Л. К. Грек Основи екології Курс лекцій



Сторінка5/14
Дата конвертації27.01.2017
Розмір2.43 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
Тема 5. Вплив транспорту та містобудування на довкілля
План

5.1. Екологічні проблеми автотранспорту

5.2. Урбоекологія, її завдання

5.3. Екологічні проблеми урбанізованих територій


Людина створює навколишнє середовище за своїм зразком і подобою.

Е. Реклю
5.1. Екологічні проблеми автотранспорту
Транспорт як галузь народного господарства - один із наймогутніших чинників антропогенного впливу на довкілля. Деякі види цього впливу, насамперед забруднення повітря і підвищення рівня шуму, належать до найсерйозніших техногенних навантажень на компоненти довкілля окремих регіонів, особливо великих міст.

Екологічні проблеми, що виникли у зв’язку з функціонуванням транспортної системи в Україні, є наслідком діяльності не лише окремих видів транспорту, а й інших галузей народного господарства. Це, передусім, структура та існуючі конструкції транспортних засобів, покриття і якість експлуатації шляхів тощо.



Транспорт зумовлює ряд проблем, що їх умовно можна об’єднати в кілька груп (за основними напрямами взаємодії з довкіллям):

  • великий споживач палива;

  • джерело забруднення довкілля;

  • одне із джерел шуму;

  • вилучає сільськогосподарські угіддя під шляхи і стаціонарні споруди;

  • є причиною травмованості та смерті людей і тварин.

Транспорт в Україні є одним з основних споживачів палива. За енергоємністю окремі види палива неоднакові.

Так, на перевезення одного пасажира на 1 км шляху:

  • літак витрачає – 6397,4 Дж;

  • легковий автомобіль – 2986,4 Дж;

  • поїзд – 1121,1 Дж;

  • автобус – 766 Дж.

В Україні переважають вантажні автомобілі з:

  • бензиновими двигунами – понад 85%;

  • дизельних – близько 13%;

  • а газобалонних – менш як 1,5%.

У структурі вантажного парку м. Києва газобалонним автомобілям належить 5,5%, бензиновим - 77,6%.

В окремих містах питома вага автомобільного транспорту у загальному забрудненні перевищує 50%. Сучасний автомобіль викидає понад 200 токсичних речовин. Серед них оксиди карбону, сульфуру, нітрогену, сполуки плюмбуму, бензопірен. Концентрація токсичних речовин значною мірою залежить від технічного стану автомобіля, швидкості його руху, строку експлуатації. Дослідження показують, що найменше оксидів карбону викидається за швидкості руху 60 км/год. Зі зменшенням чи збільшенням швидкості руху кількість шкідливих речовин підвищується у 2-4 рази. Найбільша кількість токсичних речовин виділяється за перемінних режимів роботи двигуна, зокрема, під час пуску і зупинки, і під час роботи в холостому режимі. Концентрація токсичних речовин у відпрацьованих газах автомобіля зростає із збільшенням строку його експлуатації. В Україні майже чверть вантажного автопарку перебуває в експлуатації понад 10 років. Постійне збільшення інтенсивності руху автотранспорту призводить до прогресуючого зростання забруднення довкілля уздовж магістралей. Близько 20% викидів автотранспорту осідає поблизу автошляхів. Тривале випасання худоби вздовж шляхів може призвести до накопичення сполук плюмбуму у тканинах тварин, а згодом – через трофічні ланцюги – і в тканинах людини. Значними забрудниками довкілля є також повітряний, залізничний, водний транспорт.

Шум від транспортних засобів є серйозною проблемою у великих містах багатьох регіонів. Шум на 30% знижує продуктивність фізичної та на 60% - розумової праці. До 80% усіх виробничих шумів створює автомобільний транспорт. Поблизу автомагістралей шум досягає 70-75, а біля аеропортів може перевищувати 120 децибелів.

За унікальності ґрунтів в Україні особливої гостроти набирає проблема вилучення земель під транспортні споруди. В Україні під транспортними спорудами загального користування – близько 600 тис. га. Крім того, під шляхами відомчого транспорту – понад 600 тис. га земель. Більш як 60% земельних угідь під транспортними спорудами належать залізницям.

Нині у плануванні та будівництві автошляхів, залізниць і стаціонарних транспортних споруд приділяється недостатньо уваги раціональному використанню земельних ресурсів. Поширена практика будівництва одноповерхових гаражів і стоянок. Під автотранспортні споруди, крім автошляхів, із сільськогосподарського обігу вилучено понад 80 тис. га. З метою зниження затрат на будівництво шляхи прокладаються найзручнішими ділянками, а під такі часто потрапляють сільськогосподарські угіддя. Проектувальники транспортних споруд не беруть до уваги економічні збитки від вилучення цих ділянок і недобору врожаю на них, хоча раціональне землекористування передбачає порівняльний аналіз продуктивності й вартості земельних ділянок і відведення під шляхове будівництво менш продуктивних у сільськогосподарському відношенні ділянок. При цьому важливо враховувати, що затрати на будівництво шляхів є разовими, тоді як прибутки від використання земель у сільськогосподарському виробництві надходять упродовж багатьох років.
Головні шляхи зменшення негативного впливу транспорту на довкілля:


  • встановлення в містах швидкості автомобільного транспорту 60 км/год, за якої кількість вихлопних газів найменша;

  • проектування об’їзних шляхів для транзитного транспорту;

  • створення дорожніх розв’язок на двох чи трьох рівнях з метою зменшення кількості зупинок перед світлофорами, коли різко зростає викид газів;

  • розширення мереж електротранспорту й метрополітену;

  • переведення автотранспорту на екологічно чистіше пальне чи природний газ;

  • створення економічних двигунів (двигуни вітчизняних автомобілів на 1 км пройденої відстані викидають у 3-5 разів більше шкідливих речовин, ніж закордонні аналоги); заміна антидетонаційної домішки до бензину – тетраетилплюмбуму – екологічно безпечними, зокрема, етиловим спиртом;

  • зниження витрат палива (фірма „Аудіо” створила модель з турбодизельним двигуном і прямим впорскуванням палива, який на 100 км пробігу витрачає всього 3 л палива);

  • створення автомобілів, у яких джерелом енергії будуть водень та електроенергія.



5.2. Урбоекологія, її завдання
З розвитком містобудівництва та значним зростанням чисельності міського населення великого значення набуває розвиток екології міських екосистем – урбоекології.

Урбоекологія (лат. urbanus – міський) – галузь знань, що займається вивченням містоутворення і дослідженням взаємозв’язків людських поселень між собою та з навколишнім природним середовищем. За визначенням Європейської конференції (Прага, 1949), містом вважається компактне поселення з мінімальною чисельністю населення 2000 чоловік. Категорію міста присвоюють населеному пункту згідно з чинним національним законодавством.

Чисельність міського населення безперервно зростає. Одночасно виникають величезні житлові та промислові поселення з населенням у мільйони й десятки мільйонів чоловік. Якщо до 1800 року єдиним містом у світі з населенням 1 млн. чоловік був Лондон, то в 1900 році таких міст налічувалося 12, на початок другої світової війни – 42, у 1960 році – 88. Нині у всьому світі налічується понад 160 міст з мільйонним населенням. За станом на 01.01.1997 р. у світі налічується 94 міста з населенням понад 2 млн. чоловік. З’явилися міста-мегаполіси (міста з приміськими поселеннями), чисельність населення в яких становить 10 млн. чоловік і більше (Нью-Йорк, Мехіко, Токіо, Сан-Паулу, Бостон, Шанхай, Делі, Лондон, Москва та багато інших). Значно зростає чисельність населення і в містах України. Так, порівняно з довоєнним періодом кількість населення в обласних центрах збільшилася:



  • у Львові – у 2,3 раза;

  • в Луцьку, Житомирі, Рівному – у 4,5-6 раза;

  • у Дніпропетровську, Кривому Розі, Києві – у 7-10 разів.

