Біосферні, природні заповідники, національні природні парки 5 страница
використання земель під пасовиська (худоба виїдає й витоптує слабкий трав'янистий покрив), вирубування на паливо нечисленних дерев і кущів. У результаті різко активізується деградація грунтів і територія спустелюється. Так, за останні 50 років площа пустелі Сахара збільшилася на 650 тис. км2. Спеціалісти ООН підрахували, що у світі кожної хвилини на безплідну пустелю перетворюється 44 га землі!
Ступінь спустелювання:
| помі |
| омірнии |
| дуже високий |
І високий
Рис. 3.7 Спустелювання материків
Ліс — надзвичайно важлива складова частина біосфери: це один із основних поглиначів вуглекислого газу й виробників кисню, постачальник дуже цінних матеріалів (деревини, сировини для хімічної промисловості, продуктів харчування тощо), поглинач пилових і газових забруднень атмосфери, захисник поверхні Землі від водної ерозії та суховіїв; це середовище життя багатьох звірів, птахів, комах; ліс має величезне оздоровче значення, оскільки деякі дерева — біла береза, сосна, ялиця та інші — продукують особливі леткі
166
речовини — фітонциди, які вбивають хвороботворні мікроби й роблять повітря цілющим;
• і, нарешті, ліс діє на людину заспокійливо, сприяє пробудженню в неї творчої наснаги, добрих, піднесених почуттів.
Ліс — це особливий, незмірно добрий і безконечно щедрий організм, який не просить нічого для підтримки свого існування й великодушно розсипає продукти власної життєдіяльності; він бере під захист усі живі істоти й пропонує затінок навіть лісорубові, який губить його.
С. Гаутама,основоположник буддизму
Відповідно до норм лісового законодавства, прийнятих більшістю країн, ліси поділяються на три групи:
1) ліси, що виконують водоохоронні (заборонні смуги по бере
гах річок, озер і т. д.), захисні (протиерозійні ліси, державні лісо
захисні смуги), санітарно-гігієнічні та оздоровчі (ліси заповідників
і національних парків) функції;
2) ліси захисного та обмежено експлуатаційного значення —
лісові масиви в густонаселених районах і місцевостях з обмеже
ними лісовими ресурсами;
3) ліси експлуатаційні — тайга, тропічні ліси.
У лісах першої та другої груп (а саме такі є на території України) забороняється заготівля деревини, тут допускаються лише так звані санітарні рубки, коли вирубуються тільки хворі й усохлі дерева. А взагалі в лісоводів є давнє добре правило: «Зрубав дерево — посади два нових!»
«Інші» землі поділяються на дві групи:
1) малопридатні для сільського господарства землі — пустелі,
гори, тундра, яри тощо; деякі з них можуть бути освоєні, але з
великими матеріальними й фінансовими затратами;
2) заселені й забудовані території, тобто такі, що вже не мож
на використати якось інакше.
■ Рекультивація порушених земель.У результаті господарської діяльності людини утворюються порушені землі, що втратили свою господарську цінність, а іноді навіть стали джерелом забруднення природного середовища. Найбільше порушують землю відкриті гірничі виробки (кар'єри). В Криворізькому регіоні, наприклад, великі площі колись родючої землі перетворено залізорудними кар'єрами на ділянки «місячного ландшафту», де
167
Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля
Гпа в а З
Геоекологія
не може зберегтися жодна рослина чи жити яка-небудь тварина. Землі порушуються також відвалами пустих порід, шлаків, звалищами сміття й побутових відходів поблизу великих міст.
Кар'єри, терикони, звалища, крім того, що вони займають великі площі земної поверхні, становлять джерело забруднення атмосфери й гідросфери: з них вітрами розноситься пил, деякі терикони димлять, викидаючи в повітря оксиди сірки; забруднені води з відвалів потрапляють у водоносні горизонти й водотоки. Через інтенсивне відкачування з шахт і кар'єрів підземних вод знижується їхній рівень на прилеглих територіях, інколи ж (поблизу великих кар'єрів) підземні води й зовсім щезають.
