінювалася смертельною УФ-радіацією. В результаті на острові загинуло все живе: рослини, тварини, бактерії тощо. Залишилося кілька черепах, тіло яких захищене товстим панциром, проте їх очі було випалені ультрафіолетом.

Значної шкоди озоновому шару завдають також польоти висотних літаків, у вихлопних газах яких є окиси азоту, а також запуски космічних апаратів, особливо таких, як американські «Спейс Шаттли», що працюють на твердому паливі й викидають особливо багато таких окисів. Підраховано, що 300 запусків «Спейс Шаттлів» підряд могли б повністю зруйнувати озоновий щит Землі.

Крім озону, що є в стратосфері, в приземному шарі повітря Землі подекуди зареєстровано підвищений вміст озону. Його джерелом є вихлопні гази автомобілів, особливо тих, у яких погано відрегульовані двигуни. В поєднанні з певними атмосферними умовами (відсутність вітру тощо) у великих містах, таких як Токіо, Мехіко, Лос-Анджелес, утворюється фотохімічний смог.

КИСЛОТНІ ДОЩІ

Окиси сірки й азоту, що потрапляють у атмосферу внаслідок роботи ТЕС і автомобільних двигунів, сполучаючись з атмосферною вологою, утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами. Ці дощі мають шкідливу дію на фактори навколишнього середовища:

врожайність багатьох сільськогосподарських культур знижується на 3—8 % внаслідок ушкодження листя кислотами;

кислі опади спричинюють вимивання з ґрунту кальцію, калію й магнію, що викликає деградацію фауни та флори;

деградують і гинуть ліси (особливо вразливими до дії кислотних дощів виявилися кедр, бук і тис);

отруюється вода озер і ставків, у яких гине риба (в першу чергу ціни; види — лосось, форель тощо) і численні види комах;

зникнення комах у водоймах призводить до щезання птахів і тварин, які ними живляться;

зникнення лісів у гірських районах (Карпати) зумовлює збільшення кількості гірських зсувів і селів;

різко прискорюється руйнування пам'ятників архітектури, житлових будинків, особливо тих, що оздоблені мармуром, вапняком;

вдихання людьми повітря, забрудненого кислотним туманом, спричинює захворювання дихальних шляхів, подразнення очей тощо.

Взимку поблизу ТЕС, металургійних заводів тощо інколи випадає також кислотний сніг. Він є ще більш шкідливим, ніж кислотний дощ. Райони, де випадає такий сніг, одержують одразу чотирьох-п'ятимісячну дозу забруднення, а під час танення навесні відбувається процес концентрації шкідливих речовин, тому тала вода інколи містить вдесятеро більше кислот, ніж сніг.

Деякі країни вже нині відчувають шкідливу дію кислотних дощів. Так, за даними екологів, у Швейцарії від кислотних дощів засихає третина лісів, 69 % оглянутих букових дерев у лісах Великобританії всихають з верхівок. У Швеції 18 тис. озер отруєно цими дощами, з них у 9 тис. риба вже частково вимерла, а в 4 тис. зникла зовсім. Великою загрозою є «інтернаціональний» характер цього забруднення, бо повітряні течії розносять кислотні тумани на тисячі кілометрів від місць їх виникнення. Ті ж, наприклад, шведські озера пошкодили кислотні дощі, які утворилися через викиди ТЕС і металургійних підприємств Великобританії. Пануючі в цьому районі західні вітри розносять отруту далеко від Британських островів — аж до Скандинавії. Кислотні дощі в Канаді принесені з США, в Україні — з Румунії, а в Румунії — з України тощо.

 

3. Основними й найбільш дієвими засобами боротьби з забрудненням атмосфери є економічні. В розвинутих країнах (Франції, Швеції, Швейцарії та ін.) існує сувора система штрафів, розмір яких залежить від кількості викинутих у повітря забруднювачів понад ГДВ, часу викиду тощо. Розгалужена система санітарних станцій і громадських організацій («зелених») пильно стежить за потенційно небезпечними виробництвами. В Швейцарії, наприклад, власник фабрики може одержати таке повідомлення: «Ваша фабрика забруднює повітря понад встановленої норми. Якщо Ви не встановите очисні фільтри й не ліквідуєте забруднення, наша екологічна організація розпочне в пресі кампанію проти Вашої продукції, в результаті чого Ваші збитки перевищать ті витрати, які Вам потрібні для встановлення системи очищення». Як правило, такі попередження діють дуже ефективно, тому що для будь-якої фірми ярлик забруднювача навколишнього середовища рівноцінний швидкому економічному краху.