У Києві нині мешкає близько 3 млн. чоловік. Великі мегаполіси сформувалися в Донбасі:

  • Донецьк – Макіївка – Горлівка;

  • Краматорськ – Костянтинівка – Слов’янськ та ін.

Інтенсивність урбанізації в країнах істотно залежить від рівня їх промислового розвитку. В індустріально розвинених країнах рівень урбанізації становить лише 10%. Тоді як у найбільш розвинених – 60-70%. У міру промислового зростання ступінь урбанізації країн, що розвиваються, наближатиметься до рівня промислово розвинених. Зростатимуть і міста промислово розвинених країн. Очікується, що в перспективі населення Землі мешкатиме переважно в містах.

З усієї поверхні Землі – 510 млн. км2 – площа суші, як відомо, становить 146 млн. км2, а площа суші, придатна для життя за кліматичними умовами, - 70,6 млн. км2, тобто не більше як 3% загальної площі суходолу. Площа, придатна для міської забудови, становить 28,1 млн. км2.

Середня густота населення в сучасних умовах становить 50 чол/км2, тоді як у містах у 10 разів вища – 500 чол/км2. За даними ООН, у містах більшості розвинених країн нині мешкає 75-80% загальної кількості населення.

Причинами зростання міст та їх ролі в господарюванні є ефективніше використання природних і людських ресурсів для найповнішого задоволення різнобічних суспільних та особистих потреб людини – біологічних, економічних, соціальних та ін. Кожне місто – це штучне середовище антропогенного походження, досить складна урбоекологічна система зі своїми специфічними умовами, створеними співвідношенням природних факторів середовища ( клімат, рельєф, геологічна будова, флора, фауна, ) та технічних (особливості промисловості, транспортної мережі, способу життя, суспільної організації). У сучасній урбоекосистемі виділяють природну, соціальну та технологічну підсистеми, які відзначають особливості екосистеми міста. Особливістю урбоекосистем є те, що такі системи не є саморегульованими та стійкими. Подібні системи працюють виключно лише на споживанні природних ресурсів, використовуючи їх у значній кількості.

Отже, головною метою урбоекології є пошук шляхів поліпшення екологічного стану сучасних міст. Впродовж останнього часу темпи зростання території міст удвічі перевищують темпи зростання чисельності їх населення, тому густота населення в містах зменшується. Отже, площа під забудову міст буде потрібна в зростаючій кількості. При цьому також значно зростають потреби в харчових продуктах, воді, енергії та інших життєвих ресурсах. Зростання споживання природних ресурсів ускладнює екологічні проблеми урбанізації. Особливого значення набувають завдання з охорони довкілля.

До складу об’єктів міського господарства входять різні споруди та підприємства, що забезпечують функціонування міста. До них належать системи забезпечення продовольчими й господарськими товарами, водопостачання та водовідведення, енергопостачання, зв’язку, газо-і тепло забезпечення, міського транспорту, благоустрою і санітарного стану міської території, а також водойми та зелені насадження. Чим більше місто, тим складніші системи життєзабезпечення. Одним із найважливіших завдань міського господарства є створення належних умов для задовільного функціонування складної урбоекосистеми.


5.3. Екологічні проблеми урбанізованих територій
У процесі функціонування систем життєзабезпечення міста споживається значна кількість різних природних ресурсів та створюється величезна кількість газоподібних, рідких і твердих відходів (табл. 5.1).

Таблиця 5.1

Споживання і відходи міста з населенням 1 млн. чол.

(за Г. В. Стадницьким і А. І. Радіоновим)



Види споживання та їх обсяг

т/добу

Види відходів та їх обсяг

т/добу

Вода

625 000

Стічні води

500 000

Продукти харчування

2000

Тверді відходи

2000

Енергетичні матеріали

Газоподібні викиди

Газ

2700

Пил

150

Нафта

2800

Оксиди сульфуру

150

Бензин

1000

Оксиди нітрогену

100

Вугілля

4000

Оксид карбону (IV)

450







Органічні речовини

100

Водопостачання має цілодобово забезпечувати населення й промислові підприємства водою належної якості, що відповідає державним стандартам. Задовільно виконати це завдання не завжди вдається. У більшості міст України якість питної води не відповідає санітарним нормам. Тому поряд з централізованим водопостачанням у містах все більшою мірою використовують децентралізоване постачання населення водою, яку добувають з глибинних підземних горизонтів.

У результаті споживання значної кількості води утворюється багато промислових і побутових стічних вод. Щодоби на одного мешканця міста припадає в середньому 0,1-0,4 м3 побутових стічних вод. Кількість таких стоків залежить від густоти населення і становить 10-15 тис. м3/рік на 1 га житлової забудови.

Під час опадів утворюються зливові стоки, забруднені різними речовинами – зависями, солями, поверхнево-активними речовинами та ін.

Основними джерелами забруднення зливового стоку в містах є:


  • сміття з поверхні покриття;

  • продукти ерозії ґрунтів;

  • продукти руйнування дорожнього покриття та автомобільних покришок;

  • розливання нафтопродуктів та втрата інших матеріалів;

  • сміттєзбірні майданчики;

  • газодимові викиди в атмосферу енергетичними системами, автомобільним транспортом та промисловими підприємствами.

З одного гектара території великих промислових міст під час зливи виноситься у водойми в середньому, кг:

  • завислих речовин – 2000-2500;

  • органічних речовин – 140-200;

  • нафтопродуктів – 60-100;

  • сполук нітрогену – 4-6;

  • фосфору – 1-1,5;

  • мінеральних солей – 400-600.

У містах у значній кількості утворюється побутове сміття, поховання та переробка якого є досить складною проблемою. Так, кількість побутового сміття, що припадає на одного мешканця міста, становить 160-190 кг/рік. Загальна кількість сміття, що утворюється на одного мешканця, - 250-300 кг/рік. Для поховання однієї тонни побутових відходів потрібно 3 м2 території.

До складу побутового сміття входять, %:



  • харчові відходи – 43,5;

  • папір – 28,3;

  • шкіра та гума – 5,1;

  • пластмаса – 2,6;

  • метал – 5;

  • скло – 5,5.

На звалищах побутових відходів вже через рік після їх складування утворюється біогаз, що містить 54% метану і 46 % оксиду карбону (IV). З однієї тони побутового сміття виділяється 11,4 тис. м3 біогазу. Термін знешкодження міського сміття на звалищах становить 50-100 років, на компостувальних заводах – 3-4 доби, на сміттєспалювальному заводі – менше доби.

Ґрунти на території міст забруднюються різними сторонніми речовинами, які поділяють на механічні, хімічні та біологічні. До механічних забруднень належить будівельне сміття, бите скло, кераміка та інші матеріали, що негативно впливають на механічні властивості ґрунтів. Хімічні забруднення пов’язані з потраплянням у ґрунти різних хімічних речовин, що призводить до зміни природної концентрації хімічних елементів, яка може перевищувати встановлені нормативами ГДК. Біологічні забруднення спричинюють внесені в ґрунти різноманітні мікроорганізми, що погіршують бактеріологічні, гельмінтологічні та ентомологічні показники стану ґрунтів і визначають рівень епідеміологічної небезпеки в місті.

Під впливом зміни рельєфу, регулювання поверхневого стоку, втрат з водоносних комунікацій може спостерігатись підвищення рівня ґрунтових вод та підтоплення. Водонасичення ґрунтів знижує їх міцність і призводить до деформації та руйнування будівель. З метою захисту від зсувів та обвалів крутосхилів здійснюють різні інженерні заходи: зміну рельєфу схилу, регулювання стоку поверхневих вод, агромеліорацію, закріплення пухких і тріщинуватих порід, будівництво споруд для закріплення схилів тощо.

