Екологічні проблеми літосфери.

Однією з умов стійкого розвитку людства є збереження родючих грунтів під землеробськими угіддями, пасовищами та лісами. При неправильній експлуатації ці землі руйнуються або повністю знищуються внаслідок ерозійних процесів, засолення, забруднення промисловими відходами та гірничопромисловими розробками.

Основні види впливів на грунти:

· Розорювання

· Перевипасання

· Зниження лісистості

· Зрошення

· Меліорація

Основні негативні наслідки впливу на грунти

· Ерозія

· Забруднення

· Підкислення

· Заболочування

· спустелювання

Розрізняють ерозію грунтів геологічну і прискорену. Перша є природним процесом, який відбувається поза впливом людини, під дією вітру і води. Швидкість руйнування грунту геологічною ерозією не перевищує темпів формування грунтового шару. Інша справа прискорена ерозія, яка є результатом діяльності людей: неправильного ведення землеробства, лісового господарства і навіть тваринництва, не кажучи вже про будівництво, промисловість транспорт, прокладання доріг тощо, коли порушується цілісність поверхні грунту, її дерновий захист, виникають борозни, канави, а за ними і яри.

Головними забруднювачами грунтів є метали та їх сполуки, радіоактивні речовини, добрива та пестициди. Виділяють наступні джерела забруднення грунтів:

— житлові будинки та побутові підприємства. У числі забруднюючих речовин переважає побутове сміття, харчові відходи, фекалії, будівельне сміття, відходи опалювальних систем, сміття громадських закладів (лікарень, їдалень, готелів, магазинів того).

— промислові підприємства. У твердих і рідких промислових відходах постійно присутні ті речовини, які здатні спричиняти токсичний вплив на живі організми та їх угруповання.,

— теплоенергетика. Окрім утворення значних кількостей шлаків при спалюванні кам'яного вугілля в атмосферу потрапляє багато сажі, оксидів сірки, які у кінці-кінців надходять у грунт. Атомні електростанції своїми забруднювачами сприяють включенню у місцеві кругообіги радіонуклідів, які потім включаються у великий геохімічний кругообіг речовин.

— сільське господарство. Добрива та отрутохімікати, які застосовують­ся у сільськогосподарському та лісовому господарстві для захисту рослин від шкідників, хвороб та бур'янів.

—транспорт. При роботі двигунів внутрішнього згорання інтенсивно виділяються оксиди азоту, свинець, вуглеводні та інші речовини, які осідають на поверхні грунту або поглинаються рослинами. В останньому випадку ці речовини також надходять до грунту, залучаються у природні кругообіги, які пов'язані з харчовими ланцюгами.

Самоочищення грунтів практично не відбувається, або відбувається дуже повільно. Токсичні речовини накопичуються, що сприяє поступовим змінам хімічного складу грунту, порушенню єдності геохімічного середовиша та живих організмів. З грунту токсичні речовини можуть надходити до орган­ізму рослин, тварин та людей і викликати небажані наслідки.

У грунтах накопичуються метали, наприклад, залізо, ртуть, свинець, мідь тощо. Ртуть потрапляє у грунт з пестицидами та промисловими відходами. Сумарні неконтрольовані викиди ртуті складають 4-5 тис. т щороку, а з кожної тонни добутого свинцю до 25 кг розсіюється у довкіллі. Значні кількості свинцю викидаються у атмосфері з вихлопними газами автомобілів. У кінцевому результаті сполуки свинцю з опадами потрапля­ють у грунти і водойми. У промислових районах вміст свинцю у грунтах у 25-27 разів вищий, ніж у сільськогосподарських.

Вплив на біосферу окремих галузей людської діяльності

Енергетика

Джерела енергії, які використовує людство, поділяються на відновлювані — енергія Сонця, вітру, морських припливів, гідроенергія річок, внутрішнього тепла Землі — й невідновлювані — викопне мінеральне паливо та ядерна енергія. Перші не порушують теплового балансу Землі, оскільки під час їх використання відбувається лише перетворення одних видів енергії на інші (скажімо, енергія Сонця перетворюється спочатку на електроенергію й тільки потім переходить у тепло). Зате використання других спричинює додаткове нагрівання атмосфери й гідросфери. Це небезпечно, бо може призвести до зміни рівня води у Світовому океані, що, своєю чергою, змінить співвідношення площі суші й водного дзеркала, вплине на клімат Землі, на тваринний і рослинний світ.