Існують також організаційні, технологічні й інші методи боротьби з забрудненням атмосфери.

1. Зменшення кількості ТЕС за рахунок введення в дію більш потужних, забезпечених ефективними системами очищення й утилізації газових і пилових (аерозольних) відходів. Спостереження свідчать, що одна потужна ТЕС забруднює повітря набагато менше, ніж сотня котельних тієї ж сумарної потужності. Гази ТЕС очищаються в спеціальних установках — циклонах тощо. У деяких країнах не лише майже повністю очищають гази ТЕС від шкідливих домішок, але й одержують з цього економічну вигоду. Наприклад, Франція забезпечує свої потреби в сірчаній кислоті за рахунок утилізації газів ТЕС (родовищ сірки у Франції немає).

На деяких ТЕС налагоджено виробництво брикетів з уловленого пилу, які використовуються як будівельний матеріал.

Свого часу на Заході, а потім і в нас пропагувалася хибна ідея спорудження на ТЕС надвисоких (300—500 м) димових труб. Цей захід дійсно знижував забруднення повітря в околицях ТЕС, проте забруднювалися більш віддалені райони, причому шкода від забруднення зростала,, тому що аерозоль у верхніх шарах атмосфери утримується дуже довго (роками) й випадає в районах, дуже далеких від забруднювача.

2. Очистка мінерального палива від піриту (сірчаного колчедану) до його надходження в топки ТЕС. Цей захід стає дедалі необхіднішим у зв'язку з тим, що якість вугілля, яке використовується на ТЕС, з року в рік погіршується (багатозольне, з підвищеним вмістом піриту). Ефективне очищення вугілля від піриту зменшує вміст сірчаних окисів у димах ТЕС на 98—99 %.

3. Заміна вугілля та мазуту на ТЕС екологічно чистішим газовим паливом; ТЕС, що працюють на природному газі, крім СО₂, не викидають у повітря інших забруднювачів.

4. Регулювання двигунів внутрішнього згорання в автомобілях, установка на них спеціальних каталізаторів для допалювання пального, заміна етильованого бензину на екологічно менш шкідливий, впровадження електронних систем для регулювання надходження пального.

5. Збільшення обсягів озеленення міст і селищ.

6. Правильне планування розташування житлових і промислових районів у містах. Вони мають знаходитися якомога далі одне від одного, а між ними обов'язково повинні створюватися зони зелених насаджень.

7. Використання під час будівництва звукопоглинаючих матеріалів.

8. Ізоляція джерел шуму кожухами, ковпаками, застосування пристроїв, які зменшують шуми, та глушників (особливо електронних).

9. Застосування на особливо шумних виробництвах засобів індивідуального захисту (навушників, антивібраційного взуття тощо).

Лекція 12. Екологічні проблеми водного середовища.

„Річки треба вважати найважливішою державною цінністю. Тільки так можна вберегти Радість, яку нам дають води, що течуть, і можливість у будь-яку хвилину втамувати спрагу. Адже немає на Землі напою кращого, ніж склянка холодної чистої води.

                                                                   В. М. П’єскою

План

1. Водні ресурси планети.

2. Споживання прісної води.

3. Забруднення води.

4. Охорона вод світового океану.

1. Гідросфера, або водяна оболонка Землі, — це її мо ря й океани, крижані шапки приполярних районів, річки, озера й підземні води. Запаси води на Землі величезні — 1,46-10⁹ км³ (0,025 % її маси). Але це переважно гірко-солона морська вода, непридатна для пиття й технологічного використання. Прісна вода становить усього 2 % її загальної кількості на планеті, причому 85 % її зосереджено в льодовикових щитах Гренландії та Антарктиди, айсбергах і гірських льодовиках. І лише 1 % прісної води містять річки, озера й підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб.

Космонавти кажуть, що коли дивитися на Землю з висоти космічної орбіти, то око розрізняє переважно два кольори: білий колір хмар і крижаних полярних шапок і блакитний колір Світового океану, що вкриває 71 % поверхні нашої планети; морська вода — найпоширеніша на Землі речовина.

Вода, як елемент глобальної екосистеми, виконує дуже важливі функції:

• вода — це основна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70 % складається з води, а деякі організми, такі як медуза або огірок, на 98—99 %);

• з участю води здійснюються численні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);

• води Світового океану — основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й «кухня» погоди для всієї планети;

• вода — один із найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством (сьогодні води використовується в тисячі разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозія, карст тощо), в перенесенні хімічних речовин, у тому числі й забруднювачів довкілля.