Згідно з чинним законодавством порушені землі мають бути відновлені рекультивацією. Зокрема, рекультивацію кар'єрів повинні здійснювати ті гірничодобувні підприємства, що їх створили.
Рекультиваційні роботи виконуються в два етапи: технічна рекультивація, потім біологічна.
У ході технічної рекультивації порушені землі готують для подальшого використання: планують їхню поверхню (найглибші частини кар'єрів засипають пустими породами, виположують їхні стінки); знімають, перевозять і складують у бурти родючий грунт (це роблять до початку проходки кар'єра); будують дороги, гідротехнічні й меліоративні споруди. Якщо відвальні породи містять шкідливі для рослин речовини (сульфіди, солі важких металів тощо), то на них після планування накладають шар нейтральної породи (глини, піску тощо). Після планування відвали мають пройти стабілізацію (один-два роки), коли під дією сили ваги й зволоження відвальні породи ущільнюються.
Біологічна рекультивація передбачає комплекс робіт для поліпшення фізичних та агрохімічних властивостей грунтів на рекультивованих землях (вапнування, піскування, внесення мінеральних добрив тощо). Знятий раніше родючий грунт, що зберігався в буртах, наноситься на поверхню спланованих і стабілізованих відвалів.
Розрізняють кілька видів рекультивації залежно від того, як саме передбачається використовувати порушені землі.
Сільськогосподарська рекультивація здійснюється в районах розвиненого сільського господарства, на великих за площею відвалах чи кар'єрах. Це найдорожчий вид рекультивації, бо до земель, де мають вирощуватися сільськогосподарські культури,
168
ставляться найвищі вимоги. Зокрема, кут нахилу місцевості не може перевищувати 3°.
Лісогосподарська рекультивація проводиться там, де є можливість відновити ділянки лісу з цінними сортами дерев. її вартість і вимоги до агрохімічних характеристик ґрунту нижчі, ніж за сільськогосподарської рекультивації.
Водогосподарська рекультивація стосується здебільшого тих кар'єрів, які після відпрацювання заповнюються ґрунтовими й дощовими водами. Такі штучні озера впорядковуються, в них запускається риба, їхні береги озеленюються тощо.
Рекреаційна (від лат. recreatio — відновлення сил, відпочинок) рекультивація виконується неподалік міст і великих населених пунктів з метою створення зон відпочинку. Здебільшого вона поєднується з водогосподарською й лісогосподарською рекультивацією (озера в кар'єрах упорядковують, на їхніх берегах споруджують пляжі, бази відпочинку, висаджують дерева, куші й т. д.).
Санітарно-гігієнічна рекультивація здійснюється для консервації порушених земель, припинення шкідливої дії кар'єрів, відвалів на природне середовище (скажімо, аби звалище не забруднювало повітря й підземні води), якщо з якихось причин використання порушених земель вважається недоцільним.
Будівельна рекультивація — це підготовка порушених земель під спорудження житлових будинків, спортивних майданчиків, промислових підприємств, складів і т. д. Кар'єри при цьому засипаються відвальними породами, їхні стінки виположуються, підводяться дороги, теплотраси, виконуються меліоративні роботи (дренаж тощо).
Ш Охорона земних надр.Надра Землі використовуються людиною з різною метою, зокрема для:
• видобування корисних копалин;
• зберігання рідких і газоподібних корисних копалин у природ
них і штучних сховищах;
• будівництва різних споруд, сховищ і навіть цілих заводів;
• прокладання транспортних комунікацій (метро, трубопроводи);
• поховання токсичних промислових і стічних вод.
Головний напрям використання надр — це, звичайно, видобування мінеральної сировини.
169
Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля
Глава З
Геоекологія
І
Серед численних видів діяльності людини є два, що мають особливе значення, оскільки від них залежить саме існування суспільства: це праця сільського трудівника, фермера, котрий виробляє продукти харчування, та праця гірника, шахтаря, який видобуває з надр Землі енергетичну й мінеральну сировину, без чого неможливе функціонування всіх інших галузей господарства. При цьому, якщо збільшення виробництва продуктів харчування прямо пропорційне зростанню чисельності населення, то підвищення енергоємності й матеріаломісткості сучасного виробництва набагато випереджає його. Як свідчать статистичні дані, при збільшенні населення в 4,5 раза потреба в енергії зростає у 12 разів, а матеріалів, що видобуваються з надр Землі, — в 9 разів.
