Техногенний вплив на атмосферу та гідросферу

ВСТУП

Язичництво наших предків було релігією гармонії людини та природи, людини й Всесвіту. У ті давні часи людина не відокремлювала себе від обожнюваної, а отже, недоторканної природи, не вважала себе її "царем", проте була переконана у власному значенні, в тому, що є частиною грандіозного цілого.

Тому й цінувалися сили природи, небесні світила – Сонце, Місяць, зорі. Божествами й духами заселено було землю та воду, рослинний світ. Не руйнуючи природи, давні слов'яни брали у неї все необхідне для існування – їжу, одяг, ліки. Треба було лише знати ті закони, за якими діється таїна життя.

Оранка, сівба, збір урожаю – всі ці, начебто прості, побутові процеси перетворилися на таємничі, урочисті й напрочуд поетичні ритуали. Фатальною помилкою людства стало моральне відлучення від природи, що почалося пізніше і набуло катастрофічних масштабів у двадцятому столітті. Сьогодні, на порозі страхітливих екологічних криз, варто знову звернутися до мудрості наших предків, щоб хоч трохи навчитися у них шанобливого ставлення до природи, втраченого нерозважливими нащадками.

Скарбниця народної мудрості українців багата на прислів'я та приказки про природу, її явища, рослинний і тваринний світ. Ці народні афоризми відображають взаємини людини з природою від найдавніших часів, коли ще формувалися початки словесного мистецтва. Природа виступала в них то як незрозуміла, ворожа сила, то як помічник людини: "Вогонь і вода добрі служити, але лихі панувати", "З вогнем не жартуй і воді не вір", "Тиха вода людей топить, а швидка тільки лякає", "Сонце – батько, місяць – вітчим".

Змінюючи природу навколо себе, людина змінювала і саму себе, свої уявлення про навколишній світ, накопичувала досвід для подальшого удосконалення взаємостосунків з довкіллям. Здавна в народі говорять: "Грім гримить – хліб буде родить", "Дощ у пору – золото", "Як сіно косять, то дощу не просять".

За тривалу історію у людини не було більшого союзника, захисника і друга, ніж її земля. Почуття синівської відданості землі передається генетично з покоління до покоління. Земля в давніх приказках та прислів'ях називалася матір'ю, прославлялася її сила та щедрість: "Земля найбагатша, вода найсильніша". Образи землі і води є невід'ємними у багатьох побажаннях: "Будьте здорові, як вода, а багаті, як земля".

Українська міфологія як сукупність уявлень та окремих переказів про об'єкти живої і неживої природи, людину та Всесвіт розвивалися на основі давньої загальнослов'янської міфології. У міфах людина прагнула пояснити і упорядкувати навколишній світ. Наші предки багато уваги приділяли природним явищам і стихіям, окремим етапам життя та смерті людини, структурі навколишнього світу тощо. Адже саме у слов'янській і зокрема в українській міфології, земля – це мати, вона ж символ багатства, достатку, головного приста­новища живих і мертвих. До речі, українці не розміщували царства мертвих за межами Землі. За їхніми віруваннями, мертві жили в деревах, птахах, камінні й найчастіше в землі, звідки могли розмовляти з живими людьми, могли виходити із землі, із річок і шукати можливості спілкування з живими. Народ глибоко шанує у своїх повір'ях землю і дає їй такі назви: мати, свята земля, мати сира земля, годувальниця наша.

Своєрідним культом у наших предків була вода. З давніх-давен українці з особливою ретельністю охороняли й прикрашали джерела, вважаючи їх святими місцями. Не випадково, що з криницями пов'язані численні легенди про сховані скарби, хоч ціннішого скарбу, ніж вода, в природі, очевидно, не існує. Вода свята. Вода береться із землі. До води народ ставиться з повагою і вважає за гріх плювати в неї і говорити лайливі слова. Народні повчання говорять: заглядатимеш в колодязь – затягне водяна баба, чепуритимешся над водою – обсяде на щоках віспа. І то було не стільки залякування, як велика повага до води, адже вона завжди має бути чистою. Прислів'я говорить: "Не плюй в криницю, бо доведеться ще пити водицю".

У наших предків панував культ дерева, лісу. Блюзнірством вважалося будувати оселю з дерева, пошкодженого блискавицею. Липу як захисницю від блискавки рекомендувалося садити обабіч дороги, біля господи, біля культових споруд, палаців. Особливо боялися злі духи осики – тому її теж садили коло житла, осикові кілки забивали для відлякування нечистої сили в місцях, де вона буцімто з'являлась.