Фізичні забруднення міста виявляються в місцевій зміні температурного, електричного, магнітного та іонізаційних полів і вібрацій, які значно перевищують природний фон. Інтенсивність шуму в містах промислово розвинених країн щороку збільшується на 0,5-1 дБ. Рівні шуму на міських вулицях становлять 85-87 дБ, що зумовлює зашумленість міських територій.

Основними забрудниками атмосферного повітря в містах є об’єкти енергетики, промисловості і транспорту. У великих містах формується власний мікроклімат. Істотно змінюється вологість, аеродинамічні, термічні та радіаційні характеристики. Можуть спостерігатися локальні підвищення температури повітря порівняно з температурою навколишнього середовища та утворюватися смоги. На формування міського мікроклімату впливають викиди теплоти й зміни режиму сонячної радіації, пило-газові викиди промислових підприємств і транспорту, зміна теплового балансу за рахунок випаровування, рельєф місцевості, що створюється міською забудовою тощо. В загазованих містах від раку легенів помирає значно більше людей, ніж у віддалених передмістях. Зростає кількість захворювань на ларингіт, фарингіт, кон’юнктивіт, екзему, пневмонію, інфаркт міокарда, бронхіальну астму, алергічні та інші хвороби.

Місто є середовищем не тільки для проживання людей, а й для існування різних видів рослин і тварин. Особлива роль належить зеленим насадженням, їх справедливо називають санітарами міста. Листя затримує міський пил, очищує повітря, але різні рослини мають не однакову продуктивність. Каштан кінський уловлює в два рази менше пилу ніж клен гостролистий чи шовковиця. Бузок, навпаки, виконує це завдання у вісім разів краще ніж поширена в містах жовта акація.

Тополя – чемпіон серед дерев по очищенню повітря від вуглекислого газу, пилу і сажі. Листя тополі виділяє фітонциди, які вбивають хвороботворні мікроорганізми і ароматизують повітря. Збагачують повітря фітонцидами також черемха, бузок, лавровишня.

Залежно від розмірів міст насадження загального користування – парки та інші зелені масиви – повинні займати від 8 до 24 м2 на людину, а насадження житлових мікрорайонів – від 11 до 19 м2. Нині на кожного парижанина припадає всього 1,25 м2 зелених насаджень, на москвича – 45 м2.

Використання природничої перетворювальної функції рослинності в оптимізації урбоекосистем має назву фітомеліорації .

У міських квартирах найкраще очищують повітря від загазованості і запиленості кімнатні рослини, особливо хлорофітум.

Стійким до антропогенних навантажень є мозаїчний ландшафт - чергування природних і видозмінених ділянок на території міст.” Дикі” ділянки в містах є компонентом урбоекосистеми, вони стійкі до антропогенного впливу, їх освоєння є невигідним з екологічної точки зору.

Для поліпшення стану зелених насаджень у містах необхідно на всіх рівнях розв’язувати питання стабільного фінансування робіт по догляду за ними. Доцільно відновити проведення екологічних місячників благоустрою міських територій з широким залученням громадськості, школярів, студентства, підприємств та організацій.

Загострення проблем раціонального планування структури міст та розвитку ландшафтної архітектури спричинили виникнення нового напрямку в екології – біоурбаністики або аркології. Це екологічна архітектура, яка займається питаннями забудови міст із максимальними урахуваннями екологічних факторів, збереженням і розширенням земельних зон, оптимізації умов праці і проживання міського населення.

До основних питань аркології відносяться:



  • максимальне враховування екологічних потреб конкретної людини від її народження до глибокої старості;

  • наближення людей до природи (створення поблизу житлових масивів зелених зон відпочинку);

  • позбавлення їх від монотонності міського простору (будівництво будинків різної конфігурації, забарвлення та ін.);

  • правильне розміщення населення по площі (не більше 100 чоловік на 1 га, будівництво мікрорайонів на 30 тис. чоловік із співвідношенням мало- і багатоповерхового будівництва в пропорції 7:3);

  • збереження не менше 50% простору населеного міста для зелених насаджень;

  • ізолювання населення від магістралей руху транспорту;

  • створення умов для спілкування між людьми та ін.

Планувальна структура міста виражається у взаємному розташуванні основних функціональних зон і системах зв’язку між ними. Це основа міста. Вона визначає транспортну схему, зовнішній вигляд міста і відбивається в генеральному плані міста. У місті є зони, різні за своїми функціями:

  • селітебна територія – територія, призначена для житла. Тут розміщуються мікрорайони і житлові квартали, підприємства культурно-побутового обслуговування, окремі нешкідливі підприємства, вулиці, площі та ін.;

  • промислова зона включає промислові підприємства та культурно-побутові установи, що їх обслуговують, вулиці, площі, зелені насадження;

  • зона відпочинку – парки, лісопарки, спортивні споруди, дитячі майданчики;

  • санітарно-захисна – зона, що захищає селітебні території від шкідливого впливу промисловості і транспорту;

  • транспортна зона – обладнання зовнішнього транспорту (водного, залізничного);

  • складська зона – територія розташування різних складських приміщень.

Таким чином, міста чинять величезний вплив на довкілля, що виявляється насамперед у забрудненні атмосферного повітря. В повітрі міст зосереджено до 86% усіх забруднень, до 13% припадає на решту суходолу і лише 1% - на океанський простір. Негативними факторами, що впливають на стан здоров’я городян є незадовільна якість питної води та високі рівні міського шуму. Несприятливі екологічні умови проживання населення послаблюють імунну систему і призводять до скорочення тривалості життя та підвищеної смертності в містах.

Охорону атмосферного повітря в місті можна здійснювати шляхом організації санітарно-захисних зон, архітектурно-планувальних рішень та інженерно-організаційних заходів, до яких належить використання безвідходних та маловідходних технологій, а також різні методи очищення газодимових викидів.

Гострота екологічних проблем переважної більшості міст світу спонукає до пошуку нових шляхів їх вирішення.

.

Контрольні питання

1. Назвіть екологічні проблеми автотранспорту.

2. Які шляхи зменшення негативного впливу транспорту?

3. Які основні завдання урбоекології?

4. Що є причиною інтенсивного зростання чисельності міського населення?

5. Назвіть системи життєзабезпечення міст.

6. Які основні екологічні проблеми сучасних міст?

7. Назвіть основні види забруднень повітря, води й ґрунтів у місті.

8. Які фактори негативно впливають на здоров’я мешканців міст?

9. Які основні шляхи поліпшення екологічної ситуації в містах?

Тема 6. Ресурси атмосфери, гідросфери,
шляхи їх раціонального використання

План

6.1. Класифікація природних ресурсів

6.2. Атмосфера, джерела забруднення

6.3. Зміни в атмосфері, зумовлені її забрудненням

6.4. Самоочищення атмосфери, напрямки її захисту

6.5. Ресурси гідросфери

6.6. Вплив антропогенної діяльності на гідросферу

6.7. Проблеми Світового океану

6.8. Водні проблеми України

6.9. Шляхи розв’язання проблем гідросфери


Нездатність людини існувати в гармонії з природою загрожує катастрофою.

В. Казначєєв
6.1. Класифікація природних ресурсів
Природні ресурси – це засоби існування людей не створені їхньою працею, які містяться в природі. До них належать вода, ґрунт, рослинний і тваринний світ, мінеральні ресурси тощо.

Природні ресурси класифікують за:



  • їхнім призначенням – виробничі та рекреаційні;

  • належністю до тих чи інших компонентів природи – земельні, лісові, мінеральні;

  • вичерпністю – вичерпні та невичерпні ресурси.

Вичерпні в свою чергу поділяються на:

а) відновлювані; б) відносно відновлювані; в) невідновлювані.

Відновлювані ресурси – це рослинний і тваринний світ, а також деякі види мінеральних ресурсів, зокрема, кухонна сіль. Відновлення таких ресурсів відбувається з різною швидкістю. Темпам споживання відновлюваних ресурсів мають відповідати темпи їхнього відновлення. Інакше відновлювані природні ресурси можуть стати невідновлюваними.

