Білявський Г.О. та ін. Основи екології

Подождите немного. Документ загружается.

Глава З

Геоеколоеія

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 гостро-

дефіцитні 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 найбільшо-

го 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

використаний 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 вироб-

ництві, а основними галузями стають складне сучасне машинобу-

дування, електроніка, обчислювальна техніка. Тому одним із го-

ловних завдань, що постають перед нашою молодою державою, є

докорінна перебудова структури промисловості, а саме — змен-

шення частки важкої індустрії й військово-промислового ком-

плексу та збільшення частки виробництва наукоємкої продукції й

товарів народного споживання. Це істотно знизить енергоємність

і матеріаломісткість виробництва, послабить залежність України

від зовнішніх поставок ресурсів, передусім паливно-енергетич-

них, і, нарешті, поліпшить екологічну обстановку в країні (відо-

мо, як забруднюють природу старі промислові гіганти).

Зменшення обсягів видобутку мінеральних ресурсів із надр

Землі досягається також їх комплексним використанням. Прак-

тично всі родовища твердих корисних копалин комплексні, тоб-

то, крім основного компонента, містять цілу низку супутніх. Так,

поліметалічні руди, крім основних металів (Си, РЬ і N5), містять

іще

Аи, А§,

Ри

$п, \У, Мо, Со, Аб,

їїе,

Ва, Ссі, Бе, Те, Іп,

Ле та

ін. Іноді супутні корисні компоненти виявляються ціннішими за

основні.

Більшість залізних руд також є багатокомпонентними. Це сто-

сується, наприклад, залізних руд нашого Криворіжжя, які, крім

173

Розділ І

Сучасні підходи в науці про довкілля

¥с, містять також V, Сіл, Со, №, ве, Р, 8, В, Та, N5 і 2л. Не всі

ці компоненти сьогодні вилучаються з криворізьких руд, хоча

спеціальні технології у світі напрацьовані.

Значно порушують земну поверхню гірничі розробки — шах-

ти, кар'єри, свердловини. Підземні розробки спричинюють утво-

рення 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 розроб-

ляються, утворюються відвали пустих порід, терикони, що займа-

ють великі площі родючих земель. Поверхневі водотоки забруд-

нюються мінералізованими водами, які відкачуються із шахтних

горизонтів.

Відомі способи якщо не запобігання цим екологічним пору-

шенням, 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.

Контрольні запитаний 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?

174

Глава З

Гзоекологія

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 най:небезпечні-

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?

ТЕХНОЕКОЛОПЯ

ГЛАВА

Сила у того, хто

знає.

А. Парікчай,

індійський філософ

Основні техногенні забруднювачі

§4^1^ 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)

\Tacmuna біосфери, охоплена впливом діяльності

^людини, її технічних засобів, об'єктів, які працю-

ють або споруджуються, називається тсхносферою. Вона почала

формуватись у XVIII—XIX ст. водночас із бурхливим розвитком

науки та техніки й до другої половини XX ст. стала силою плане-

тарного масштабу. Це пов'язано з активізацією діяльності люди-

ни 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 гео-

логічного й біологічного) — технологічний. Виникла необхідність

детально вивчати, класифікувати різні техногенні забруднення

довкілля, передбачати їх, уміти запобігати їм, зменшувати, нейт-

ралізувати, нарешті, боротися з наслідками різних негативних дій

людини на природу. Це зумовило розвиток багатьох нових на-

прямів у сфері прикладної екології, які узагальнено називають

«техноекол огією».

• Основні техногенні забруднювачі природного середовища —

це різні гази, газоподібні речовини, аерозолі, пил, які викидають-

ся в атмосферу об'єктами енергетики, промисловості й транспор-

ту, радіоактивні, електромагнітні, магнітні й теплові випроміню-

вання та поля, шуми й вібрації, «збагачені» шкідливими хімічни-

ми сполуками промислові стоки, комунальні й побутові відходи,

хімічні речовини (передусім пестициди й мінеральні добрива), що

у величезній кількості використовуються в сільському госпо-

дарстві, нафтопродукти.

Сьогодні довкілля забруднюють більше ніж 7 тис. хімічних спо-

лук, 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, нітра-

ти (солі азотної кислоти), ґрунту — поліхлоровані дифеніли,

соляна кислота. Кількість техногенних забруднювачів зараз вели-

чезна й, на жаль, продовжує зростати. Особливу небезпеку

становлять важкі метали, які дедалі в більшій кількості нагрома-

джуються в ґрунті, воді й продуктах харчування.