Етичні норми нашого народу забороняли нищити, вбивати з примхи. У той далекий час люди розуміли, наскільки вразливою є природа й застерігали байдужих: "Будь обережний, поряд з тобою інші істоти, дай їм жити...". Високий рівень розуміння явищ природи, екологічне світосприйняття наших предків виявляється у народних прикметах, приказках та прислів'ях: було створено певний кодекс, який вимагав ставитись до природи як до святині.

На жаль з появою людей на Землі почався вплив їхньої діяльності на кругообіг речовин та енергетичний обмін у біосфері. На відміну від інших організмів людина – це особливий біологічний вид, який впливає на природу не лише процесами обміну речовин у живій природі, тобто біологічним обміном, а й трудовою діяльністю. Вплив її пов'язаний не тільки з ростом народонаселення, а з технічною оснащеністю та вмінням організовувати працю.

Аналіз результатів різноманітних наук, зокрема археології, антропології, історії, географії, дозволив проф. Г. О. Бачинському (1993) стверджувати, що з впливом людської діяльності глобальна екосистема почала поступово перетворюватися у трикомпонентну глобальну екосистему, у функціонуванні якої все більшу роль відігравало людське суспільство. В історії взаємодії людського суспільства і природи він виділяє три стадії, які по суті є різними етапами розвитку на нашій планеті глобальної соціоекосистеми – незамкнену, частково замкнену, замкнену.

Перша стадія взаємодії суспільства та природи, а в цей час існувала незамкнена соціоекосистема – тривала близько 2–3 млн. років від появи на Землі перших людей примітивного виду до виникнення близько 40 тис. років тому сучасного людського виду. Ця стадія відзначалася органічним входженням людей у природу. Відбувалося накопичення знань про природу, пристосування людини до природи. У цей час для людського суспільства природне довкілля було практично необмеженим, тому глобальна соціоекосистема виступала як функціонально незамкнена.

Друга стадія взаємодії суспільства та природи тривала близько 40 тис. років від початку палеоліту і до кінця другої світової війни, тобто до середини XX століття. На цій стадії інтенсивно розвивалося землеробство, скотарство, виникали ремесла, розширювалося будівництво сіл, міст, фортець. Людство своєю діяльністю почало завдавати природі відчутної шкоди, особливо після розвитку хімії та одержання перших кислот, пороху, фарб, мідного купоросу. Чисельність населення в XV–XVII ст. вже перевищувала 500 млн. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною ресурсів, взаємодії з природою.

Глобальний тиск на довкілля був загалом ще незначним і локальним. До втручання людини на коленій ділянці ландшафту існували динамічна рівновага і певний баланс речовин і, як правило, виключалась можливість ерозії та зберігалася родючість ґрунтів. Третя стадія взаємодії суспільства та природи почалася в середині XX ст. після закінчення другої світової війни, яка стимулювала різкий стрибок у розвитку науки і техніки. Це – період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз, протистояння природи та людського суспільства, хижацької експлуатації всіх природних ресурсів. Він характеризується розвитком глобальної екологічної кризи, нарощуванням гонки озброєнь всіма розвиненими країнами світу. Це – стадія широкої хімізації, виробництва пластиків.

Людина своєю діяльністю на планеті все більше впливає на природу, на жаль, переважно негативно. На території нашої держави екологічна криза почала виявлятися ще з середини 50-х років XX ст. Саме цей час умовно можна вважати початком безконтрольного періоду експлуатації природи, а отже, і її забруднення. Щорічно у природний обіг вводилося близько 1,5 млрд. тонн первинної сировини. Це майже 30 тонн на кожного громадянина України. У результаті цього обсяг накопичених відходів від добувної, енергетичної, металургійної та деяких інших галузей промисловості становить уже близько 15 млрд. тонн. Набагато більше їх потрапило у воду та повітря, які є первинною основою життя. Причина цього – відсутність природоохоронних інституцій та застарілі технології. В Україні найбільша у світі розораність земель, безконтрольне використання великої кількості пестицидів, дві третини яких мають чіткий мутагенний ефект. І це за умов, коли близько 40 % усіх сільськогосподарських угідь мають слабку здатність до самоочищення, тобто сприяють накопиченню отруйних речовин у життєво важливому шарі орного ґрунту. Все це підсилюється аварійним станом каналізаційних систем, що спричиняє викиди інфекційне небезпечних відходів, зниження загального гігієнічного рівня. Внаслідок цього помітно погіршився стан здоров'я населення України, порушились природні процеси. Ще на першому році нашої незалежності Верховна Рада проголосила Україну зоною екологічного лиха. І це не безпідставно.