До відносно відновлюваних належать земельні, лісові та водні ресурси.



Невідновлювані ресурси – це такі ресурси, що зовсім не відновлюються або відновлюються значно повільніше, ніж відбувається їхнє використання людиною. До них належать мінеральні, паливні та мінерально-сировинні ресурси. Використання більшості з них призводить до їх вичерпання в давно освоєних регіонах, що зумовлює підвищення капітальних вкладень на приріст 1 т мінерального палива. Одним з основних напрямів раціонального використання мінеральних ресурсів є впровадження їхньої комплексної переробки, безвідходних і ресурсозберігаючих технологій.

До невичерпних ресурсів належать космічні та кліматичні ресурси. Космічні ресурси – це сонячна радіація, енергія морських припливів. Надходження сонячної енергії залежить від стану атмосфери, рівня її забруднення.



Кліматичні ресурси – це повітря, енергія вітру, опади тощо (табл. 6.1).

Таблиця 6.1

Основні типи природних ресурсів


Природні ресурси

Невичерпні

Вичерпні

Космічні:

Кліматичні:

Невідновлювані:

Відносно відновлювані:

Відновлювані:

сонячна радіація

енергія морських приливів



повітря

енергія вітру

опади


мінеральні

поливні


мінірально-сировинні

лісові

земельні


рослинний світ тваринний світ


6.2. Атмосфера, джерела її забруднення
Маса атмосфери нашої планети дуже мала – всього лише одна мільйонна маси Землі. Проте її роль у природних процесах біосфери величезна. Атмосферне повітря є косною речовиною біосфери і середовищем існування живої речовини – рослин, тварин, людей. Атмосферне повітря забезпечує рослинний, тваринний світ і людей життєво необхідними газоподібними речовинами, захист Землі від дії метеоритів, космічного опромінення, процеси виробничої діяльності людини киснем, азотом, воднем, інертними газами. Атмосферне повітря використовують у промисловості як реагент для спалювання палива, теплоносій для нагрівання й охолодження продуктів, обладнання та приміщень, для добування зріджених газів. Атмосферний кисень є умовою життя людей і багатьох тварин. Без їжі людина може прожити до двох місяців, без води - тиждень, а без повітря – кілька хвилин. За добу людина споживає 500 л кисню, пропускаючи через легені 10 тис літрів
(12 кг) повітря, а їжі й води – близько 2 кг.

Для спалювання палива, виробництва металургійної та хімічної продукції, на додаткове окиснення різних відходів щороку в усьому світі витрачається 10 -20 млрд. т кисню. На початку нового тисячоліття ця величина має зрости до 50 млрд. т. Підвищення витрат кисню, спричинене діяльністю людини, становить не менш як 10 – 16% щорічного біогенного утворення, що викликає занепокоєння.

Міжнародним геофізичним і геодезичним союзом у 1951 р. прийнятий поділ атмосфери на шари за температурною ознакою (табл. 6.2).

Таблиця 6.2

Будова атмосфери


Назва шару

Середня висота (в км)

Тропосфера

0 – 11

Стратосфера

11 – 40

Мезосфера

10 - 80

Термосфера

80 – 300

Екзосфера

300 і більше

Атмосферне повітря в нижніх шарах тропосфери складається переважно з азоту, кисню, аргону, вуглекислого газу. У невеликих кількостях містяться неон та інші інертні гази, оксиди нітрогену, водень, метан, озон, аміак, чадний газ.

У результаті антропогенної діяльності відбувається забруднення атмосфери, що призводить до зміни хімічного складу атмосферного повітря. Забруднення атмосфери – це привнесення у повітря сторонніх речовин або утворення не властивих для нього речовин і явищ, а також збільшення концентрації звичайних компонентів.

Існує два основних джерела забруднення атмосфери: природне і антропогенне. Природне джерело – це вулкани, пилові бурі, лісові пожежі, процеси розкладання рослин і тварин.

До основних антропогенних джерел забруднення відносять підприємства паливно-енергетичного комплексу, транспорт, різні машинобудівні підприємства. Розглянемо найважливіші з них.

Теплові електростанції. Забруднюють атмосферу викидами, що містять оксиди сульфуру, нітрогену, сажу, яка є носієм смолистих речовин, пил і золу, що містять солі важких металів.

Комбінати чорної металургії, що включають доменне, сталеплавильне, прокатне виробництва; гірничорудні цехи, агломераційні фабрики, заводи коксохімічні та з переробки відходів основних виробництв, теплоенергетичні установки. Викиди в атмосферу містять оксиди карбону, нітрогену, сульфуру, пил, гідрогенсульфур, аміак, сірковуглець, аерозолі хрому і мангану, бензол, фенол, піридин, нафталін.

Кольорова металургія забруднює атмосферу сполуками флуору, кольорових і важких металів (часто у вигляді аерозолів), парами ртуті, сполуками сульфуру, карбону, нітрогену, поліметалічним пилом, смолистими речовинами, вуглеводнями, що містять бенз(а)пірен.

Машинобудування і металообробка. Викиди в атмосферу підприємств цього профілю містять аерозолі сполук кольорових і важких металів, зокрема, пари ртуті з парами органічних розчинників.

Нафтопереробна і нафтохімічна промисловість є джерелом таких забруднювачів атмосфери: сполук сульфуру, оксидів карбону, аміаку, вуглеводнів, у тому числі бенз(а)пірену.

Підприємства неорганічної хімії. Викиди в атмосферу містять оксиди сульфуру, нітрогену, карбону, гідрогенсульфур, аміак, сполуки фосфору, вільний хлор.

Підприємства органічної хімії. Викиди в атмосферу великої кількості органічних речовин, що мають складний хімічний склад, хлоридної кислоти, сполук важких металів, сажі й пилу.

Підприємства по виробництву будівельних матеріалів. Забруднюють атмосферу пилом, що містить сполуки важких металів, флуору, оксид силіцію, азбест, гіпс, тонкодисперсний скляний пил.

Хімічне забруднення атмосфери автотранспортом. Цей вид забруднення є одним з найбільш небезпечних для здоров’я людини, бо вихлопні гази надходять у приземний шар повітря, звідки утруднене їх розсіювання; до того ж будинки жилих кварталів, які знаходяться поряд з автомагістралями, є свого роду екраном для вловлювання забруднювачів. У складі відпрацьованих газів автомобілів міститься понад 200 шкідливих речовин, серед яких оксиди карбону, неспалені вуглеводні, сажа, сполуки плюмбуму, оксиди сульфуру, нітрогену, бенз(а)пірен, озон та інші. Вони викликають захворювання верхніх дихальних шляхів, серцево-судинної системи, різні онкопатології.
6.3. Зміни в атмосфері, зумовлені її забрудненням
Глобальне потепління клімату (парниковий ефект)

Уперше парниковий ефект помітив у 1986 р. шведський хімік С. Арреніус.

За прогнозами вчених до середини XXI ст. температура приземної атмосфери може піднятися на 1,5-4,50 С, що зумовить:


  • підняття рівня Світового океану за рахунок теплового розширення води і затоплення прибережних зон;

  • танення льодовиків;

  • зміщення кліматичних зон (зонами землеробства стануть тайга і тундра).

Причиною потепління є збільшення в атмосфері концентрації парникових газів: вуглекислого газу (основні джерела - ТЕС, транспорт, сміттєспалювальні заводи, металургійні комбінати; ґрунти, дихання всіх живих організмів); метану (його найбільшими постачальниками є болота, рисові поля, шахти, транспорт, нафтохімічна і нафтодобувна промисловість); озону (утворюється під час грози, в озонаторах – для бактерицидної обробки води, під час зварювання металів, добування озонідів); пари води.