Отже, є теплова межа, яку людство не повинне переступати, інакше це матиме для нього катастрофічні наслідки. Якщо темпи збільшення виробництва енергії запишаються такими самими, то теплової межі буде досягнуто приблизно в середині XXI ст. А людство ще й нарощує темпи, і нині 70 % усієї енергії воно отримує за рахунок спалювання вугілля, нафти й газу плюс 7 % — за рахунок роботи атомних електростанцій.

Якщо мінеральне паливо й далі спалюватиметься сьогоднішніми темпами, то, за розрахунками, всі його запаси будуть вичерпані через 130 років. Необхідно наголосити, що спалювання мінеральної сировини — вкрай нераціональний спосіб використання природних ресурсів. Нафта, наприклад, — дуже цінна сировина для хімічного синтезу (сьогодні з неї отримують безліч потрібних матеріалів — синтетичні тканини й каучук, пластмаси, добрива, фарби й тисячі інших).

Спалювання мінерального палива супроводжується сильними забрудненнями довкілля. Забруднення атмосфери газовими й пиловими викидами. Під час спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також у двигунах внутрішнього згоряння виділяється вуглекислий газ, концентрація якого в атмосфері збільшується приблизно на 0,25 % за рік. Це спричинює розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту. З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидаються також оксиди сірки й азоту, внаслідок чого випадають кислотні дощі. Атмосфера забруднюється й дрібними твердими частинками золи, шлаку, не повністю згорілого палива (сажа).

Вплив на довкілля АЕС. За даними Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ), у 26 країнах світу експлуатується 416 ядерних енергоблоків, які виробляють близько 16 % усієї електроенергії

Паливний енергетичний цикл АЕС передбачає видобування уранової руди й вилучення з неї урану, переробку цієї сировини на ядерне паливо (збагачення урану), використання палива в ядерних реакторах, хімічну регенерацію відпрацьованого палива, обробку й поховання радіоактивних відходів. Усі ці операції супроводжуються небезпечним радіоактивним забрудненням природного середовища. Однією з основних проблем, пов'язаних із використанням атомної енергії, є поховання ядерних відходів. Жоден із запропонованих методів зберігання радіоактивних відходів нині не є задовільним Через 25—30 років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, місткості, приміщення, транспортні засоби й т. д. стають настільки радіоактивними, що їх необхідно демонтувати й поховати на сотні років. А для поховання лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.

Вплив на довкілля ГЕС. У наш час ГЕС виробляють близько 20 % електроенергії у світі. Деякі країни з гірським рельєфом і швидкими річками (Норвегія, Таджикистан, Киргизстан) свої потреби в електроенергії задовольняють переважно за рахунок ГЕС. Порівняно з ТЕС і АЕС гідроелектростанції мають низку переваг:

– вони зовсім не забруднюють атмосферу;

– поліпшують умови роботи річкового транспорту;

– працюючи в парі з ТЕС, беруть на себе навантаження під час максимального (пікового) споживання електроенергії;

– агрегати ГЕС уводяться в дію дуже швидко, на відміну від агрегатів ТЕС, яким потрібно кілька годин для розігрівання й виходу на робочий режим (або ж треба утримувати один з агрегатів ТЕС у «гарячому» режимі, витрачаючи дефіцитне паливо).

Разом із тим ГЕС, особливо ті з них, що побудовані на рівнинних річках, завдають шкоди довкіллю. Це затоплення великої кількості родючих земель, порушення рівня ґрунтових вод, заболочування, ерозія берегів, застійні явища у водосховищах

 

Альтернативні джерела енергії — це енергія вітру, морів та океанів, внутрішнього тепла Землі, Сонця.