Усе згадане змусило людей переосмислити ставлення до природи, почати глибоке вивчення походження та розвитку складних взаємозв'язків і процесів у навколишньому середовищі, шукати шляхів гармонізації взаємин людського суспільства та природи.

Середовище, яке оточує людину, формувалося мільйони років. Воно складається із штучного середовища, створеного людьми в процесі розвитку (господарсько-побутової, промислової, транспортної, енергетичної та інших інфраструктур); природного середовища, яке утворилось в процесі еволюційного формування Землі й життя на ній; природних ресурсів, без яких неможливе існування та розвиток суспільства.

Поняття,,навколишнє природне середовище ” включає все те, що оточує та впливає на життя людини в процесі її діяльності. В більш широкому розумінні це космічний простір, а в більш вузькому – біосфера.

Вперше цей термін з’явився в ХІХ столітті в наукових працях австрійського вченого Е. Зюсса. Термін утворено поєднанням двох слів:,,біос” – життя,,,сфера” – куля.

Автором сучасного вчення про біосферу є вітчизняний геохімік
В. І. Вернадський. Згідно з вченням Вернадського, біосфера – це зовнішня оболонка Землі, де поширене життя. До складу біосфери входять всі живі організми та елементи неживої природи, котрі формують середовище існування живих організмів. Такими елементами неживої природи є атмосфера, гідросфера, літосфера. Верхня межа біосфери в атмосфері складає 85 км, нижня – 2 км в літосфері та до 11 км в гідросфері. Верхня межа обмежена інтенсивною концентрацією УФ-променів, а нижня – температурою земних надр.

Атмосфера. Повітряна оболонка Землі, її атмосфера є однією з найголовніших умов життя. Атмосфера має величезне значення для забезпечення життєдіяльності людини, так і взагалі для існування життя на планеті.

Без їжі людина може прожити місяць, без води – тиждень, а без повітря не може прожити й двох хвилин. Атмосфера захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів, регулює сезонні й добові коливання температури, є носієм тепла й вологи. Якби на Землі не було б атмосфери, то добові коливання температури на сій досягли б ±200 ⁰С. Через атмосферу відбувається фотосинтез та обмін енергії й інформації. Атмосфера спричиняє цілий ряд складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).

Основними компонентами атмосфери є азот (78,084 %), кисень (20,946 %), аргон (0,943 %), вуглекислий газ (0,027 %) та малі домішки водню, неону, гелію, метану, криптону (в сумі близько 0,009 %). Крім того, атмосфера містить пари води, вміст яких коливається від 0,2 % в приполярних районах до 3 % поблизу екватора.

Основні складові частини атмосфери – азот, кисень, вуглекислий газ – відіграють важливу роль в біосфері.

Азот є обов’язковим компонентом білків, де його міститься 15-19 %.

Кисень – активний окисник, основне джерело його утворення – це фотосинтез зелених рослин. Підраховано, що близько 80 % всього кисню в атмосферу постачає морський фітопланктон, 20 % виробляє наземна рослинність.

Вуглекислий газ – це обов’язковий компонент фотосинтезу рослин. Більшість вуглекислого газу поглинається океанами і лише 30 % залишається в атмосфері.

Проте такий хімічний склад атмосфера мала не завжди. Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосферами деяких інших планет Сонячної системи, наприклад, Венери, й складалася майже повністю з вуглекислого газу з домішками метану та аміаку. Нинішній киснево-азотний склад атмосфери є результат життєдіяльності живих організмів. Життя, що існує на Землі, за мільярди років кардинально змінило склад атмосфери.

Атмосфера землі складається з таких шарів (знизу вгору): тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50 км), мезосфера (до 80 км), термосфера (до 500 км), екзосфера (до 2000 км), геокорона (умовно до 20 000 км); далі атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум.

Основна маса повітря зосереджена в нижньому шарі (тропосфері) до
90 %. Тут відбуваються найінтенсивніші теплові процеси, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океану та суші.

Надзвичайно важливе значення для біосфери має ще озоносфера – шар стратосфери, збагачений триатомним киснем – озоном. Цей шар міститься на висотах 20-50 км і захищає все живе від згубної дії жорсткого ультрафіолетового (УФ) випромінювання Сонця.

Гідросфера. Гідросфера або водяна оболонка Землі – це її моря, океани, льодовики, річки, озера та підземні води. Наша планета містить близько16 млрд. км³ води, що становить 0,25% маси планети. Основна частина цієї води (понад 80 %) перебуває у глибинних зонах Землі – в її мантії. Невелика частина цих глибинних вод потрапляє на земну поверхню при вулканічних виверженнях.