Деякі вчені дотримуються думки, що потепління - циклічне явище і зумовлене переважно зміною сонячної активності. Однією з причин вважали і теплу течію „Ель-Ніньо” (немовля).

З метою стабілізації вмісту вуглекислого газу в повітрі країни–члени ООН підписали в 1992 р. Конвенцію ООН.
Руйнування озонової оболонки Землі.

Озонова оболонка розміщена на висоті 20-30 км, захищає життя на планеті від жорстокого ультрафіолетового випромінювання (λ<320 нм).

Основними руйнівниками озону вважають:


  • оксиди нітрогену, джерелами яких є випробування ядерної зброї (за високих температур в атмосфері азот взаємодіє з киснем з утворенням NO, який легко окиснюється до NO2), запуски ракет і космічних кораблів, реактивні літаки, хімічні підприємства з виробництва та використання нітратної кислоти;

  • фреони – інертні речовини типу CF2Cl2, CFCl3 тощо, які у верхніх шарах атмосфери відщеплюють атом галогену, що руйнує молекули озону і перешкоджає їх утворенню (фреони широко застосовують у холодильній техніці, як мастило, у парфумерії – як засіб для створення аерозолю). З метою збереження озонової оболонки в 1996 р. розвинені країни припинили виробництво фреонів, замінивши їх пропан-бутановою сумішшю);

  • пару води, яка потрапляє до озонової оболонки з викидами ракет, літаків, утворюючись під час згоряння палива.


Кислотні дощі.

Цей термін вперше ввів у вжиток англійський інженер Р. Сміт у книзі „Повітря і дощі: початок хімічної кліматології”.

Кислі атмосферні опади, які називають „кислотними дощами”, мають рН < 5,5. основними їх чинниками є оксиди нітрогену і сульфуру, а також пара кислот. Їх природними джерелами є вулканічні виверження, пожежі, діяльність ґрунтових бактерій, антропогенними – транспорт, ТЕС, сміттєспалювальні заводи, металургійні комбінати, хімічні підприємства (добування нітратної та сульфатної кислот, їх використання у виробництві добрив та органічному синтезі).

Наслідки випадання кислотних дощів:



  • зниження рН поверхневих вод і ґрунтів та посилення міграції важких металів;

  • опіки і зниження інтенсивності фотосинтезу у рослин;

  • корозія металевих виробів (одним з найбільш вартісних наслідків забруднення повітря SО2 є прискорення корозії металів: в атмосфері промислових районів залізо і цинк швидко кородують, утворюючи розчинні сульфати; алюміній кородує повільніше, але корозію прискорюють висока вологість і збільшення вмісту оксидів сульфуру;

  • руйнування будівель з вапняку та архітектурних пам’яток (кам’яна і бетонна кладки, вапняковий розчин і цегла поглинають SО2 – 1 моль CaSО4 займає більший об’єм, ніж 1 моль СаСО3, тому в матеріалі виникає механічна напруга; тканини, поглинаючи SО2, втрачають міцність, папір і шкіра руйнуються);

  • загибель гідробіонтів;

  • деградація лісів, зменшення стійкості дерев проти шкідників і патогенних мікроорганізмів;

  • зміна активності ферментів у яйцеклітинах та ікрі, що може призвести до загибелі молодняка риб.

Рекордно кислотний дощ (рН≈1,7) випав у 1979 р. в Уїлінгу (США, штат Вірджинія).
Смоги.

Смоги (англійське смоке – дим, фог – туман) – явище, характерне для певних місць за певних метеорологічних умов і забруднення повітря. За походженням смоги поділяють на три типи: лондонський (чорний смог), лос-анджелеський (білий смог) та льодяний смог.

Причини лондонського смогу:


  • низька температура (близько 00 С);

  • вологість до 100%;

  • підвищений вміст сажі, оксидів карбону, нітрогену, сульфуру, що утворюються при спалюванні палива.

З такими смогами лондонці знайомі здавна, недаремно ще в 1273 р. було видано едикт, який забороняв спалювання вугілля в печах під час засідань парламенту. У 1952 р. такий смог забрав життя 4 тисяч жителів Лондона.

В Україні такі смоги спостерігаються у приморських містах.



Фотохімічний смог лос-анджелеського типу почав з’являтися над цим містом з 30-х років XX ст. Він виникає при дії сонячного світла на вуглеводні і виявляється у вигляді білого туману з неприємним запахом, що подразнює очі, слизові оболонки, органи дихання.

Білий смог формується за умов:



  • високої температури (понад 300 С);

  • відсутності перемішування шарів повітря у вертикальному напрямі (інверсія);

  • значної концентрації викидів автотранспорту: вуглеводнів, оксидів нітрогену, озону, акролеїну;

  • утворення складних сполук, що подразнюють слизові оболонки.

В Україні спостерігається в Дніпропетровську, Запоріжжі, Донецьку і навіть курортному місті Ялта.

Льодяний смог складається з дрібних кристалів льоду, які утворюють білий туман. Він характерний для північних широт за температур нижче – 300 С, високої вологості та забруднення повітря.

Тривалі смоги призводять до появи задухи, бронхіальної астми, збільшення смертності, пригнічення рослинності, руйнування будівель, прискорення корозії металів та інших негативних наслідків.


6.4. Самоочищення атмосфери, напрямки її захисту
Самоочищення атмосфери – це процес позбавлення атмосферного повітря від сторонніх домішок.

Зниження забрудненості повітря відбувається завдяки різноманітним фізичним, хімічним та біологічним процесам:



  • розсіюванню в атмосфері забрудників, яке залежить від метеорологічних умов (вологості та температури повітря, швидкості вітру, фізичних та хімічних характеристик забрудників);

  • руйнуванню забрудників під дією сонячної радіації (фотохімічні процеси);

  • взаємодії між окремими забрудниками з утворенням не токсичних чи менш токсичних сполук (при взаємодії аміаку з хлоридом гідрогену утворюється хлорид амонію, який випадає з атмосферними опадами на земну поверхню);

  • хімічній взаємодії між забрудником і основним компонентом повітря (найчастіше киснем), наприклад, окиснення оксиду нітрогену (ІІ) до оксиду нітрогену (ІV), але окисниками можуть бути і озон, і пероксид гідрогену тощо;

  • поглинанню рослинами сполук нітрогену та сульфуру і використання їх для синтезу органічних речовин.

Сьогодні в результаті антропогенної діяльності утворюється така велика кількість забруднень, що атмосфера вже не здатна самоочищатися і потребує спеціальних заходів з охорони.

Заходи щодо захисту атмосфери від забруднень умовно можна поділити на дві групи: технічні та містобудівні.



Технічні заходи передбачають перехід на маловідходні технології. Вони включають у себе комплекс заходів по зниженню втрат на виробництві сировини, палива й енергії; повторне використання відходів або безпечне їх повернення в навколишнє середовище. Створення таких технологій пов’язане з розробкою принципово нових засобів виробництва, повною перебудовою традиційної технології. Одним з основних напрямів у розвитку маловідходних технологій є утилізація викидів, комплексне використання сировини і матеріалів, створення виробництва із замкненим циклом, без викидів в атмосферу та скидання зі стічними водами особливо шкідливих речовин. Для очищення викидів споруджують різні очисні споруди – фільтри-уловлювачі для газоподібних речовин і пилу. Багато з пристроїв для очищення викидів від токсичних речовин засновані на принципах абсорбції та адсорбції.

До ефективних заходів оздоровлення повітряного басейну належить винесення виробництв із найбільш шкідливими викидами за межі міст, ліквідація дрібних котелень і створення централізованих котелень із високими трубами, широке використання газового, низькосірчистого і малозольного видів палива.