Щорічно: в результаті згоряння палива в атмосферу планети ви-

кидається приблизно 22 млрд т діоксиду вуглецю й 150 млн т сірчи-

стих сполук; світова промисловість скидає в річки понад 160 км

шкідливих стоків; у ґрунти вноситься близько 500 млн т мінераль-

них 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,

ґрунтів і продуктів харчування.

У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення дов-

кілля класифікуються так: • за походженням — механічні,

177

Розділ І

Сучасні підходи в науці про довкілля

хімічні, фізичні, біологічні; матеріальні, енергетичні; • за трива-

лістю дії — стійкі, нестійкі, напівстійкі, середньої стійкості;

• за впливом на біоту — прямої й непрямої дії; • за ха-

рактером — навмисні (заплановані), супутні, аварійно-випадкові.

Механічні забруднювачі — це різні тверді частинки або предме-

ти (викинуті як непотрібні, відпрацьовані, невикористані) на

поверхні Землі, в ґрунтах, воді, в Космосі (пил, уламки машин та

апаратів).

Хімічні забруднювачі — тверді, газоподібні й рідкі речовини,

хімічні елементи та сполуки штучного походження, які надходять

у біосферу й порушують природні процеси кругообігу речовин та

енергії (особливо небезпечні — хімічна зброя).

Фізичні забруднення — це зміни теплових, електричних, елек-

тромагнітних, гравітаційних, світлових, радіаційних полів у при-

родному середовищі, шуми, вібрації, які створює людина.

Біологічні забруднення — поява в природі в результаті діяль-

ності людей нових різновидів живих організмів (наприклад, віру-

су СНІДу), підвищення патогенності паразитів та збудників хво-

роб, а також спровоковане людиною катастрофічне розмноження

окремих видів (наприклад, унаслідок необгрунтованої інтро-

дукції, порушень карантину тощо).

До матеріальних належать різні атмосферні забруднення,

стічні води, тверді відходи, до енергетичних — теплові викиди,

шуми, вібрації, електромагнітні поля, ультразвукове, інфразвуко-

ве, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове, іонізуюче,

електромагнітне випромінювання.

До стійких належать забруднювачі, які довго зберігаються в

природі (пластмаси, поліетилени, деякі метали, скло, радіоак-

тивні речовини з великим періодом напіврозпаду тощо).

Нестійкі забруднювачі швидко розкладаються, розчиняються,

нейтралізуються в природному середовищі під впливом різних

факторів і процесів.

Навмисні забруднення — це зумисні (заборонені) протизаконні

викиди й скиди шкідливих відходів виробництва у водні об'єкти,

повітря й на земельні ділянки, цілеспрямоване знищення лісів,

пасовиськ, перевилов риби, браконьєрство, утворення кар'єрів,

неправильне використання земель, природних вод і т. д.

Супутні забруднення — це поступові зміни стану атмосфери,

гідросфери, літосфери й біосфери в окремих районах, регіонах і

планети в цілому в результаті діяльності людини (спустелювання,

, \78

Глава 4 Техноекологія

висихання боліт, зникнення малих річок, поява кислотних дощів,

парникового ефекту, руйнування озонового шару).

Нижче наведено короткі характеристики найбільш поширених

і небезпечних забруднювачів довкілля.

Оксид вуглецю (СО), або чадний газ, не має кольору й запаху,

утворюється в результаті неповного згоряння кам'яного вугілля,

природного газу, деревини, нафти, бензину. Якщо в повітрі

міститься 1 % СО, то це вже негативно впливає на біоту, а 4 %

для багатьох видів є летальною дозою.

Один

автомобіль

викидає

повітря близько 3,65 кг СО за добу; щільність потоків автомобілів

на основних магістралях Києва сягає 50—100 тис. машин за добу,

щогодинний викид у повітря СО становить 1800—2000 кг.

Оксиди азоту (N0, N0^ М

0), що в 10 разів небезпечніші для

людини, ніж СО, викидаються в повітря переважно підпри-

ємствами, які виробляють азотну кислоту й нітрати, анілінові

барвники, целулоїд, віскозний шовк, а також паливними агрега-

тами ТЕС і ТЕЦ, металургійними заводами й спричинюють утво-

рення кислотних дощів. На територіях, що межують із основни-

ми автомагістралями Києва (10—30км), концентрації ]Ч0

в 10—

ЗО разів перевищують гранично допустимі (ГДК), бензпіренів — у

З—10 разів.

Аміак

(N113),

що застосовується для виробництва, зокрема

азотної кислоти, подразнює дихальні шляхи людей і тварин.