Вода є основою існування життя на Землі. Моря і океани є тією буферною системою, яка пом’якшує вплив екстремальних температур, а водяна пара в атмосфері відіграє роль фільтра сонячної радіації, значною мірою визначає кліматичні особливості багатьох регіонів.

Без води неможливий фотосинтез, який відбувається в зелених рослинах і лежить в основі біологічного кругообігу речовин на нашій планеті. Живі організми на 60–80 % складаються з води і всі їхні життєві функціональні процеси пов’язані з водою.

Без води неможливе існування і людської цивілізації, бо вода використовується людьми не лише для пиття, а й для забезпечення своїх санітарно-гігієнічних та господарсько-побутових потреб.

Але для більшості людських потреб придатна не будь-яка вода, а лише прісна – з вмістом мінеральних солей до 1 г/л, незважаючи на величезні обсяги гідросфер, прісні води становлять менше 3 % її об’єму.

Основна маса води гідросфери ще не використовується людством: вода морів та океанів – через високий вміст солей (від 5 до 40 г/л); вода льодовиків Антарктиди, Арктики та Гренландії – через складність транспортування у промислово розвинуті регіони, значна частина підземних вод – внаслідок високої мінералізації.

Доступною для використання є лише невелика частина прісних вод – це близько 220 тис. км³. Вчені сучасну щорічну потребу у воді людства оцінюють в 4 тис. км³.

Чиста прісна вода на нашій планеті є особливо важливим ресурсом, значення якого зростає з кожним роком, бо потреби в прісні воді разом із швидким збільшенням народонаселення земної кулі, розвитком водоємких галузей промисловості та інтенсифікацією сільського господарства швидко зростають з кожним роком.

Розвиток людської цивілізації потребує все більшої кількості води. У містах та інших населених пунктах залежно від ступеня благоустрою добові витрати на побутові потреби сягають від 125 до 400 л на одну особу, тобто місто з населенням 0,5 млн. чоловік потребує води до 250 тис. м³. У великих містах земної кулі добовий об’єм в літрах нині становить: Нью-Йорк – 600, Париж – 500, Москва – 400, Київ – 300, Лондон – 263. Добова норма споживання води людиною для життя близько 1,5 л людство планети кожної доби споживають води як харчового продукту близько 0,009 км³.

Дуже велика кількість води йде на промислові потреби. Наприклад, для виплавлення 1 тонни сталі витрачається 300 м³, міді – 500 м³, нікелю – 4000 м³, для виготовлення 1 тонни газетного паперу – 900 м³, капрону – 5000 м³, виробництво 1 тонни пшениці потребує 1500 м³ води, рису – 4000 м³ бавовни – 10000 м³.

Частина біосфери, охоплена впливом діяльності людини, 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 процеси 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.

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), ґрунту – 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, ґрунтів і продуктів харчування.

У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення довкілля класифікуються так:

за походженням – механічні, хімічні, фізичні, біологічні, матеріальні, енергетичні;

за тривалістю дії – стійкі, нестійкі, напівстійкі, середньої стійкості;

за впливом на біоту – прямої й непрямої дії;

за характером – навмисні (заплановані), супутні, аварійно-випадкові.

Механічні забруднювачі – це різні тверді частинки або предмети (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, електромагнітних, гравітаційних, світлових, радіаційних полів у природному середовищі, шуми, вібрації, які створює людина.

Біологічні забруднення – поява в природі в результаті діяльності людей нових різновидів живих організмів (наприклад, вірусу СНІДу), підвищення патогенності паразитів та збудників хвороб, а також спровоковане людиною катастрофічне розмноження окремих видів (наприклад, унаслідок необґрунтованої інтродукції, порушень карантину тощо).

До матеріальних належать різні атмосферні забруднення, стічні води, тверді відходи, до енергетичних – теплові викиди, шуми, вібрації, електромагнітні поля, ультразвукове, інфразвукове, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове, іонізуюче, електромагнітне випромінювання.

До стійких належать забруднювачі, які довго зберігаються в природі (пластмаси, поліетилени, деякі метали, скло, радіоактивні 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 тощо.

Супутні забруднення– це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери в окремих районах, регіонах і планети вцілому в результаті діяльності людини (спустелювання, 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 в 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, N0₂, N₂O), що в 10 разів є небезпечними для людини, ніж СО, викидаються в повітря переважно підприємствами, які виробляють азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, целулоїд, віскозний шовк, а також паливними агрегатами ТЕС і ТЕЦ, металургійними заводами й спричинюють утворення кислотних дощів. На територіях, що межують із основними автомагістралями Києва (10–30 км), концентрації NО₂ в 10–30 разів перевищують гранично допустимі (ГДК), бензпіренів – у 3–10 разів.