Заданими ООН, сьогодні з надр Землі щорічно видобувається близько 20 млрд т корисних копалин. При цьому разом із корисними копалинами з надр на поверхню піднімається ще більше пустих порід (за оцінками, 150 млрд т щороку). Всього ж, як вважають учені, за всю історію людства, починаючи від бронзового віку, було виплавлено 16 млрд т різних металів, у тому числі впродовж останніх 45 років — 11 млрд т.
• Від середини XVI до середини XX ст. споживання людством заліза зрос
ло в 5 тис. разів, і темпи його видобування подвоюються кожні 10 років.
* Приріст видобутку урану: 1980 р. — 40—50 тис. т; 1985 р. — 85—
100 тис. т; 2000 р. — 800 тис. т.
За сучасної технології видобування й переробки корисних копалин лише 1—5 % речовини, що добувається з надр, використовується у вигляді продукції, вся решта йде у відвали й відходи.
На скільки ж років людству вистачить земних запасів корисних копалин і які вони, ці запаси? За даними науки геохімії, у верхній десятикілометровій товщі літосфери 99 % її маси становлять 12 хімічних елементів: О, Si, АІ, Fe, Са, Na, К, Mg, Н, Ті, С і СІ. Решта елементів містяться в дуже невеликих кількостях. Тим часом людство використовує всі елементи таблиці Менделєєва, але в різних кількостях. За останні десятиліття величезного значення для економіки всіх країн набули нафта, газ, алюміній, титан, хром, нікель, кобальт, уран, манган, свинець та олово. Міжнародні експерти вважають, що за таких темпів споживання, які характерні зараз для найрозвиненішої країни світу — США, розвідані запаси цих корисних копалин на материках будуть вичерпані за кілька десятиліть (деяких — за одне-два століття).
170
» За даними ООН, ресурси 18 економічно найважливіших мінералів опинилися на межі цілковитого вичерпання, навіть за умови введення рециклічності й відновлення. Серед них — золото, срібло, ртуть, свинець, сірка, олово, цинк, вольфрам.
Щоправда, слід ураховувати й додаткові фактори.
• Не всі ще родовища корисних копалин відкрито й узято на
облік. Особливо це стосується шарів літосфери глибше за 3—4 км,
вивчених дуже погано. Крім того, величезні запаси мінералів
містить Світовий океан. Тут є родовища нафти й газу, залізоман-
ганові й фосфоритові конкреції, розсипні родовища золота, пла
тини, алмазів, рідкісних металів тощо. Сьогодні ці багатства
використовуються дуже мало.
• У зв'язку з вичерпанням багатьох родовищ у деяких випад
ках стає економічно вигідним переробляти так звані некондиційні
руди — з низьким умістом корисних компонентів, які раніше
йшли у відвали.
• Так, до Другої світової війни в Криворізькому залізорудно
му районі залізо добувалося з руд, що містили не менше ніж 50 %
цього елемента, бідніші руди йшли у відвали. Після війни кон
диційними стали вважатися руди з умістом 46 % заліза. Тому
стало економічно вигідним переробляти відвали, яких тут нагро
мадилася величезна кількість.
• Інший приклад. У США є великі запаси бітумінозних
пісковиків, з яких можна добувати нафту. Але за нинішніх цін на
нафту на міжнародному ринку добування її з пісковиків еконо
мічно нерентабельне. «Нафтова криза», що вибухнула в 70-ті ро
ки XX ст., змусила вчених США впритул заходитися розробляти
технологію добування палива з бітумінозних пісковиків. Було
вкладено великі кошти в наукові дослідження, в результаті чого
собівартість нафти, що добувається таким способом, удалося зни
зити в кілька разів. Нафта зі звичайних родовищ дедалі дорожчає,
й у разі збільшення її собівартості вдвоє, порівняно з цінами
1990 p., стане економічно вигідно добувати її з пісковиків.