– Енергія вітру. Можливості використання енергії вітру в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітроелектричних двигунів швидкість вітру в середньому за рік має бути не меншою ніж 4—5 м/с, а краще, коли вона становить 6—8 м/с. В Україні до таких зон належать узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

– Енергія морів та океанів. Світовий океан містить колосальні запаси енергії. По-перше, це енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, яка виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів води. По-друге, це енергія тяжіння Місяця й Сонця, що спричинює морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал іще дуже мало.

– Енергія внутрішнього тепла Землі (геотермальна енергія). З глибиною підвищується температура в земній корі (в середньому на 30 °С на 1 км, а у вулканічних районах — набагато швидше). За оцінками геологів, до глибин 7—10 км загальна кількість теплоти в 5000 разів перевищує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі. Теоретично лише 1 % цього тепла достатньо, аби забезпечити людство енергією на найближчі 4000 років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. У разі споживання геотермальної енергії постає проблема відпрацьованих підземних вод. Вони сильно мінералізовані, і їх не можна спускати у водостоки. Тому відпрацьовані води знову закачують у підземні горизонти для повторного використання. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій та деякі інші елементи.

– Енергія Сонця. Сонце — найпотужніше джерело екологічно чистої енергії, і людство має зосередити свої зусилля на розробці методів її утилізації. Основна перешкода полягає в розсіяності сонячної енергії: на широтах України, наприклад, на кожний квадратний метр поверхні за рік надходить лише близько 1900 кВт сонячної енергії. Для добування електроенергії від Сонця застосовується кілька методів, найперспективніший з яких полягає в безпосередньому перетворенні сонячного випромінювання на електрику за допомогою напівпровідникових фотоелектричних генераторів (сонячних батарей). ККД найсучасніших їх типів сьогодні становить 25—30 %. Через високу вартість такі батареї поки що використовуються мало.

Промисловість

Серед промислових підприємств найбільше забруднюють довкілля гірничо-металургійні. Найбільшої шкоди ці підприємства завдають повітряному басейнові, спричинюючи появу кислотних дощів, земельним ресурсам через утворення кар'єрів, відвалів-шламонагромаджувачів і т. п. а крім того, відбувається сильне теплове забруднення середовища Дуже забруднюють атмосферу також нафтохімічні комбінати, а хімічні й целюлозно-паперові отруюють і повітря, і воду. За висновками «Національної доповіді про стан навколишнього природного середовища в Україні в 2000 році», до екологічно найнебезпечніших об'єктів належать АЕС, водойми, нафто-, газо- та аміакопроводи, підприємства з виробництва та використання хлору, металургійні, хімічні комбінати, а також нагромаджувачі промислових і побутових (зокрема твердих) відходів.

Як альтернативу, здатну пом'якшити шкідливі наслідки суперіндустріалізації й відсунути в часі останню межу індустріального етапу розвитку людства, можна розглядати перехід до безвідходних виробництв, що ґрунтуються на замкнених циклах споживання води й повітря.

 

Сільське господарство

Основні небезпеки:

– Впровадження монокультур, збіднення генофонду

– Втрата родючих грунтів через порушення правил агротехніки (використання важких сільськогосподарських машин, непродумана меліорація, перевипас худоби тощо

– Перехімізація сільського господарства, використання великої кількості мінеральних дорбив та засобів боротьби із шкідникам (пестицидів хлороорганічного, фосфороорганічного та іншого складу)

Культурні рослини засвоюють усього близько 40 % хімічних поживних речовин, що містяться в мінеральних добривах. Решта ж 60 % вимивається з ґрунту й потрапляє у водойми, забруднюючи їх. Надмірне застосування мінеральних добрив, зокрема азотних, призводить до збільшення вмісту нітратів у продуктах харчування, а це небезпечно для здоров'я людини.

Величезна кількість речовин, які пропонує сучасна хімія сільському господарству, — мінеральні добрива, пестициди, антибіотики, гормони, стимулятори та інгібітори розвитку, кормові дріжджі й багато інших — урешті-решт потрапляють в організм людини й загрожують не лише нам, а й нашим нащадкам. До того ж комахи та інші шкідники сільського господарства швидко адаптуються до хімічних засобів боротьби з ними, з'являються різновиди шкідників, на які отрута вже не діє, тому доводиться збільшувати її дозу або застосовувати нові, ще отруйніші засоби.