Аміак (NН₃), що застосовується для виробництва, зокрема азотної кислоти, подразнює дихальні шляхи людей і тварин.

Шкідливі вуглеводні (ароматичні, парафіни, нафтени, бензпірени) 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 вуглеводневих викидів і є однією з причин утворення смогів – фотохімічних туманів у містах-гігантах. У вихлопних газах автомобілів міститься близько 200 шкідливих компонентів, найнебезпечніші з яких – бензпірени, оксиди азоту, сполуки свинцю та ртуті, альдегіди.

Діоксид сірки (SО₂)або сірчистий газ виділяється під час згоряння палива з домішкою сірки (вугілля, нафта), переробки сірчаних руд, горіння териконів, виплавляння металів.

Триоксид сірки (SО₃) або сірчаний ангідрид утворюється внаслідок окиснення SО₂ в атмосфері під час фотохімічних і каталітичних реакцій і є аерозолем або розчином сірчаної кислоти в дощовій воді, яка підкиснює ґрунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, спричинює загострення захворювань легень і дихальних шляхів. Нагромаджується в районах хімічної, нафтової й металургійної промисловості, ТЕЦ, цементних і коксохімічних заводів. Украй шкідливий також і для рослин, оскільки легко засвоюється ними й порушує процеси обміну речовин і розвитку.

Сірководень (Н₂S) і сірковуглець (СS₂) викидаються в повітря окремо й разом з іншими сірчистими сполуками, але в менших кількостях, ніж SО₂, 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 перевищує токсичність, ніж SО₂). В атмосфері Н₂S повільно окиснюється до SО₃. Потрапляє в атмосферу також у районах діяльності 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, цемент, суперфосфат, оцет, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду, органічні барвники тощо. В атмосфері містяться у вигляді молекулярного 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 (НF) або пилуватого флюориту (СаF₂). Сполуки фтору надзвичайно токсичні, до них дуже чутливі комахи. Фтор нагромаджується в рослинах, а через рослинний корм – в організмі тварин.

Свинець (Рb) – токсичний метал, який міститься у вихлопних газах автомобілів, свинцевих фарбах, матеріалах покриттів, ізоляцій 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 близько 20 м³ повітря з вихлопними газами, до компонентів яких належить свинець, отримує його з їжею (до 45 мкг), і в організмі затримується до 16 мкг 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 (Сd) – одна з найотрутніших 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 США щодоби в організм дорослої людини потрапляє майже 50–60 мкг кадмію, у Швеції – 15–20 мкг, 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). Підвищений уміст кадмію спостерігається в морських фосфоритах, морських рослинах і кістках риб, у деяких поліметалічних рудах. Нагромаджується він у золі під час спалювання сміття на звалищах.

Ртуть (Нg) – високотоксична речовина, особливо ртутьорганічні сполуки – метилртуть, етилртуть та ін. У довкілля вони потрапляють 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, вінілхлориди (містяться в різних плівках, поліетиленових упаковках, пакетах, 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.

Важливо наголосити: за сучасних умов атмосферне повітря, води, ґрунти водночас забруднюються кількома шкідливими речовинами. Кожна з них, узята окремо, може мати концентрацію, 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 (НСl, Н₂SО₄, НNО₃,), метанолу й етанолу, помірної радіації й деяких важких металів, радіації й пестицидів, радіації й шуму.

Для з'ясування ступеня забруднення довкілля та впливу того чи іншого забруднювача (полютанта, токсиканта) на біоту й здоров'я людини, оцінки шкідливості забруднювачів і міри їхньої небезпечності, проведення екологічних експертиз довкілля в межах районів, регіонів чи окремих об'єктів сьогодні в усьому світі використовують такі поняття, як гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин, гранично допустимі викиди (ГДВ) і скиди (ГДС), гранично допустимі екологічні навантаження (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 рекомендуються відповідними установами, комісіями на підставі результатів складних комплексних наукових досліджень, лабораторних експериментів, а також відомостей, добутих під час і після різних аварій і катастроф на виробництвах, воєн, стихійних лих, із використанням матеріалів тривалих медичних спостережень на шкідливих підприємствах.