• Великі можливості економії та раціонального використання
ресурсів криють у собі й родовища, які розробляються сьогодні у
світі. Йдеться передусім про зниження кількісних і якісних втрат
корисних копалин під час їх видобування. Кількісні втрати зумов
лені тим, що частина руди чи вугілля залишається під землею —
171
Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля
Гпава З
Геоекологія
в ділянках між блоками й між шахтами, в так званих охоронних ціликах (стсвпах породи, не вилученої в процесі розробки для запобігання обвалам покрівлі). Якісні втрати спричинюються тим, що під час видобування корисної копалини частина руди змішується з пустими породами, в результаті чого вміст металу в руді виявляється нижчим, зростає зольність вугілля тощо.
У разі видобування корисних копалин відкритим способом (кар'єрами) втрати значно менші (10—12 %), ніж при підземному, шахтному способі (30—40 %). Однак не кожне родовище можна розробляти відкритим способом, а крім того, при цьому виникають інші порушення природного середовища. Чималу економію ресурсів дає застосування новітніх технологій видобування корисних копалин: свердловинного гідродобування й вилуговування, підземного виплавляння сірки, газифікації вугілля в надрах та ін. Дуже перспективними вважаються мікробіологічні методи добування корисних копалин: виведено такі штами бактерій, які, розкладаючи сульфіди та інші сполуки металів із дуже бідних руд, переводять їх у розчинну у воді форму, звідки вони після цього можуть бути вилучені економічно вигідним способом (так тепер добувають Zn, Мп, Аи, Ві, U, Sb, Li і Ge).
• Важливий напрям економії мінеральної сировини — використання вторинних ресурсів. Наукові розрахунки свідчать, що повторно можна використовувати майже 70 % основних металів. Сьогодні ж промисловість економічно розвинених країн використовує в кращому разі лише 30—40 % міді, заліза та інших металів, решта безповоротно втрачається, нагромаджується у звалищах, розсіюється, забруднюючи біосферу. Слід урахувати, що для добування сировини із вторинних ресурсів потрібно набагато менше затрат, у тому числі й енергетичних, ніж для видобування тієї ж сировини з первинних руд. Наприклад, у разі добування скла переплавлянням битих скляних виробів, пляшок тощо витрати електроенергії вчетверо менші, ніж при добуванні його з піску, поташу та ін. Переробка вторинних ресурсів дає прибуток. ♦ Так, американські підприємства переробляють старі пластикові пляшки від напоїв у все що завгодно — від стовпчиків для огорож до теплих прокладок у зимові куртки. ♦ Гори спрацьованих автомобільних шин перетворюються на паси для вентиляторів, на автодеталі й навіть на нові шини. ♦ Алюміній, добутий зі старих банок від пива, виявляється вдвоє дешевшим від алюмінію, який виплавляється з бокситів. ♦ Близько 70 % газет,
172
що виходять у США, друкуються на папері, виготовленому зі старих газет.
• Дедалі ширше в господарстві починають використовуватися замінники дефіцитних ресурсів. ♦ Так, у машинобудуванні 1 т полімерних матеріалів може замінити 3 т дефіцитної бронзи. ♦ Полімерами замінюють свинець, мідь, олово та інші гостродефіцитні метали. ♦> Важкі багатотонні опори для верстатів-велетнів, які раніше виготовлялися з чавуну, сьогодні з успіхом замінюють бетонними. ♦ Застосування нових конструкційних матеріалів — композитів — дало змогу конструкторам найбільшого в світі українського літака «Мрія» знизити його масу на 3 т, а це забезпечує за період експлуатації кожної такої машини економію 18 тис. т (!) дефіцитного авіаційного палива.