Завдяки містобудівним заходам здійснюється дисперсне розміщення промислових підприємств, створюють у містах санітарно-захисні зони, насаджують зелені насадження. Санітарно-захисні зони – це ділянки землі навколо підприємств, які створюють з метою зменшення шкідливого впливу цих підприємств на здоров’я людини. Їх розташовують з підвітряного боку підприємств і часто засаджують деревами і чагарниками. В залежності від шкідливості виробництва розрізняють п’ять класів санітарно-захисних зон: 1-й – 1000 м,
2-й - 500 м, 3-й – 300 м, 4-й – 100 м, 5-й – 50 м.

Суттєво знешкоджують шкідливі речовини у повітрі зелені насадження як у санітарно-захисній зоні, так і на території промислових підприємств.

Один гектар міських зелених насаджень поглинає за 1 год. 8 кг вуглекислого газу, тобто стільки, скільки його виділяє за той самий час 200 чоловік. За підрахунками, 1 га
20-річних соснових насаджень ( при щорічному прирості деревини 5м3 ) поглинає за рік
9,35 т вуглекислого газу і виділяє 7,25 т кисню. Ще ефективніші дубові насадження: у них за рік на 1га поглинається 18 т вуглекислого газу і виділяється 13,98 т кисню. Листя багатьох дерев і кущів поглинає різні шкідливі гази, на них осідає 70% пилу й аерозолів.

Для отримання інформації про стан повітряного басейну створена мережа пунктів і станцій контролю. Регулярно проводиться інвентаризація викидів - облік основних джерел забруднення атмосфери, кількості й складу викидів. На території нашої держави вирішення питань охорони атмосфери регулюється Законом України про охорону навколишнього природного середовища (1991), Законом України про охорону атмосферного повітря (1992), нормативно-правовими актами Міністерства екології та природних ресурсів.


6.5. Ресурси гідросфери
Гідросфера – водна оболонка земної кори, представлена сукупністю океанів, морів і водних об’єктів суші (річок, озер, боліт, підземних вод), включаючи воду у твердому стані. Вода – найбільш поширена неорганічна сполука на нашій планеті. Насамперед вода – найголовніша мінеральна сировина, яку людство витрачає в 1000 разів більше, ніж вугілля чи нафту. Вона є будівельним матеріалом для організмів і необхідна для забезпечення їхніх життєвих функцій. Тіла всіх живих організмів складаються переважно з води : в рослинах вміст води становить до 90 – 95%, а в організмах тварин – 70% і більше. У виробничій і господарській діяльності люди використовують воду як сировину, реагент для здійснення різних хіміко-технологічних процесів, теплоносій в теплоенергетичних процесах та для охолодження обладнання і матеріалів, а також використовують для очищення, миття, зрошення полів і поливання рослин, гідротранспортування тощо. З океанів, морів, водойм виловлюють рибу та інших тварин, з підводних родовищ видобувають різну сировину (манган, нікель, кобальт, залізо) і паливо (нафту, газ, газогідрати), збирають водяні рослини. Водне середовище використовують для транспортування вантажів, а також для місць відпочинку і туризму.

Залежно від вмісту солей воду поділяють на прісну, солону, солонувату та слабко солонувату. До прісних належать води, в яких міститься до 1 г/л розчинних солей. Води з високим вмістом солей (понад 1 г/л ) називають солоними.



6.6. Вплив антропогенної діяльності на гідросферу

Проблеми, пов’язані з гідросферою, зумовлені браком прісної води для потреб людства, її забрудненням, втратами води внаслідок скорочення водоносності річок, порушенням природних колообігів та зменшенням продуктивності екосистем (через вимирання лісів, виснаження і руйнування ґрунтів, земля відбиває більше сонячного світла в атмосферу, хмари розсіюються і опадів випадає менше. Значну частину дощової води, яка падає на ліси, випаровують самі ж рослини).

Людство щорічно витрачає 3000 км3 води і потреба у воді зростає щорічно на 3,1%.

Велика частина води в результаті водоспоживання безповоротно втрачається. Такі втрати води можна умовно розділити на дві категорії:



  • необхідні – у складі продукту та під час приготування різних робочих розчинів. Так, на виробництво 1 т паперу витрачається – 1,5-70 м3 води, 1 т сталі - 25 тис. л води, а для випуску одного автомобіля – 300 тис. л води;

  • невиправдані, пов’язані з природним випаровуванням та з втратою через ушкодження трубопроводів і каналів.

У міських мережах водопостачання втрачається 30 -50% води. Близько 80% усієї води, яка витрачається в промисловості, припадає на системи охолодження хімічних заводів і електростанцій. Щорічно безповоротне водопостачання становить близько 150 км3, тобто 1% стійкого стоку прісних вод.

Нестача питної води в певних регіонах пов’язана з нерівномірним розміщенням поверхневого стоку. Крім того, 96% прісних вод знаходиться в льодових щитах Антарктиди, Гренландії, айсбергах, льодовиках, у зоні вічної мерзлоти.

За відношенням до водних ресурсів усі галузі господарства поділяються на дві групи:


  • споживачі, які забирають воду, використовують для виготовлення продукції, а потім повертають у меншій кількості та гіршої якості (у вигляді стічних вод);

  • користувачі, які використовують воду як середовище (рибальство, водний транспорт, лікувальні установи чи курорти для купання та відпочинку) або як джерело енергії (гідроелектростанції), але й вони, як правило, погіршують якість води.

За даними ВООЗ, багато захворювань пов’язано зі споживанням води низької якості (кожен шостий житель Землі використовує для питних потреб воду, яка не відповідає санітарним вимогам).

Зниження якості природних вод (як поверхневих, так і підземних) зумовлено, головним чином, споживанням води, про що йшлося вище. Якщо в середні віки витрати води на людину становили 10 – 15 л/добу, то нині вона зросла до 150 – 600 л/добу. Використана вода або не очищається, або очищається недостатньо.

Найбільшим споживачем води є сільське господарство – використання води для поливу сільськогосподарських угідь становить близько 70%. Так, на вирощування на поливних землях 1 т цукрового буряка витрачається 130 – 160 м3 води, 1 т рису – 5000 –
7000 м3.

До 20% водних ресурсів витрачається в промисловості. Найбільш водомісткими галузями є , %:



  • чорна металургія 24

  • кольорова металургія 17

  • хімічна промисловість 16

  • паливна і нафтохімічна промисловість 13

  • целюлозно-паперова промисловість 11

Забруднення вод негативно впливає на процеси, що відбуваються у водоймі, на функціонування гідробіонтів, здоров’я людей, існування екосистем. Недаремно


В. Вернадський говорив про воду так: „ ...немає природного тіла, яке могло б зрівнятися з нею за впливом на перебіг основних, найграндіозніших процесів: не лише земна поверхня, а й глибокі – в масштабі біосфери – частини планети визначаються, в найістотніших своїх проявах, її існуванням та її властивостями”.

Найнебезпечнішими і найпоширенішими забрудниками природних вод є сполуки нітрогену та пестициди, що змиваються з полів чи потрапляють у воду при їх внесенні (особливо в разі розпилення з літаків), важкі метали, радіонукліди, нафтопродукти та багато інших.

Оскільки вода здійснює взаємозв’язки в екосистемах, то порушення будь-якого ланцюга впливає і на кількість та якість води. Зокрема, в разі надходження в поверхневі стоячі водойми з полів сполук, що містять фосфор та нітроген створюються умови для швидкого розмноження влітку синьо-зелених водоростей і погіршення стану водойм (евтрофікація), яка спричинює:


  • збільшення каламутності води;

  • прогрівання верхніх шарів води;

  • появу неприємного запаху і смаку води внаслідок виділення у воду продуктів розкладання органічних речовин та метаболітів;

  • створення гіпоксичних умов і прискорення процесів гниття;

  • зниження рН води;

  • загибель окремих видів гідробіонтів.

Збільшення забрудненості річок і уповільнення процесів самоочищення зумовлене і створенням ГЕС та штучних водосховищ, що значно зменшує швидкість течії, погіршує перемішування та аерацію вод.