Розуміючи, що подальше нарощування хімізації й так уже перехімізованого сільськогосподарського виробництва завело в глухий кут, деякі аграрні організації, фермери як на Заході, так і в нас стають на шлях так званого альтернативного сільського господарства. Його прихильники мають намір домогтися вирішення таких завдань:– «екологізації» й «біологізації» сучасного землеробства, тобто воно має стати нешкідливим для природного середовища й забезпечувати споживача чистими продуктами харчування;– розвитку землеробства на основі максимальної утилізації всіх відходів, що утворюються в господарстві;– підвищення рентабельності господарства, забезпечення його виживання. Суть альтернативного землеробства полягає в цілковитій або частковій відмові від синтетичних мінеральних добрив, пестицидів, регуляторів росту й харчових добавок. Комплекс агротехнічних прийомів базується на строгому дотриманні сівозмін, уведенні в них бобових культур для збагачення ґрунту азотом, застосуванні гною, компостів і сидератів, проведенні механічних культивацій і захисті рослин біологічними методами.

Прихильники альтернативного землеробства для підживлення рослин використовують тільки «натуральні» добрива: крім гною та компосту, ще й кістяне борошно, вапняк, розмелений до борошна базальт, глауконітовий пісок, золу водоростей, рибну емульсію тощо. Для боротьби зі шкідниками й хворобами також вдаються тільки до природних засобів — тютюновий пил, часник, піретрум, відвари кропиви, полину. Заохочується широке застосування біологічних методів боротьби зі шкідниками, зокрема за рахунок розведення комах, бактерій і вірусів — ворогів цих шкідників.

 

Транспорт

В наш час характеризується небаченими масштабами транспортних перевезень — як вантажних, так і пасажирських. Значна їх частина є безпосередньою складовою процесу виробництва — промислового й сільськогосподарського. Надзвичайна мобільність властива й людям: зростають швидкості й вантажопідйомність автомобілів, літаків, суден. Відповідно збільшуються й масштаби шкоди, якої вони завдають природі

Автомобілі є винуватцями 40 % забруднень атмосфери великих міст До цього часу в нас використовується переважно вкрай шкідливий етильований бензин, який забруднює повітря свинцем. Двигуни автомобілів часто бувають погано відрегульованими, тому в їхніх вихлопних газах міститься багато СО, сажі тощо.

Мережа автомобільних доріг і залізниць займає великі площі землі, яку можна було б використати раціональніше, скажімо, для вирощування сільськогосподарських культур або лісу.

Водне середовище дуже забруднюють великотоннажні вантажні судна, особливо нафтові танкери. Аварії таких танкерів уже призводили не до однієї екологічної катастрофи

Дорожні насипи часто є причиною підтоплення ґрунтовими водами й заболочування прилеглих ділянок. На дорогах гине багато диких тварин, які потрапляють під колеса машин, птахів, що зіштовхуються з ними в польоті..

Не можна не згадати про посилення негативного впливу на довкілля ще одного виду транспорту — трубопровідного

Незважаючи на високу міцність, ці могутні трубопроводи (діаметр труб — переважно понад 1 — 1,5 м, їхня товщина — 1,5— 2 см, тиск усередині — кілька атмосфер) із часом просідають (особливо — в зонах мерзлих або різнопородних тріщинуватих ґрунтів, під вагою й через різницю температур), тріскаються на стиках, кородують унаслідок підвищеної кислотності повітря чи несприятливих кліматичних умов. У місцях пошкодження труб на прилеглі території виливається велика кількість забруднювальних речовин, а оскільки це трапляється далеко від населених пунктів, у лісі, в горах, то через неможливість оперативно ліквідувати аварію шкода, завдана довкіллю, буває величезною. Газовикиди часто супроводжуються вибухами й пожежами, нафта нищить водні екосистеми й пернатих.

Екологічні катастрофи.