Взагалі у світі спостерігається тенденція до зменшення обсягів використання природних ресурсів. Металургійні гіганти типу тих, що досі діють в Україні, поглинаючи мільйони тонн руди, коксу й випускаючи мільйони тонн низькоякісного чавуну і сталі, є вчорашнім днем промисловості. Економіка найрозвиненіших країн світу дедалі більше базується на малотоннажному виробництві, а основними галузями стають складне сучасне машинобудування, електроніка, обчислювальна техніка. Тому одним із головних завдань, що постають перед нашою молодою державою, є докорінна перебудова структури промисловості, а саме — зменшення частки важкої індустрії й військово-промислового комплексу та збільшення частки виробництва наукоємкоі продукції й товарів народного споживання. Це істотно знизить енергоємність і матеріаломісткість виробництва, послабить залежність України від зовнішніх поставок ресурсів, передусім паливно-енергетичних, і, нарешті, поліпшить екологічну обстановку в країні (відомо, як забруднюють природу старі промислові гіганти).
Зменшення обсягів видобутку мінеральних ресурсів із надр Землі досягається також їх комплексним використанням. Практично всі родовища твердих корисних копалин комплексні, тобто, крім основного компонента, містять цілу низку супутніх. Так, поліметалічні руди, крім основних металів (Cu, Pb і Ni), містять іще Аи, Ag, Pt, Sn, W, Mo, Co, As, Fe, Ba, Cd, Se, Те, In, Re та ін. Іноді супутні корисні компоненти виявляються ціннішими за
основні.
Більшість залізних руд також є багатокомпонентними. Це стосується, наприклад, залізних руд нашого Криворіжжя, які, крім
173
Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля
Fe, містять також V, Cu, Co, Ni, Ge, P, S, В, Та, Nb і Zr. He всі ці компоненти сьогодні вилучаються з криворізьких руд, хоча спеціальні технології у світі напрацьовані.
Значно порушують земну поверхню гірничі розробки — шахти, кар'єри, свердловини. Підземні розробки спричинюють утворення порожнин і тріщин у гірських породах, просідання ґрунту, обвали та зсуви порід, осушення водоносних горизонтів. Із гірських порід виділяються шкідливі гази (метан, сірководень), трапляються раптові прориви підземних вод, явища так званого «гірського удару» й т. д. Проходка кар'єрів супроводжується великими штучними пониженнями рельєфу, по краях кар'єрів розвиваються зсуви та обвали, в районах кар'єрів і шахт істотно знижується рівень підземних вод. Навколо родовищ, які розробляються, утворюються відвали пустих порід, терикони, що займають великі площі родючих земель. Поверхневі водотоки забруднюються мінералізованими водами, які відкачуються із шахтних горизонтів.
Відомі способи якщо не запобігання цим екологічним порушенням, то принаймні пом'якшення їхніх негативних наслідків. Головним напрямом тут має стати якнайширше впровадження маловідходних або (в ідеалі) безвідходних технологій. Суть їх полягає в тому, що з надр Землі слід брати якомога менше, а з того, що взято, вилучати якомога більше корисних компонентів.
| Глава З |
Геоекологія
14. Назвіть основні джерела забруд
нення водойм.
15. 
Що таке самоочищення води?
16. Що таке замкнений цикл водопоста
чання?
17. Як здійснюється очищення забруд
нених вод? Чи можна сучасними
методами очистити забруднену
воду на 100%?
18. Чому нафта й нафтопродукти вва
жаються одними з напнебезпечні-
ших забруднювачів Світового океану?
19. Які функції літосфери як елемента
глобальної екосистеми?
20. До яких наслідків призводять ерозія
й засолення ґрунтів?
21. Які основні причини спустелювання?
22. Яке значення для біосфери має ліс?
23. Запропонуйте варіанти рекульти
вації великого кар'єру.
24. Які є можливості економії й ра
ціонального використання природ
них ресурсів?
Контрольні запитання й завдання
1. Які основні риси екологічної системи
«Земля»?
2. Наведіть приклади речовинних,
енергетичних та інформаційних
зв'язків у живій природі.
3. Проаналізуйте кругообіг речовин у
невеличкому озері.
4. Які антропогенні забруднювачі по
вітря найнебезпечніші й чому?
5. Які основні причини парникового
ефекту? Чому він небезпечний для
людини?