При створені водосховищ для ГЕС на рівнинних річках акумулювання 1 км3 води викликає затоплення 300-320 км 2, на гірських – 80-100 км2 суші, руйнування берегів, евтрофікацію водойм.

Втрата прісної води може відбуватися з різних причин. Важливу роль у цьому відіграє явище зменшення водоносності річок. Пов’язане воно з вирубуванням лісів, розорюванням лук, осушенням заплавних боліт, що, з одного боку, посилює поверхневий стік і збільшує масу води, що стікає у море, а з другого – зменшує поповнення ґрунтових вод, які підтримують водоносність річок.

Надмірне використання води зменшує стік річок. Через водовідбір одна з найбільших рік Китаю Хуанхе досягає Жовтого моря лише у дощові роки; Аральське море поступово гине через надмірне використання води річок Амудар’ї і Сирдар’ї для потреб сільського господарства, а колишнє дно перетворюється на солончаки, перезабруднені токсикантами, які під час суховіїв підіймаються в повітря й переносяться на сотні кілометрів. Не добирає й мілішає Азовське море через те, що майже третину річкових вод Дону й Кубані забирають на полив сільськогосподарських угідь.

Самоочищення водойм.

Одночасно із забрудненням відбувається і самоочищення вод. Інтенсивність процесів самоочищення залежить від:



  • типу та концентрації забрудників;

  • умов водойми (рослинного і тваринного світу);

  • зовнішніх умов (температури, освітленості).

Самоочищення водойм – це сукупність різноманітних процесів, які зумовлюють зниження концентрації забрудників у воді.

У процесах самоочищення водойм важливу роль відіграють водні організми, відомі під назвою фільтраторів і седиментаторів.



Фільтраторами називають таких тварин, які за допомогою тих чи інших пристосувань шляхом активних рухів відфільтровують із води різні речовини. Активними фільтраторами є ракоподібні (ластоногі, веслоногі і вусоногі), личинки комарів, деякі види риб. Седиментаторами (осаджувальниками) називають тварин, що утворюють колообіг, водяну лійку, на дні якої осаджують речовини, якими вони живляться. Такими є інфузорії, губки, деякі молюски тощо. У процесах самоочищення водойм велике значення належить рослинам. Завдяки фотосинтезу зелені рослини виділяють багато кисню, що йде на окиснення розчинених у воді органічних речовин. До фізичних факторів, які спричинюють самоочищення водойм відносять розчинення, розбавлення і перемішування забруднень, що надходять. Ультрафіолетове опромінення сприяє знезараженню води. В основі хімічних факторів лежать хімічні реакції, що супроводжуються утворенням малорозчинних, газоподібних та інших речовин.

6.7. Проблеми Світового океану
72% поверхні Землі (361 млн. км2) вкрито водами Світового океану.

Світовий океан виконує надзвичайно важливі функції у біосфері:



  • продукування біомаси;

  • підтримання оптимального газового й гідрологічного режимів планети (формує клімат, атмосферні опади, регулює вміст вуглекислого газу, є джерелом кисню – понад половину його кількості надходить в атмосферу з океану; поглинає сонячну енергію і випаровує воду: щодоби з поверхні Світового океану випаровується майже стільки води, скільки її зосереджено у руслах річок усього світу;

  • біохімічне очищення гідросфери.

Світовий океан є для людини:

  • джерелом прісної води;

  • транспортною артерією;

  • „кухнею погоди” – виробником атмосферних умов, які визначають погодні умови не тільки на узбережжях, а й у центральних частинах континентів;

  • джерелом рибних ресурсів;

  • рекреаційною зоною, об’єктом туризму (прибережні та інші регіони);

  • джерелом корисних копалин, які добувають з води, на поверхні дна, в породах під дном, на шельфі;

  • джерелом енергії (припливні та хвильові електростанції);

  • на його берегах проживає більше половини населення планети, а останнім часом на шельфі вже будують штучні острови (Японія);

  • місцем захоронення відходів, зокрема, радіоактивних;

  • полігоном для випробування ядерної зброї.

Через значне зростання антропогенних забруднень Світового океану в останні десятиліття різко погіршується стан його екосистем і знижується біологічна продуктивність
Основні забрудники Світового океану.

Нафта і нафтопродукти потрапляють у воду природними і штучними шляхами. Щороку у світі добувають понад 4 млрд. т сирої нафти, з якої приблизно 50 млн. т втрачається під час добування, транспортування та переробки.

У води Світового океану надходить за рік 12-15 млн. т нафти, кожна тонна якої вкриває плівкою 12 км2 поверхні океану. За підрахунками вчених, нині 20% поверхні Світового океану вкриті плівкою нафти чи нафтопродуктів, з яких 2/3 надходить із суші.

Нафтове забруднення призводить до


  • зміни газо- і водообміну між атмосферою і поверхнею Світового океану;

  • зміни температурного режиму вод;

  • загибелі ікри та деяких водяних організмів внаслідок отруєння (особливо небезпечне для малорухомих видів, зокрема, молюсків);

  • появи неприємного запаху і смаку води: при концентрації нафти

    • 0,06 мг/л - погіршуються смакові якості води і риба набуває нафтового присмаку;

    • понад 0,5 мг/л – риба гине;

    • понад 1,2 мг/л – гине планктон і бентос (донні організми);

  • злипання пір’я у водоплавних птахів внаслідок потрапляння нафти і їх загибель;

  • розчинення жиру на поверхні шкіри тварин і загибель від переохолодження.

У разі нафтового забруднення масово розмножується одноклітинна золотиста водорість, утворюючи пояс завширшки до 10 км і завтовшки 35 м, що рухається зі швидкістю 25 км на добу, знищуючи на своєму шляху все живе.

Нафтові плями виявляють із суден, літаків, штучних супутників Землі. Всі дистанційні методи виявлення базуються на відмінностях фізичних і хімічних властивостей води і нафти та нафтопродуктів (до складу нафти входять понад 1000 хімічний сполук, хімічних склад нафти кожного родовища своєрідний, що дає змогу останнім часом не лише виявити плями, встановити розмір і площу та основні компоненти, а й ідентифікувати танкер-винуватець).

Навіть при малих концентраціях нафту можна визначити за допомогою ультрафіолетової флуоресцентної спектроскопії, інфрачервоної спектроскопії, газової хроматографії, магнітометрії, хімічного маркування тощо.

Зважаючи на кількість вилитої нафти, погодні умови та засоби, якими озброєна людина, нафтові плями ліквідують одним із методів:



  • спалюють на танкері, який потерпів аварію;

  • гасять пожежу, а танкер затоплюють;

  • збирають нафту механічним шляхом, обробляють пляму сорбентом (пісок, силікагель, лігніновий чи тальковий пил) або речовиною, що переводить нафту в твердий стан;

  • розпилюють поверхнево-активні речовини, які емульгують нафту;

  • за допомогою мікробіологічного руйнування: використовують цілий ланцюг „пожирачів” (руйнівників) нафти (у центральній частині океану 1 „нафтовий” мікроб припадає на 40 мл води, в 1 мл забрудненої нафтою воді кількість їх досягає 10 000).

Отже, на швидкість руйнування впливають освітленість, температура, доступ кисню, видова різноманітність бактерій та наявність для них поживних речовин. Так, в арктичних морях процеси самоочищення дуже уповільнені, і нафта може зберігатися впродовж 50 років, завдаючи шкоди водяним організмам. Парафінові вуглеводні швидше розкладаються бактеріями, ніж ароматичні.

Важкі метали потрапляють у Світовий океан зі стоком річок, вимиваються з поверхні, випадають з атмосфери. Найбільшим їх джерелом є стічні води підприємств металургії та металообробки. Вплив важких металів на гідробіонти залежить від їх токсичності, концентрації, доступності, стійкості у водному середовищі тощо.