Використовують два нормативи ГДК шкідливих речовин:

1) максимальна разова доза, яка не викликає рефлекторних реакцій у людини;

2) середньодобова ГДК – максимальна доза, що не шкідлива для людини в разі тривалої (впродовж місяців, років) дії.

В Україні стан довкілля контролюється кількома відомствами. Основний контроль здійснюється Міністерством екології і природних ресурсів, Міністерством охорони здоров'я, санітарно-епідеміологічними службами, гідрометслужбою та їхніми відділами в областях і районах, а додатковий контроль – службами комунального господарства, рибнагляду, геології та охорони надр, товариствами охорони природи, «зеленими» організаціями.

В основу нормування всіх забруднювачів покладено визначення ГДК у різних середовищах. У нормативних документах різних країн ГДК забруднювачів у воді, повітрі й ґрунтах, на жаль, часто відрізняються, хоча й неістотно (за рідкісним винятком, наприклад, норми вмісту діоксинів).

ГДК полютанта – це такий його вміст у природному середовищі, за якого не знижується працездатність і не погіршується самопочуття людей, не завдається шкода їхньому здоров'ю в разі постійних контактів, а також відсутні небажані негативні наслідки для нащадків.

Визначаючи ГДК, ураховують не лише ступінь впливу полютанта на здоров'я людей, а й також його дію на свійських і диких тварин, рослини, гриби, мікроорганізми й природні угруповання в цілому.

Новітні дослідження свідчать, що нижніх безпечних меж впливу канцерогенів та іонізуючої радіації немає. Будь-які дози, що перевищують звичайний природний фон, шкідливі. За наявності в повітрі або воді кількох забруднювачів їхня сукупна концентрація має не перевищувати одиницю.

Для визначення максимальної разової ГДК використовують різні високочутливі тести, за допомогою яких виявляють мінімальні впливи забруднювачів на здоров'я людини в разі короткочасних контактів (вимірювання біопотенціалів головного мозку, реакції ока тощо). Для з'ясування наслідків тривалих впливів полютантів проводять експерименти на тваринах, використовують дані спостережень під час епідемій, аварій, додаючи до певного граничного значення коефіцієнт запасу, який знижує ГДК ще в кілька разів. Для різних середовищ значення ГДК одних і тих самих токсикантів різні, як і максимальні разові та середньодобові ГДК одних і тих самих забруднювачів.

На сьогодні визначено близько 3 тис. ГДК для забруднювачів води (близько 1500), повітря (близько 1000) і ґрунтів (близько 300), що найчастіше трапляються в оточенні людини, хоча необхідно знати принаймні 20 тис. ГДК різних забруднювачів, які виробляє людина й які негативно впливають на її здоров'я та існування.

Для всіх об'єктів, що забруднюють атмосферу, обчислюють і внормовують гранично допустимі викиди, тобто кількість шкідливих речовин, яка не має бути перевищеною під час викидів у повітря за одиницю часу, аби концентрація забруднювачів повітря навколо об'єкта (на межі санітарної зони) не перевершувала встановленої ГДК. Для того щоб, за законом про охорону довкілля, контролювати якість димогазових викидів різних підприємств і об'єктів, здійснюються обов'язкова інвентаризація всіх джерел забруднення атмосфери, їх екологічна паспортизація й періодична екологічна експертиза. Перевіряється відповідність затвердженим екологічним стандартам розмірів санітарно-захисних зон (їх п'ять класів – завширшки від 5–50 до 1000 м і більше, залежно від ступеня небезпечності токсикантів, які викидаються підприємством), їхнього стану, стану очисних установок, ефективності їхньої роботи тощо.

Оцінюючи екологічні ситуації при складанні екологічних карт, використовують такі поняття, як екологічне навантаження, рівень техногенного навантаження.

Розрізняють кілька видів екологічних ситуацій: критичні (кризові), складні, помірної складності, близькі до нормальних (початково негативні) та нормальні (умовно нормальні).

Наприклад, кризові екологічні ситуації склалися в 30-кілометровій зоні навколо Чорнобильської АЕС, в Азовському морі, в містах – Донецьк, Дніпродзержинськ, Лисичанськ, Луганськ. У складних екологічних ситуаціях перебувають Київ, Ялта, Одеса, Кривий Ріг, Нікополь, більшість обласних центрів України та ін.

Близькі до нормальних екологічні ситуації складаються в районах, де концентрація промисловості й населення на 1 км² ландшафту найменша, а природні ресурси вичерпані на 40—50 % (Карпати, Полісся).