Для багатьох організмів вода — це середовище їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад плазми крові людини: містить ті самі хімічні елементи й приблизно в тих самих пропорціях. Це один із доказів того, що предки людини, як і решти ссавців, колись жили в морі.

Солоність океанічних вод становить 35 ‰(тобто в 1 л води міститься 35 г солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі — 260 ‰ (людина вільно лежить на поверхні цієї води, не занурюючись в неї); в Чорному морі солоність води становить 18 ‰, в Азовському — 12 ‰.

Підземні води за своїм хімічним складом дуже різноманітні: від прісних, що використовуються для пиття й водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи із солоністю 600 ‰ деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості.

Основне джерело водопостачання для людини — річковий стік. Перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською повноводою річкою Амазонкою.

Значну проблему для людства становить нерівномірний розподіл річкового стоку по поверхні Землі. Наприклад, Китай готується здійснити найграндіозніший проект століття — повернути великі річки Хуанхе, Янцзи, Хай і Гуай на північ для забезпечення посушливих північних провінцій, у тому числі району Пекіна, водою. Проект розраховано на 50 років. Усі річки планується сполучити каналами, загальна довжина яких перевищить 1000 км. Об'єм води, що перекидатиметься з півдня на північ, — 48 млрдм³/рік. Вартість першого етапу робіт (10 років) оцінюється в 19млрд доларів США. Вартість усього проекту поки що неможливо оцінити. Фахівці-екологи вважають, що реалізація цього задуму спричинить екологічні лиха й негативні зміни екосистем регіонального масштабу. Проте, на жаль, економічні фактори сьогодні переважають.

Річковий стік України становить у середньому 83,5млрд м³ а в посушливі роки зменшується до 48,8млрд м³. Він розподіляється по території нашої держави нерівномірно: 70 % стоку припадає на Північно-Західний економічний район, де мешкає лише 40 % населення. А на Донецько-Придніпровський і Південний економічні райони, де живе 60 % населення й зосереджені найбільш водоємкі галузі господарства, припадає тільки 30 % стоку. У зв'язку з цим у багатьох районах півдня України відчувається гострий дефіцит води, для ліквідації якого доводиться пе­рекидати її каналами, будувати водосховища тощо.

Головне джерело води для України — річка Дніпро. Крім того, потреби у воді забезпечуються річками Дунай, Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут та ін. Стан води й повноводність цих артерій залежать в основному від стану їхніх приток — малих річок, яких в Україні налічується близько 63 тис. їхня роль величезна: досить згадати, що 90 % населених пунктів нашої країни розташовані саме в долинах малих річок і користуються їхньою водою. Однак стан малих річок України сьогодні викликає велику тривогу. За даними Держводгоспу, протягом другої половини XX ст. в Україні зникло близько 5 тис. малих водотоків. Це невідворотно веде до деградації великих річок, тому проблема їх збереження та оздоровлення — одна з найгостріших для нашої держави.

Спроби припинити гідротехнічними засобами процес зменшення стоку малих річок не дали очікуваних результатів. Через активне зарегулювання русел річок унаслідок створення водойм, гідротехнічне будівництво та меліоративні заходи на водозборі, обвалування й спрямлення русел, сільськогосподарське використання та урбанізацію заплав, заміну болотних екосистем штучними сільськогосподарськими моноценозами, постійне необоротне використання вод більшість річкових ландшафтів України опинилися в стані екологічної кризи.

В умовах непорушених ландшафтів поверхневий стік практично не несе в річки забруднень. Саме природні ландшафти, завдяки фільтраційним здатностям природних біоценозів, раніше були ідеальним фільтром. Нині в Україні природні ландшафти або знищені, або перебувають на різних стадіях деградації. А водоохоронні зони, якщо вони є взагалі, зведено до вузьких берегових лісопосадок, які не виконують належним чином функції фільтра-торів стоків.

Підземні води України мають не менше значення для забезпечення водою населення: близько 70 % жителів сіл і селищ міського типу задовольняють свої потреби в питній воді за рахунок ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловин). Стан підземних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями вони забруднюються стоками промислових підприємств, тваринницьких комплексів тощо. В деяких промислових районах (Донбас, Кривбас) розробка шахт і кар'єрів негативно впливає на якість і запаси підземних вод. У результаті багат