Шкідливі вуглеводні (ароматичні, парафіни, нафтени, бенз-

пірени) містяться у вихлопних газах автомобілів (недосконалість

процесів згоряння бензину в циліндрах двигунів), картерних

газах, випарах бензинів. Дуже шкідливі також сажа (оскільки

добре адсорбує забруднювачі), ненасичені (олефінові) вуглеводні

(етилен та інші), які становлять 35 % загальної кількості вугле-

водневих викидів і є однією з причин утворення смогів —

фотохімічних туманів у містах-гігантах. У вихлопних газах авто-

мобілів міститься близько 200 шкідливих компонентів, найнебез-

печніші з яких — бензпірени, оксиди азоту, сполуки свинцю та

ртуті, альдегіди.

Діоксид сірки (50

), або сірчистий газ, виділяється під час зго-

ряння палива з домішкою сірки (вугілля, нафта), переробки

сірчаних руд, горіння териконів, виплавляння металів.

Триоксид сірки (80

), або сірчаний ангідрид, утворюється

внаслідок окиснення 50

в атмосфері під час фотохімічних і ка-

талітичних реакцій і є аерозолем або розчином сірчаної кислоти

179

Розділ І

Сучасні підходи в науці про довкілля

в дощовій воді, яка підкиснює ґрунти, посилює корозію металів,

руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, спричинює заго-

стрення захворювань легень і дихальних шляхів. Нагромад-

жується в районах хімічної, нафтової й металургійної промисло-

вості, ТЕЦ, цементних і коксохімічних заводів. Украй шкідливий

також і для рослин, оскільки легко засвоюється ними й порушує

процеси обміну речовин і розвитку.

Сірководень (Н

8) і сірковуглець (С5

) викидаються в повітря

окремо й разом з іншими сірчистими сполуками, але в менших

кількостях, ніж 80

, підприємствами, які виробляють штучне

волокно, цукор, а також нафтопереробними й коксохімічними

заводами. Характерна ознака цих забруднювачів — різкий,

неприємний, подразнювальний запах. Мають високу токсичність

(у 100 разів токсичніші, ніж 80

). В атмосфері Н

Б повільно окис-

нюється до 80

. Потрапляє в атмосферу також у районах діяль-

ності вулканів. Крім того, в природних умовах сірководень — це

кінцевий продукт сульфатредукуючих бактерій — на дні боліт і

річок, озер, морів і навіть у каналізаційних системах.

Сполуки хлору з іншими елементами концентруються навколо

хімічних заводів, які виробляють соляну кислоту, пестициди, це-

мент, суперфосфат, оцет, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду,

органічні барвники тощо. В атмосфері містяться у вигляді моле-

кулярного хлору й хлористого водню.

Сполуки фтору з іншими елементами нагромаджуються в

районах виробництва алюмінію, емалі, скла, кераміки, фарфору,

сталі, фосфорних добрив. У повітрі вони містяться у вигляді

фтористого водню (НИ) або пилуватого флюориту (СаР

). Сполу-

ки фтору надзвичайно токсичні, до них дуже чутливі комахи;

Фтор нагромаджується в рослинах, а через рослинний корм — в

організмі тварин.

Свинець (РЬ) — токсичний метал, який міститься у вихлопних

газах автомобілів, свинцевих фарбах, матеріалах покриттів, ізоля-

цій електрокабелів і водопроводів, різних прокладок та ін.

# В організмі людини міститься в середньому близько 120 мг свинцю, який

розподілений по всіх органах, тканинах, кістках. Із кісток він виводиться дуже

повільно (десятки років)! Органічні сполуки свинцю надходять в організм

людини крізь шкіру, слизові оболонки, з водою та їжею, а неорганічні —

дихальними шляхами. Сьогодні житель великого міста щодня вдихає близь-

ко 20 м

повітря з вихлопними газами, до компонентів яких належить сви-

нець, отримує його з їжею (до 45 мкг), і в організмі затримується до 16 мкг

180

Глава 4

Техноекологія

свинцю, котрий проникає в кров і розподіляється в кістках (до 90 %), печінці

й нирках. Іноді загальна кількість свинцю в організмі городянина становить

0,5 г і більше, тоді як його ГДК в крові — 50—100 мкг/100 мл.

Кадмій (Ссї) — одна з найотруйніших речовин. Його ГДК —

0,001 мг/л. • Так, у 1956 р. в Японії тяжке захворювання кісток,

відоме як ітай-ітай, було викликане хронічним отруєнням людей

кадмієм, що містився в рисі. Цей рис вирощувався неподалік

гірничодобувного комбінату, який сильно забруднював околиці

відходами з умістом кадмію. В організм японців, котрі мешкали

поблизу, щодня потрапляло до 600 мкг цієї отрути!