Під шумом розуміють усі неприємні й небажані звуки та їх поєднання, які заважають нормально працювати, сприймати необхідні звукові сигнали, відпочивати. Шум – одна з форм фізичного (хвильового) забруднення природного середовища. Адаптація до нього практично неможлива. Шумове забруднення підлягає обов'язковому жорсткому контролю.

Звукові хвилі або звук – це механічні коливання, які поширюються у твердих, рідких і газоподібних середовищах. До найважливіших фізичних характеристик звуку належать: швидкість, звуковий тиск, інтенсивність звуку та його спектральний склад. У зв'язку зі слуховими відчуттями, що викликаються чутними звуками, користуються такими характеристиками, як гучність звуку, його висота й тембр.

Інтенсивність або сила звуку визначається зміною звукового тиску в навколишньому повітряному середовищі (це енергетична характеристика), а гучність звуку, тобто міра сили слухового відчуття, залежить також і від частоти звуку. Звуковий діапазон частоти, який сприймає вухо людини, становить 16 Гц–20 кГц (чутний звук). Звукові коливання з частотою, нижчою за 16–20 Гц, називають інфразвуковими, вищою за 20 кГц – ультразвуковими.

Спектр – це складові звуку, прості гармоніки коливань, які мають певну частоту, фазу та амплітуду.

Рівень звукового тиску виражає сукупний тиск складних звуків, а октавні слухові рівні визначають частину різних частотних смуг спектра.

Для визначення рівня звукового тиску розроблено логарифмічну шкалу, кожен ступінь якої відповідає зміні інтенсивності шуму в десять разів і називається белом (Б) на честь винахідника телефону американського вченого А. Белла. На практиці використовують зручнішу одиницю – децибел (дБ), яка в десять разів менша від бела. Для вимірювання інтенсивності шуму розроблено спеціальні прилади – шумоміри.

Збільшення якоїсь частоти вдвоє сприймається нами як підвищення тону звуку на певну величину (октаву). Звичайна розмова між людьми ведеться в межах частот 250 Гц–10 кГц та інтенсивності звуку приблизно 30–60 дБ.

Як і для хімічних забруднювачів, установлено нормативи шумів. Допустимим вважається такий шум, тривала дія якого не спричинює зниження гостроти сприйняття звуку й забезпечує задовільну розпізнаваність мови на відстані 1,5 м від того, хто говорить. Допустимі межі в різних мовах становлять 45-85 дБ.

Унормовано також шумові характеристики місць перебування людей. Наприклад, рекомендуються такі діапазони звукового тиску всередині приміщень: для сну, відпочинку – 30–45 дБ; для розумової праці – 45–55; для лабораторних досліджень, роботи з персональним комп'ютером – 50–65; для виробничих цехів, магазинів, гаражів – 56–70 дБ.

Шум тим небезпечніший, чим вища тональність звуків. Так, низькочастотні шуми навіть до 100 дБ особливої шкоди органові слуху не завдають, а високочастотні стають небезпечними вже за рівня 75–80 дБ.

Останнім часом проблемі шуму надають великої ваги. Є багато способів боротьби з ним: використання шумопоглинальних екранів, фільтрів, матеріалів, зміна технології виробництва, запровадження безшумних механізмів і деталей, зміна режиму, динаміки та особливостей транспортних потоків у містах.

Вібрації – це механічні коливання, що виникають під час роботи різних технічних пристроїв, вузлів, агрегатів. У техніці розрізняють корисну й шкідливу вібрації. Корисна вібрація збуджується навмисне спеціальними вібраційними машинами й використовується, наприклад, під час укладання бетону, трамбування, штампування тощо. Шкідлива вібрація виникає спонтанно, під час циклічної роботи будь-яких механізмів.

Значення вібрацій як фактора забруднення природного середовища залежить від їхньої потужності й частоти. Слабкі вібрації помітної шкоди біоті й довкіллю не завдають. Навпаки, в деяких випадках вони стимулюють розвиток рослин і тварин, використовуються в медицині (наприклад, під час масажу). Сильні вібрації, як шкідливі, так і корисні, з технічного погляду, негативно впливають на довкілля й біоту, в тому числі й на людину.

Інтенсивний розвиток електроніки й радіотехніки призвів до забруднення природного середовища електромагнітними випромінюваннями. Головне їхнє джерело – радіо-, телевізійні й радіолокаційні станції та центри, високовольтні лінії електропередач і підстанції, електротранспорт, телевізори й комп'ютери (особливо – телевізійні зали, студії, комп'ютерні центри, де зосереджено багато цієї техніки).