В історії Землі екологічні кризи неодноразово були наслідком виникнення різних природних ситуацій, раптових істотних змін умов існування, різких змін фізичних, хімічних чи біологічних факторів, як окремих, так і разом узятих, шо спричиняло погіршення стану або загибель окремих живих істот, популяцій і навіть цілих екосистем. Такі надзвичайні кризові екологічні ситуації називаються катастрофами. Залежно від причин виникнення катастрофи бувають природні й антропогенні, а залежно від розмірів заподіяної шкоди й кількості негативних наслідків, тобто від масштабів скоєного лиха, — локальні, регіональні чи глобальні. Своєю чергою, як природні, так і антропогенні катастрофи залежно від фактора-збудника поділяються на космічні, ендогенні, тектонічні, екзогенні, метеорологічні, хімічні, фізичні та ін.

Природні катастрофи спричиняються екзогенними й ендогенними факторами, тобто зовнішніми навколоземними або космічними та внутрішніми силами Землі, зумовленими процесами в її надрах. До зовнішніх сил природи, здатних призвести до катастрофічних наслідків для екосистем, належать: зміни магнітного, електричного, гравітаційного полів і радіаційного поясу, спричинені явищами, що відбуваються в космічному просторі (спалахи наднових зірок, проходження поблизу Землі великих космічних тіл); падіння на Землю великих метеоритів; урагани; повені; цунамі; сильні посухи; страшні зливи; зсуви; осипи; селі; обвали. Внутрішніми силами Землі викликаються надзвичайні екологічні ситуації: виверження вулканів; землетруси; переміщення велетенських мас гірських порід через утворення в земній корі великих розломів тощо.

Антропогенні катастрофи.

У XX ст., як і нині, виникнення більшості надзвичайних екологічних ситуацій — катастроф — пов'язане з людською діяльністю й, на жаль, вони дедалі частішають. Умовно їх поділяють на катастрофи хімічного, фізичного, інженерно-геологічного, мілітаристичного та комплексного характеру.

Перше місце серед них належить катастрофам, пов'язаним із військовою діяльністю, війнами, масштабними випробуваннями ядерної зброї та військовими навчаннями, випробуваннями хімічної й бактеріологічної зброї. Війни за всіх часів завдавали величезної шкоди довкіллю, сучасні ж війни — це справжні екологічні катастрофи. Не можна не нагадати й про тяжкі екологічні наслідки, пов'язані з випробуванням ядерної зброї та похованнями радіоактивних відходів.

Зросла кількість катастроф, пов'язаних із розвитком нафтовидобувної, нафтопереробної промисловості та атомної енергетики. Райони інтенсивного видобування нафти й газу (Перська та Мексиканська затоки, Північне море, Тюменський край, Каспійське море, інші регіони) сьогодні стали зонами екологічного лиха. Потенційну загрозу виникнення надзвичайних екологічних ситуацій становлять усі великі нафто- й газосховища, трубопроводи, склади всіляких хімічних речовин, особливо — отруйних (пестициди, кислоти, аміак тощо). Людство вже відчуло на собі наслідки аварій на таких об'єктах.

Будь-які широкомасштабні втручання в природні екосистеми також мають катастрофічні наслідки. Наприклад, унаслідок будівництва на великих річках гребель і водосховищ відбувається ось що:

– кардинально змінюється режим річкового стоку (в багато разів уповільнюється);

– змінюється тепловий режим;

– змінюється характер випадання опадів, розчинення солей, їх відкладення, біохімічних та інженерно-еологічних процесів;

– різко змінюються умови взаємозв'язку річкових і підземних вод у даному басейні, рівневий режим, фізичні й хімічні властивості поверхневих і зв'язаних з ними підземних вод;

– розвиваються процеси стагнації (гниття) й «цвітіння», застою, нагромадження всіх видів забруднювачів, що змиваються з водозборів і приносяться вітрами;

– вимирають ті види водяних організмів, зокрема риба, які потребують чистої води й міграції вздовж русла;

– гинуть заплави — найцінніші природні об'єкти

Те саме можна сказати й про широкомасштабні іригаційні роботи (осушування боліт на Поліссі, зрошення на півдні України), які призводять до деградації болотних екосистем, загибелі малих річок, зміни шляхів міграції перелітних птахів, зміни режимів та обсягів підземних вод, засолення ґрунтів.