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), у

наш час у СІЛА щодоби в організм дорослої людини потрапляє майже

50—60

мкг кадмію, у

Швеції

— 15—20, в

Японії

— до 80 мкг.

Рятує

лише те, що основна маса кадмію виводиться з організму дуже

швидко, а залишається всього близько 2 мкг (за добу). Підвище-

ний уміст кадмію спостерігається в морських фосфоритах, мор-

ських рослинах і кістках риб, у деяких поліметалічних рудах. На-

громаджується він у золі під час спалювання сміття на звалищах.

Ртуть (Н%) — високотоксична речовина, особливо ртутєор-

ганічні сполуки — метилртуть, етилртуть та ін. В довкілля по-

трапляє з відпрацьованих люмінесцентних ламп, батарейок тощо.

«Нові» забруднювачі, винайдені людиною, яких природа

раніше не знала й не мала часу підготувати до них екосистеми, за

своєю фізико-хімічною структурою чужі всьому живому й не

можуть перероблятися, втягуватися в обмінні процеси. До таких

небезпечних забруднювачів належать поліхлорбіфеніли (ПХБ),

полібромні біфеніли (ПББ), поліциклічні ароматичні вуглеводні

(ПАВ) — їх виробляють понад 600 видів, нітрозоаміни, вінілхло-

риди (містяться в різних плівках, поліетиленових упаковках, па-

кетах, трубах), майже всі синтетичні пральні порошки. Більшість

із цих речовин є канцерогенними, вони впливають на генетичний

апарат людей. Прихований період хвороб (а це дуже небезпечно!)

від отруєння такими речовинами становить 10—15 років.

# Якщо не вжити термінових заходів до зменшення забруднень довкілля,

то, за розрахунками спеціалістів, через 50 років, зважаючи на зростання ви-

робництва, вміст оксиду заліза в ґрунтах і водах планети подвоїться, сполук

цинку й свинцю збільшиться в 10 разів, ртуті, кадмію, стронцію — в 100,

арсену (миш'яку) — в 250 разів!

181

Розділ І

Сучасні підходи в науці про довкілля

Важливо наголосити: за сучасних умов атмосферне повітря,

води, ґрунти водночас забруднюються кількома шкідливими

речовинами. Кожна з них, узята окремо, може мати концентра-

цію, меншу за ГДК (тобто не становить небезпеку для здоров'я),

але сукупна дія всіх забруднювачів дає сильний негативний

ефект, як і в разі, коли набагато перевищується ГДК якого-

небудь токсиканта. Це явище називають ефектом підсумовування

дії шкідливих речовин, або синергічним ефектом. Прикладом може

бути сукупна сильна негативна дія діоксиду сірки й сірководню,

ацетону й фенолу, ацетальдегіду й вінілацетату, діоксиду азоту й

формальдегіду, сірчистого газу й діоксиду азоту, суміші сильних

кислот (НС1, Н

, HNOз), метанолу й етанолу, «помірної»

радіації й деяких важких металів, радіації й пестицидів, радіації й

шуму.

Л Методи визначення якості та обсягів забруднень. Для з'ясу-

вання ступеня забруднення довкілля та впливу того чи іншого

забруднювача (полютанта, токсиканта) на біоту й здоров'я люди-

ни, оцінки шкідливості забруднювачів і міри їхньої небезпеч-

ності, проведення екологічних експертиз довкілля в межах

районів, регіонів чи окремих об'єктів сьогодні в усьому світі

використовують такі поняття, як гранично допустимі концент-

рації (ГДК) шкідливих речовин, гранично допустимі викиди

(ГДВ) і скиди (ГДС), гранично допустимі екологічні навантажен-

ня (ГДЕН), ступінь екологічної витривалості ландшафту (СЕВЛ),

максимально допустимий рівень забруднення (МДРЗ), кризова

екологічна ситуація (КЕС), санітарно-захисні зони (СЗЗ) та ін.

Гранично допустимі концентрації визначаються головними

санітарними інспекціями в законодавчому порядку або рекомен-

дуються відповідними установами, комісіями на підставі резуль-

татів складних комплексних наукових досліджень, лабораторних

експериментів, а також відомостей, добутих під час і після різних

аварій і катастроф на виробництвах, воєн, стихійних лих, із вико-

ристанням матеріалів тривалих медичних спостережень на

шкідливих підприємствах.

Використовують два нормативи ГДК шкідливих ре-

човин: 1) максимальна разова доза, яка не викликає рефлек-

торних реакцій у людини; 2) середньодобова ГДК — максималь-

на доза, що не шкідлива для людини в разі тривалої (впродовж

місяців, років) дії.

182