6. Як відбувається руйнування озоно
вого шару?
7. Як утворюються кислотні дощі?
Якої шкоди вони завдають природі?
8. Що таке «ядерна ніч» і «ядерна
зима»?
9. Які є методи боротьби із забруднен
нями атмосфери?
10. Як можна зменшити забруднення ат
мосфери автомобільними викидами?
11. Які функції води як елемента гло
бальної екосистеми?
12. Розкажіть про основні джерела води
в Україні.
13. Що таке поворотні води й чому вони
небезпечні для водойм?
| ГЛАВА |
ТЕХНОЕКОЛОГІЯ
Силау того, хто знає.
А. Парікчай,
індійський філософ
| §4.1. |
Основні техногенні забруднювачі й методи їх контролю
У світі широко використовується близько 60 тис. хімічних речовин, та лише кілька сотень із них досить повно досліджено.
З доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)
Гостина біосфери, охоплена впливом діяльності Ілюдини, її технічних засобів, об'єктів, які працюють або споруджуються, називається техносферою. Вона почала формуватись у XVIII—XIX ст. водночас із бурхливим розвитком науки та техніки й до другої половини XX ст. стала силою планетарного масштабу. Це пов'язано з активізацією діяльності людини й появою нових факторів негативного впливу на природу: розвиток атомної енергетики, розробка нових видів озброєнь, хімізація сільського господарства, подальший розвиток усіх видів транспорту, гірничодобувної, металургійної промисловості, машинобудування та освоєння космічного простору. В результаті збільшилося забруднення всіх компонентів довкілля — повітря, води, ґрунтів, продуктів харчування. В біосфері почалися проце-
176
| Глава 4 |
Техноекологія
си міграції речовин, спричинені виробничою діяльністю людини, утворився третій вид кругообігу речовин у природі (крім геологічного й біологічного) — технологічний. Виникла необхідність детально вивчати, класифікувати різні техногенні забруднення довкілля, передбачати їх, уміти запобігати їм, зменшувати, нейтралізувати, нарешті, боротися з наслідками різних негативних дій людини на природу. Це зумовило розвиток багатьох нових напрямів у сфері прикладної екології, які узагальнено називають «техноекологією».
Ш Основні техногенні забруднювачі природного середовища—
це різні гази, газоподібні речовини, аерозолі, пил, які викидаються в атмосферу об'єктами енергетики, промисловості й транспорту, радіоактивні, електромагнітні, магнітні й теплові випромінювання та поля, шуми й вібрації, «збагачені» шкідливими хімічними сполуками промислові стоки, комунальні й побутові відходи, хімічні речовини (передусім пестициди й мінеральні добрива), що у величезній кількості використовуються в сільському господарстві, нафтопродукти.
Сьогодні довкілля забруднюють більше ніж 7 тис. хімічних сполук, що виділяються в процесі промислового виробництва, багато з яких — токсичні, мутагенні й канцерогенні.
До найпоширеніших і найнебезпечніших забруднювачів повітря належать діоксид азоту, бензол, води — пестициди, нітрати (солі азотної кислоти), Грунту — поліхлоровані дифеніли, соляна кислота. Кількість техногенних забруднювачів зараз величезна й, на жаль, продовжує зростати. Особливу небезпеку становлять важкі метали, які дедалі в більшій кількості нагромаджуються в ґрунті, воді й продуктах харчування.
Щорічно: в результаті згоряння палива в атмосферу планети викидається приблизно 22 млрд т діоксиду вуглецю й 150 млн т сірчистих сполук; світова промисловість скидає в річки понад 160 км3 шкідливих стоків; у ґрунти вноситься близько 500 млн т мінеральних добрив і 4 млн т пестицидів. За останні 50 років використання мінеральних добрив збільшилося в 45 разів, а отрутохімікатів — у 10 разів, і хоча врожайність при цьому підвищилася тільки на 15—-20 %, проте в багато разів зросла забрудненість природних вод, грунтів і продуктів харчування.
У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення довкілля класифікуються так: • за походженням — механічні,
177