Останніми роками в країнах, де дуже широко використовується теле- й комп'ютерна техніка, помітно зросла захворюваність осіб, які протягом тривалого часу працювали з нею. Тому переглядаються й стають жорсткішими нормативи режиму роботи, застосовуються спеціальні захисні екрани, сітки тощо. Та, незважаючи на це, виявляється дедалі більше даних про різні негативні дії комп'ютерів на здоров'я людини, які необхідно вивчати, нормувати і обов'язково враховувати в майбутньому. Зокрема, персональні ЕОМ і відеотермінали – це джерела м'якого рентгенівського, ультрафіолетового, інфрачервоного, електромагнітного випромінювань. Крім того, ЕОМ – джерело утворення магнітних полів і в разі тривалої роботи – значної іонізації повітря.

Екологічний моніторинг. У зв'язку зі збільшенням негативного впливу на довкілля всіх видів людської діяльності останніми роками виникла потреба в організації періодичних і безперервних довгострокових спостережень, оцінках становища в цілому. Контролюються екологічні умови як навколо окремих об'єктів-забруднювачів, так і в межах районів, регіонів, континентів, усієї планети. Склалася ціла система таких досліджень, спостережень і операцій, яку назвали екологічним моніторингом.

Основна мета моніторингу – об'єктивна оцінка стану довкілля, його складових у межах досліджуваних територій, аби залежно від цієї оцінки приймати правильні рішення щодо охорони природи, раціонального використання її ресурсів.

У 1975 р. під егідою ООН створено глобальну систему моніторингу.

Сьогодні під екологічним моніторингом (від лат. топіtоr – що попереджає, остерігає) розуміють систему спостережень, оцінки й контролю стану довкілля для вироблення заходів на його захист, раціональне використання природних ресурсів, передбачення критичних екологічних ситуацій та запобігання їм, прогнозування масштабів можливих змін.

Організація, нагромадження, обробка й поширення даних моніторингу мають забезпечити необхідною інформацією для розв'язання управлінських задач на різних рівнях – від окремого об'єкта (хімічного заводу, тваринницької ферми, аеродрому) до великого регіону чи всієї планети, бо всі три рівні пов'язані між собою.

Дані екологічного моніторингу стають ефективним інструментом охорони природи лише в тому разі, якщо вони доступні широким масам населення завдяки засобам масової інформації (це підтверджує досвід Німеччини, США, Швеції, Японії, Норвегії та інших країн). Дані моніторингу мають допомагати в пошуку шляхів оптимізації взаємин людини й природи.

На локальному рівні – це стеження за конкретними об'єктами, їхнім ресурсо- та енергоспоживанням, складом та обсягами забруднень довкілля, контроль за дотриманням законів про охорону природи, станом звалищ, зберіганням мінеральних добрив і отрутохімікатів, забороненими (таємними) викидами й скидами відходів.

На регіональному рівні (басейни великих річок, водосховищ, географічні або економічні райони чи регіони) – це виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин (повітряні, водні), з'ясування обсягів токсикантів, що мігрують, головних джерел забруднення середовища в регіоні, вибір постійних станцій екологічного контролю, визначення першорядних екологічних завдань, складання регіональних планів охорони природи.

На глобальному рівні – це спостереження за станом озонового шару, розвитком парникового ефекту, формуванням і випаданням кислотних дощів, станом гідросфери планети (особливо в разі аварій на морях та океанах), лісовими пожежами, утворенням і рухом ураганів, піщаних бур та інших стихійних і техногенних катастрофічних явищ глобального масштабу.

Станції стеження розміщуються в екологічно чистих районах. Спостереження за станом довкілля можуть бути наземними (за безпосереднього контакту) й за допомогою літаків, гелікоптерів, супутників, космічних кораблів, метеорологічних ракет. Вони можуть відрізнятися завданнями, методиками, обсягом робіт, мати хімічний, фізичний, біологічний, комплексний характер, бути геологічними, географічними, медичними й ін.

Нині виконуються всі види екологічного моніторингу на всіх рівнях у всьому світі. Міжнародне співробітництво допомагає здійснювати глобальний екологічний моніторинг, а його дані опрацьовуються в спеціальних міжнародних центрах і передаються для вивчення та ухвалення рішень у спеціальні екологічні міжнародні організації при ООН, урядам найбільших країн світу.

З 1991 р. у межах України виконується програма системного екологічного моніторингу (СЕМ «Україна»), в якій беруть участь близько 30 різних організацій нашої держави, в тому числі інститути Національної академії наук України, Міністерство екології і природних ресурсів України, Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків чорнобильської катастрофи, Міністерство охорони здоров'я та ін.

Дата добавления: 2015-05-26