Забруднення сміттям і продуктами його спалювання в морі. Сміття потрапляє в океан з кораблів, що курсують його просторами, надходить з водами річок, його часто спеціально скидають у води Світового океану чи спалюють у віддалених районах. Особливо забруднені води поблизу портів.

Захоронення токсичних і радіоактивних виходів на океанічному дні внаслідок пошкодження контейнерів спричинює забруднення вод шкідливими речовинами і радіонуклідами. Після Другої світової війни хімічна зброя разом з кораблями Німеччини була затоплена в Балтійському морі. Відпрацьовані реактори підводних човнів, перші радіоактивні відходи військового-промислового комплексу і АЕС теж захороняли в такому корозійно агресивному середовищі, як морська вода (Карське море, глибинні зони Атлантики).
Інші проблеми Світового океану.

Інтенсивне використання Світового океану, як транспортної артерії та джерела біологічних ресурсів, зумовило забруднення і зменшення чисельності багатьох видів морських мешканців. Основними причинами збіднення Світового океану є:



  • перевилов окремих видів риб і морських тварин та зміна трофічних ланцюгів;

  • хижацьке їх винищення;

  • знищення місць нересту, зміна шляхів міграцій риб;

  • зниження, через забруднення води, стійкості імунної системи тварин до різних захворювань;

  • забруднення вод і отруєння токсичними речовинами внаслідок їх накопичення по трофічних ланцюгах (найвищий вміст токсинів, зокрема, пестицидів, виявлено у великих довгожителів океану, які харчуються рибою).

Усього в океані мешкає близько 160 тис. видів різних істот, існування яких багато в чому залежить нині від свідомості людей.
6.8. Водні проблеми України
До водного фонду України належать:

  • поверхневі води: природні водойми (озера), водостоки (річки, струмки), штучні водойми (ставки, водосховища) і канали, інші водні об’єкти;

  • підземні води та джерела;

  • внутрішні морські й територіальні води.

Річковий стік України становить у середньому 83,5 млрд. м3, у маловодні роки знижується до 48,8 млрд. м3, причому розподілений нерівномірно: 70% припадає на Південно-Західний економічний район, що становить 45% території і в якому проживає 40% населення; 30% - на Донецько-Придніпровський і Південний райони (55% території і 60% населення), де зосереджені найбільш водомісткі галузі народного господарства.

Україна належить до держав з низьким рівнем водозабезпеченості. За запасами місцевих ресурсів річкового стоку на душу населення Україна посідає одне з останніх місць в Європі (в Україні на 1 жителя припадає 1,0 тис. м3, в Європі – 4,6 тис. м3).

В Україні 3039 річок завдовжки понад 10 км, близько 22000 малих річок, біля яких розташовується майже 90% населених пунктів. Більшість річок несуть свої води до Чорного і Азовського морів і лише 4% - до Балтійського.

З невеликим обсягом водних ресурсів на душу населення в Україні пов’язано створення ставків і водойм, затоплення значних територій родючих земель.

В Україні 748 водосховищ об’ємом понад 1 млн. м3 кожне. Створення на Дніпрі каскаду гідроелектростанцій і водосховищ зумовило:


  • спрямлення його русла;

  • зменшення в декілька разів швидкості течії та інтенсивності процесів самоочищення;

  • збільшення рівнів підземних вод;

  • зникнення цінних порід риб, що віддавали перевагу швидкій течії;

  • забруднення води гниючими органічними рештками стоячих вод.

З Дніпра п’ють воду майже 30 млн. жителів України. Вода, що досягає південних територій України, потрапляє на поля зрошення значно забруднена важкими металами, радіонуклідами, нітратами, фосфатами, що призводить до забруднення земель Криму та південних областей України і накопичення забрудників у сільськогосподарській продукції.

Внаслідок підняття рівня підземних вод багато міст України потерпають від підтоплення, на крутих схилах берегів і річок ведеться боротьба із зсувами. Значної кількості води потребують АЕС.

Отже екологічними проблемами України, пов’язаними з водою є:


  • нестача води в певних місцевостях;

  • незадовільна якість питної води;

  • забруднення Чорного та Азовського морів;

  • забруднення водних об’єктів різноманітними речовинами;

  • підтоплення територій поблизу водосховищ;

  • зникнення малих річок;

  • зсуви та селі в гірських районах.

Стан Чорного моря вважається кризовим, що зумовлено підвищенням рівня радіоактивності, підняттям шару гідрогенсульфіду до глибини близько 100 м, який збільшується внаслідок скидання в море неочищених господарсько – побутових стічних вод.

Ще однією проблемою України є забруднення підземних вод. У підземні води забрудники потрапляють зі звалищ побутових і промислових відходів, у разі протікання нафтопроводів, внаслідок втрат нафти і нафтопродуктів під час добування чи переробки, при будівництві метро, бурінні свердловин тощо. Всі ці забрудники (пестициди, нітрати, важкі метали, вуглеводні) можуть потрапляти з питними водами і в організм людини, спричинюючи отруєння чи захворювання.


6.9. Шляхи розв’язання проблем гідросфери

Проблеми гідросфери планується розв’язати такими шляхами:



  • економія води;

  • розширення використання морської води для потреб народного господарства і побуту;

  • очищення стічних вод;

  • зменшення забруднення природних вод.


Економія води.

Економії води можна досягти багатьма шляхами. Нижче наведені основні з них:



  • встановлення лічильників витрачання води в кожній квартирі;

  • створення краплинного поливу в сільському господарстві;

  • покриття водонепроникними матеріалами дна і стінок водосховищ з метою уникнення підтоплення прилеглих територій, розмивання й замулення ;

  • використання для поливу сільськогосподарських угідь морської води. Це здійснюється в більшості країн на узбережжі Середземномор’я, Аравійського півострова, в Індії, Австралії, США, на островах Тихого, Атлантичного та Індійського океанів;

  • розширення морського водопостачання. На узбережжі Світового океану за рахунок використання морської води вже в 1985 р. економилось 2/3 прісної води на господарсько-побутові проблеми. Найчастіше морську воду вживають для системи охолодження АЕС, ТЕС, котельних, металургійних заводів, під час транспортування сировини, видобутку корисних копалин, у бальнеологічних цілях;

  • опріснення морської води. Для цього використовують методи термічної дистиляції, заморожування (для опріснення ними 1 м3 води з концентрацією солей 3,50/00 потрібно витратити відповідно 230,4 та 28,44 МДж електроенергії), миттєвого закипання, мембранні (зворотний осмос, електродіаліз, мембранна дистиляція тощо); найширше використовують зворотний осмос (його рушійною силою є різниця робочого тиску по обидва боки мембрани) у країнах Близького і Середнього Сходу та Північній Америці;

  • впровадження „сухих” технологій. В Україні такі технології впроваджуються у нафтопереробній галузі та в целюлозно-паперовій промисловості;

  • перехід на оборотний та замкнутий цикл водопостачання, що дає змогу зменшити не лише витрату чистої води, а й забруднення природних поверхневих водойм;

  • заміна водяного охолодження повітряним, що забезпечить скорочення використання води в різних галузях промисловості на 70–90% (повітряне охолодження використовують на металургійному заводі „Азовсталь”, Горлівському ВО „Азот”
    та ін.);

  • зменшення забруднення стічних вод після вилучення з них цінних компонентів (Одеський торговий порт і нафтопереробний завод виділяють зі стічних вод близько 20 тис. т нафти).

Правові основи охорони водних ресурсів України закладені у Законі про охорону навколишнього природного середовища (1991) та Водному кодексі України ( 1995), згідно з якими усі поверхневі і підземні води підлягають охороні від виснаження, забруднення, засмічення, замулення. Вирішенням питань охорони водних ресурсів України займаються Міністерство екології та природних ресурсів, Держкомітет України з гідрометеорології, Держкомітет України з водного господарства, Міністерство охорони здоров’я України.



Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал