ФОРМИ ТА МЕХАНІЗМИ ДЕГРАДАЦІЇ БІОСФЕРИ. РОЛЬ ПРОМИСЛОВОГО ТА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО

ВИРОБНИЦТВ

Упродовж XX століття обсяги техногенних впливів на природне середовище різко зростали. Наприкінці століття світовий обсяг спалювання мінерального палива становив 6,5 млрд.

Паралельно зростав і обсяг відходів. Відвали золи складали 350 млн. т за рік, промислові і комунальні стоки - 500 км³. Переміщення гірської породи і ґрунту при добуванні корисних копалин досягло 4 тис. км³ за рік.

У наш час техногенні ґрунти вкривають уже близько 55% суші. У високо урбанізованих районах цей показник перевищує 90%.

На жаль, Україна є одним із тих регіонів планети, де рівень антропогенного забруднення середовища досить високий (табл. 9.3). У промислових районах країни (Придніпров’я, Донбас, частково Причорномор’я) природне середовище суттєво забруднюють викиди шкідливих речовин в атмосферу і водойми. У сільськогосподарських районах (Західне Полісся, Карпати, Крим) наявне забруднення ґрунтів залишками мінеральних добрив і пестицидів. Тут же, як правило, унаслідок високої розораності земель сильно розвинені ерозійні процеси.

Таблиця 9.3. Антропогенне забруднення природного середовища по районах України

Сучасне виробництво - це перш за все гігантський споживач.

Споживацька концепція виробництва привела до того, що відходи та побічні продукти, незалежно від їх шкідливості, протягом багатьох десятиліть просто викидалися в навколишнє середовище. Тільки починаючи з другої половини XX століття стали застосовувати різні засоби для зв’язування та знешкодження промислових, сільськогосподарських та побутових відходів. У країнах Європейського Союзу відходи поділяють на три категорії:

1) «зелені» - безпечні;

2) «жовті» - шкідливі, на їхнє складування потрібен спеціальний дозвіл;

3) «червоні» - дуже небезпечні, що знаходяться під суворим контролем.

Але далеко не всі сучасні промислові та сільськогосподарські технології передбачають знешкодження відходів, а якщо й передбачають, то найчастіше ефективність цього процесу низька.

Усі сторонні речовини, що надходять у навколишнє середовище внаслідок людської діяльності за пропозицією Р. Парсона називають антропогенним забрудненням, а в результаті природних процесів - природним забрудненням. Антропогенне забруднення може бути у вигляді газоподібних викидів, рідких стоків на твердих відходів. Але поняття антропогенного забруднення звичайно розглядається ширше. До нього належать усі види та форми порушень структури та функціонування природних об’єктів, що виникають у результаті діяльності людини. Розрізняють такі види антропогенного забруднення навколишнього середовища:

1) хімічне, яке зводиться до надходження в навколишнє середовище різноманітних ксенобіотиків;

2) фізичне, до якого відносять знищення територій, шумові перешкоди та електромагнітне випромінювання;

3) термічне, яке спостерігається при скидах у водойми нагрітої воДи з промислових підприємств і в першу чергу з ТЕЦ;

4) радіоактивне, яке пов’язане з надходженням в природне середовище штучних ізотопів;

5) засмічення, що проявляється в надходженні до навколишнього середовища різного роду твердих відходів;

6) біологічне, при якому в природних та антропогенних екосистемах з’являються невластиві їм організми.

У цілому, під забрудненням природного середовища розуміють будь-яке привнесення в нього не властивих йому живих чи неживих компонентів або структурних змін, які викликають порушення біогеохімічних циклів та потоку енергії в біосфері і в кінцевому результаті чинять несприятливу дію на живі організми та людину.

У загальному випадку джерела забруднення природного середовища можна класифікувати за походженням - штучні, антропогенні (питома вага - близько 90% загального обсягу) і природні; місцем походження - континентальні, морські й атмосферні; часовою ознакою - постійні, епізодичні, разові, випадкові; просторово-часовою ознакою - фіксовані і нефіксовані тощо.

У зв’язку з тим що забруднювачі не тільки завдають узагалі збитків природі, але й шкодять здоров’ю людини, для оцінки рівня забруднення середовища використовують особливу величину - гранично допустиму концентрацію (ГДК). ГДК - це максимальний рівень забруднення, яке людина витримує без загрози її здоров’ю. ГДК визначається для кожного забруднювача окремо. При використанні концепції ГДК варто мати на увазі, що шкодли-вість від забруднюючих речовин зростає завдяки ефекту синергізму, який полягає в тому, що шкода від комплексу забруднювачів перевищує просту суму ефектів від кожного з них окремо.

Антропогенне забруднення привело до залучення в планетарні біогеохімічні цикли великої кількості сторонніх для них речовин. Це головним чином метали. У біогеохімічні цикли щорічно надходить заліза 4х10⁹ тонн, алюмінію - 10⁸ тонн, свинцю -ЗхЮ⁵ тонн, кадмію - 2х10³ тонн. До них додаються різноманітні органічні та неорганічні ксенобіотики.

Промислове та сільськогосподарське виробництво зумовили появу особливого, техногенного типу міграції речовини на планеті. Техногенна міграція полягає в переміщенні на великі віддалі сировини, продуктів виробництва та відходів.

Різновидностей порушень, що приносить людина в біосферу і що ведуть до її деградації, досить багато. До них відносять навіть туризм, який дехто схильний вважати «формою контакту людини з природою». Унаслідок демографічного вибуху та урбанізації туризм став масовим. Місць, недоступних для сучасного туризму, у світі залишилося дуже мало. Тварини, особливо в

період розмноження, ще витримують поодиноких людей, що з’являються рідко, але їм дуже заважають туристичні групи, які часто намагаються встановити тривалий контакт з тваринами, «спостерігаючи» за їхньою поведінкою. У таких умовах більшість видів тварин припиняють свій репродуктивний цикл, не залишаючи потомства.

Безперечно завдає збитків природним екосистемам і спорт. Так, наприклад, в останні десятиліття в Японії став популярним гольф. Вивляється, що територія, зайнята майданчиками для гольфу, до 1990 року досягала 37 483 км³, що для цієї невеликої країни чимало. Але це не лише втрати території, майданчики для гольфу швидко зазнають ерозії, в них вноситься велика кількість добрив. Масовий любительський та професійний лижний спорт завдає великої шкоди екології Альп, Карпат, Кавказького хребта та інших гірських систем світу. В Альпах установлено 13 тисяч підйомників для лижників, прокладено 45 тисяч лижних трас. Щороку цей гірський масив відвідує більш ніж 100 млн. туристів. Німеччина навіть була змушена розгорнути пропаганду за організацію «ніжного» туризму, тобто такого, що зберігає природу.

Повсюдним та небезпечним для біосфери стало любительське полювання. У Франції, яка посідає перше місце в Європі за цим показником, зареєстровано 1,8 млн.

Під впливом антропогенного пресу швидкими темпами почали змінюватися екосистеми. З них почали випадати цілі блоки організмів, спростилися структури, функціонування стало менш ефективним. Результатом прямого знищення живих організмів людиною в процесі полювання, рибальства та заготівлі лікарських рослин є збідніння живої речовини біосфери планети. Має місце і опосередковане знищення, коли рослини та тва­

рини вимирають унаслідок знищення їхніх місць проживання та розмноження. До цього додаються антропогенні катастрофи: пожежі, аварійні викиди великої кількості шкідливих речовин, аварії на транспорті та лініях електропередач та інші, від наслідків яких потерпає все живе.

Обсяги вилучення біопродукції з біосфери досягли 70%, а жива матерія функціонує на оптимальному рівні тоді, коли з продукції біосфери вилучається не більше 1 %. Екосистеми і біосфера в цілому все більше втрачають здатність до саморегуляції та самопідтримки. У кінцевому підсумку це надає кругообігу речовин на земній кулі якісно нового та непередбачуваного характеру. Сама стабільність функціонування біосфери опинилася під загрозою.

9.3.1. Забруднення атмосфери

Атмосферне забруднення спричинюють тверді частинки (попіл та пил) та різноманітні газоподібні речовини. У забруднення атмосфери найбільший внесок робить промисловість. Забруднення метаном, аміаком, пилом здійснює сільськогосподарське виробництво. Загальні обсяги промислових викидів у повітряний простір колосальні. Найбільш небезпечними забруднювачами атмосфери є кислотоутворюючі оксиди - азоту, сірки, а також вуглекислий газ,

чадний газ, аміак, фтор, хлор та промисловий пил. їх надходження в повітря помітно змінило склад сучасної атмосфери порівняно з доіндустріальним періодом (табл. 9.4).

Сірчистий газ SO₂ утворюється як побічний продукт при металургійному виробництві та спалюванні кам'яного вугілля або нафти, що вміщують домішки сірки. Обсяги викидів сірчистого газу залишаються великими в промислово розвинених країнах (табл. 9.5), незважаючи на

введення жорсткого державного

Таблиця 9.5. Викиди оксиду сірки в атмосферу в деяких країнах Європи у 1988 році з

контролю та економічних са­нкцій на наднормативні вики­ди окислів сірки. розрахунку на Ікм^л території у кр^ЛЛ що розвивають­

ся, промислові підприємства обладнані установками, що уловлюють такі оксиди значно меншою мірою.

В утворенні оксидів азоту велику роль відіграють теплові електростанції. На їхню долю припадає більше 50% викидів цих оксидів.

До сумарних викидів вуглекислого газу чималий внесок робить автотранспорт - 47%. Навіть така невелика країна, як Японія створює викиди вуглекислого газу завдяки автомобілям у розмірі 144 077ХІ0³ тонн/рік. На другому місці за розмірами викидів антропогенного вуглекислого газу знаходиться паливне енергоустаткування. У цілому

Таблиця 9.4. Концентрація деяких газоподібних речовин в атмосфері в доіндустріальну та сучасну епоху

розвинені країни дають 54% антропогенного вуглекислого газу, а країни, що розвивалися, - 46%. У сукупності антропогенні викиди вуглекислого газу привели до того, що за останні 100 років його кількість в атмосфері зросла на 20%, а за іншими оцінками - навіть на 30%. Так чи інакше, на початку XX століття вміст вуглекислого газу в атмосфері складав 0,03% за об'ємом, а зараз він становить 0,035%.

Викидається в атмосферу й метан. За даними Дж. Голдена (J. Holden, 1992), за останні 100 років його кількість в атмосфері збільшилася в 100 разів.

Почала зростати кількість у повітрі тропосферного озону (0₃). Його утворення пов'язане з роботою транспортних засобів, а також зі спалюванням нафтопродуктів та природного газу. На відміну від стратосферного озону, з якого формується озоновий екран планети, тропосферний озон відіграє негативну роль. Це сильний фотоокисдювач. Однак в Європі його концентрація в атмосфері щорічно збільшується на 1%. Максимум озону спостерігається в денні години. Уже при концентрації 360-400 мкг/м³ тропосферний озон сильно подразнює слизові оболонки, а на території ФРН в останні роки реєструвалася його концентрація до 600 та більше мкг/м³.

У цілому внаслідок промислових та сільськогосподарських викидів газовий склад атмосфери до кінця XX століття почав якісно змінюватися. У ній у все більшій кількості почали накопичуватися

небажані речовини. Під загрозою опинився і кисень атмосфери - його кількість знижується. За

підрахунками

B.I. Вульфсона (1969), до 2000 року тільки на спалювання палива буде витрачатися 57 млрд. тонн кисню, що складає 13% всього об'єму, що продукують зелені рослини.

Зміна хімічного складу повітря несприятливо впливає на більшість біосферних процесів. Забруднення повітря токсичними хімічними речовинами навіть при малій їхній концентрації веде до зниження неспецифічної стійкості організму та сприяє розвитку багатьох захворювань людини, несприятливо впливає на стан тварин та рослин.

9.3.2. Забруднення та деградація ґрунту

За час розвитку людської цивілізації площі ґрунтів, придатних для землеробства, безперервно скорочуються. Це відбувається в результаті відведення земель під міське та сільське будівництво, транспортні комунікації, ложа водосховищ та на інші потреби. Забруднення ґрунтів полягає в тому, що до них надходять нові, нехарактерні для них речовини, або поселяються та розмножуються в них нові мікроорганізми.

У другій половині XX століття внаслідок забруднення стала характерною масова деградація ґрунтів із втратою їх основної властивості - родючості. Факторів деградації ґрунтів дуже багато. Головні з них такі:

а) неправильне землекористування, що призводить до втрати родючого шару ґрунту при ерозії; 118

б) знищення екосистем, у межах яких формувався даний тип ґрунту;

в) забруднення промисловими, сільськогосподарськими та побутовими відходами;

г) зміни кліматичних факторів і, в першу чергу, гідрологічних умов.

Залежно від регіону та умов господарювання на перший план у деградації ґрунтового покриву може висуватися будь-який із цих факторів.

Для ґрунтів є небезпечним накопичення в них металів. За своїм походженням важкі метали в ґрунті поділяються на три групи:

а) літогенні, що є в складі гірських порід;

б) педогенні, що пов'язані з ґрунтом;

в) антропогенні, які вносяться в ґрунт у результаті діяльності людини.

Найбільшу небезпеку становить остання група.

Найбільш токсичними для ґрунту (1 клас небезпечності) є свинець, ртуть, уран, торій, кадмій, берилій, хром, нікель та кобальт. Токсичні також германій, олово, вольфрам, молібден, літій,

вісмут, марганець, мідь, миш'як, селен, алюміній. Більшість цих речовин концентрується в трофічних ланцюгах. Хоча самі по собі важкі метали не є ксенобіотиками, але в підвищених концентраціях вони завдають біологічної шкоди всім живим організмам. Наприклад, при концентраціях алюмінію (основними джерелами надходження якого є посуд, чай та аспірин) більше ніж 10 мкг/л розвивається хвороба Альцгеймера. Чотиривалентний хром, що утворюється як відходи гальванічних виробництв, дуже шкідливо впливає на нирки та легені. Кадмій вражає печінку, веде до розвитку гіпертонії, а в підвищеній концентрації має канцерогенну дію.

Антропогенна трансформація ґрунтів набула такого поширення, що Л.В. Єтеревська (1989) вважала доцільним виділяти особливу категорію ґрунтів - техноземи. Сильно забруднюють ґрунти пестициди та залишкова кількість мінеральних добрив. Аварії на АЕС та випробування ядерної зброї супроводжуються забрудненням ґрунту радіонуклідами. Видобування, переробка та використання нафтопродуктів веде до забруднення ґрунту залишковою кількістю сирої нафти, бензинів, мастильних матеріалів.

В останні десятиліття серед різних видів хімічного забруднення на перше місце вийшло надходження до навколишнього середовища діоксинів. Під назвою «діоксин» виступає більше 75 поліхлорованих похідних дибензодіоксину та фуранів, що утворюються при відбілюванні целюлози та спалюванні побутових відходів і характеризуються високою токсичністю.

Діоксин і його похідні настільки отруйні, що гранично допустима концентрація (ГДК) для них дуже мала: вона становить усього 10"¹² г (0,0000000000001 г) на 1 кг.

Діоксин отруйний для всіх аеробних організмів. Він важко розкладається в природних умовах. Діоксин входив до складу так званого «оранжевого агенту», який США використовували як дефоліант у період війни у В'єтнамі. У результаті в місцевого населення та солдат США - ветеранів цієї війни - досі реєструється підвищена частота ракових захворювань.

Діоксини, потрапивши в організм людини, практично ніколи не виводяться з нього. Вони концентруються в живих тканинах і при накопиченні в кількості більше 1 мкг/кг маси тіла починають викликати порушення травлення, фіброз печінки і підшлункової залози, атеросклероз, порушення слуху і низку інших захворювань. Виводиться діоксин у людини з організму лише з молоком матерів - годувальниць, оскільки його жирність складає 3,5-3,8%. Таким чином, отруєння діоксином починається ще в наймолодшому віці. Тому тестом на діоксинову безпеку середовища нашого існування є вміст діоксинів у жіночому молоці. Як видно з рис. 9.2, той чи інший рівень загального от-

Рис. 9.2. Діоксиноподібні сполуки у грудному молоці (нг ТО/кг ж матерівгодувальниць (за даними Міжнародного Агентства

з вивчення Раку. 1997 р.)

руєння діоксинами характерний практично для всіх країн, коливаючись залежно від санітарно- екологічного стану тієї чи іншої території від 3 до 45 токсичних одиниць (ТО). В Україні він становить близько 12 ТО.

У сільськогосподарських районах велика кількість ґрунтів втрачається внаслідок активних ерозійних процесів. Відомий канадський зерновий пояс до нашого часу втратив 50% органіки, яка початково містилася в його ґрунтах. У Великобританії середні втрати ґрунтів від ерозії оцінюються від 2,2 до 12,2 тонн/га за рік. У ряді регіонів деградація ґрунту пов'язана з

неправильно проведеною меліорацією: ґрунт або висушується (при осушенні боліт), або перезволожується (у районах дії зрошувальних систем). Нерідко зрошування веде до вторинного засолення ґрунтів.

Стан «здоров'я» ґрунтів контролюється в наш час погано. Серед величезної кількості ксенобіотиків, що надходять до ґрунту, реєструються тільки кілька десятків. Продукти їх перетворення, часто більш токсичні, ніж сама початкова речовина, взагалі ніяк не враховуються. Темпи втрат ґрунтової родючості та самих ґрунтів стали такими високими, що Г.В. Добровольський, Л.О. Нарпачевський та ін. відомі ґрунтознавці ставлять питання про підготовку Червоної книги ґрунтів, до якої мають бути занесені типи ґрунтів, яким загрожує повне знищення. Червона книга ґрунтів може бути основою для ведення моніторингу стану ґрунтів і збереження еталонів природних типів ґрунтів.

9.3.2. Забруднення Світового океану та континентальних вод

Забруднення акваторії Світового океану та континентальних водойм здійснюється через три основних джерела:

а) стічні води промисловості;

б) стоки сільськогосподарських виробництв;

в) стоки населених пунктів.

Розрізняють первинне та вторинне забруднення водойм. Первинне пов'язане з надходженням до акваторії відходів господарської діяльності людини. Вторинним називають забруднення, що розвивається внаслідок біохімічних порушень у життєдіяльності живих організмів морів та прісних вод і веде до втрати природних зв'язків між організмами з різними типами живлення.

Найбільш небезпечне хімічне забруднення водойм різноманітними токсичними речовинами. Воно настільки велике, що водойми все більшою мірою перетворюються в «стічну канаву цивілізації». Хімічні забруднювачі, концентруючись у ланцюгах живлення, не тільки безпосередньо нищать живі організми, вони вкрай несприятливо діють опосередковано: вода втрачає прозорість, у ній падає вміст кисню.

Загальний об'єм стічних вод у світі, з яких 95% не очищені або недостатньо очищені, складають 1 870 км /рік. У Північній Америці він дорівнює 440 км /рік, в Європі - 308 км /рік, Китаї - 36,8 км /рік.

Максимальну забрудненість мають ділянки узбережжя водойм до глибини 100 м. Особливо небезпечним є забруднення внутрішніх морів. До Азовського та Чорного морів зі стоками надходить велика кількість хлору, натрію, калію та інших речовин. Йде змив із ланів залишкової кількості пестицидів. Підраховано, що

в Каркінітській затоці України втрати рибних ресурсів, пов'язані з забрудненням води, у десятки разів перевищили економічний ефект від зрошення та хімічних препаратів захисту рослин.

Велика кількість забруднювачів утримується у воді дуже довго, ще довше триває їх циркуляція в ланцюгах живлення. Відомо, що виробництво та використання ДДТ припинено приблизно 25 років тому, але його й досі знаходять у Світовому океані навіть на глибині до 2 500 м. У ланцюгах живлення водних організмів циркулюють досить різноманітні токсичні речовини. За підрахунками С Драй-Жільмо (1991), пестициди, що потрапляють до океанів із континентальними стоками, отруюють живі організми в результаті дії ефекту концентрації в ланцюгах живлення. Якщо прийняти вміст пестицидів у морській воді за одиницю на літр, то в планктоні вміст пестицидів складає вже 70 одиниць на літр, у тканинах риби - 25 тисяч одиниць на кілограм, а в тканинах та жирі дельфінів і хижих морських риб - 800 тисяч одиниць на кілограм.

Негативною дією характеризуються і біологічно корисні речовини, якщо їх кількість у воді перевищує певний рівень. Зокрема, ріст концентрації біогенних елементів (особливо фосфору в концентрації більш ніж 0,07 мг/л) у водоймах веде до евтро-фікації - посиленого розвитку рослинності водойм («цвітіння води») без паралельного збільшення чисельності гетеротрофів. Унаслідок дефіциту кисню евтрофікація завершується гнилісними процесами та втратою чистої води. Головною причиною «цвітіння води» є посилений стік до водойм залишкової кількості азотних та фосфорних добрив, а також залишкової кількості миючих засобів (детергентів), що застосовуються в побуті та містять фосфор.

Серйозну небезпеку для водойм усіх видів має зростаюче забруднення поверхнево-активними речовинами (ПАР), що використовуються як миючі засоби. їх виробництво у світі дооягло 2,8x10^і1 тонн на рік. За хімічним складом ПАР поділяються на три види: катіонні, аніонні й такі, що не вміщують іонів. Найбільш поширені аніонні миючі засоби. Вони утворюють на поверхні води плівку, стійку до біоруйнування. У воді, забрудненій ПАР, спостерігається пригнічення розвитку всіх живих організмів.

Серйозною проблемою, що призводить до виникнення епідемічних захворювань, є забруднення водойм хвороботворними мікроорганізмами. За даними ВООЗ, у світі через забруднення питної води щорічно вмирає більш ніж б млн. дітей. В.І, Бондаренко та В.І. Задорожня (1991) протягом останніх 25 років здійснювали облік забруднення води у водоймах України ентєрові-русами. Виявилося, що стічні води м. Києва після очистки в 18-23% випадків містили в собі ентеровіруси. У водопровідній воді

їх знаходили в 16,9% випадків, у річковій воді в межах великих міст України - у 22,8% випадків, і навіть хлорована вода закритих дитячих басейнів у 8,9% випадків мала ентеровіруси. Вони були знайдені у 8,1% випадків на поверхні плодів та овочів, що надходять у продаж. Нерідко в питній воді виявляється кишкова паличка, велика кількість штамів якої стійкі до антибіотиків і є причиною спалахів кишкових інфекцій влітку. Це свідчить про низьку якість очистки питної води, неефективне хлорування та зростаюче забруднення природних водойм.

Особливим видом забруднення акваторії є засмічення твердими відходами, які звичайно називають уламками. Це різні предмети (або їх залишки) з пластику, скла, картону, дерева та інших матеріалів. Особливо небезпечні пластикові уламки, оскільки вони не розкладаються надто тривалий час. Обсяги засмічення Світового океану зростають катастрофічними темпами. Так, за даними Ц. Бауера та С. Індицелло (1990), у 1975 році тільки з рибальських суден було скинуто 340 тисяч тонн пластикових відходів. Засмічення завдає великих збитків водяній флорі та фауні.

Велика кількість плаваючого сміття врешті-решт потрапляє до берегів та пляжів. П. Шевальє та Д. Джонсон (1994), провівши обстеження 20 пляжів на Атлантичному узбережжі США, установили, що на кожні 10 км² пляжу припадає від 0,5 до 1,5 кг уламків пластику.

Забруднюється Світовий океан також при розлитті нафти, що має місце при аваріях танкерів та стіканні нафти з прибережних територій у воду. В останні роки до Світового океану щорічно скидається від 2,4 до 6 млн. тонн сирої нафти. Приблизно 36% цієї кількості дають берегові стоки нафтодобувних та нафтопереробних підприємств, 33% - стік з морських нафтових свердловин та промивка танкерів і 5% - аварії танкерів.

За останні десятиліття зареєстровано вже кілька великих аварій танкерів, які привели до локальних екологічних катастроф. Так, 19 грудня 1989 року танкер «Харк-5» (Іран) отримав пробоїну біля Канарських островів. На узбережжя Марокко вилилося 70 тонн нафти з утворенням нафтової плями діаметром у 250 км. Для знешкодження цієї нафти довелося застосувати 500 тонн диспергентів, однак морській фауні та флорі було завдано великої шкоди, суттєво постраждали краби, сардини. Танкер «Ексон Валдіз» у 1989 році сів на мілину біля берегів Аляски, викинувши 41 тисячу кубічних метрів сирої нафти, від розливу якої загинуло приблизно 300 тисяч особин птахів та декілька тисяч морських ссавців. Для ліквідації цієї нафти було необхідно застосувати 60 тис. м³ ґрунту, було витрачено 2 млрд. дол. та застосована праця 11 тис. робітників. Усього, за даними Регістру Ллойда, за період із

1973 до 1990 року аварії сталися з

583 танкерами, і при кожній з них у воду скидалася та чи інша кількість нафти. «Шоколадні» припливи стали звичайним явищем на багатьох морських пляжах. Як свідчить супутникове фотографування, нафтовою плівкою вже вкрито близько 10-15% поверхні океанів та морів.

Для України особливо важливим є стан Чорного моря, яке є майже повністю «закритою» водоймою і тому особливо чутливе до забруднення. У 1990 році до Чорного моря надійшло 5 млрд. м³ стічних вод. Скиди на узбережжя дренажних вод із поливних площ Південно-Українського каналу в районі Скадовська привели до замулювання пляжів. За останні десятиліття надходження до Чорного моря з території України, Росії, Грузії та Туреччини солей важких металів, пестицидів, залишкової кількості добрив, миючих речовин настільки великі, що чітко реєструється збіднення іхтіофауни, зменшення вилову риби, а виловлена риба все частіше стає непридатною для вживання в їжу.

Особливістю Чорного моря є наявність глибоководної сірководневої зони, в якій можливе життя тільки анаеробних організмів. В останні роки виникла загроза «сірководневого вибуху» — підняття рівня сірководню до самого виходу його на поверхню. Уже в наш час верхня межа сірководневої зони в центрі моря піднялася до позначки 100 м, а біля берегів - до 300 м. Цей процес пов’язаний зі скидами в прибережні води великої кількості неокислених побутових відходів та нафти.

У цілому забруднення водойм усіх типів стало таким сильним, що в багатьох із них можливості до самоочищення вичерпалися, почався процес необоротної деградації. Конвенцій про захист океанів, морів та прісних вод прийнято багато, але ефект від них поки що малий. Хоча в цілому Світовий океан ще здоровий, цього не можна сказати про внутрішні моря та прибережні зони.

9.3.3. Фізичні фактори забруднення середовища

Під фізичним забрудненням природного середовища маються на увазі різноманітні види шумів, антропогенно створювані електромагнітні випромінювання, порушення природного теплового балансу, та вібрація.

Шумове забруднення. Під глумом в екології розуміють будь-який звук, що сприймається живим організмом, порушує тишу й перешкоджає нормальній життєдіяльності цього живого організму. Відповідно до визначення Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) шум розглядається як фактор забруднення довкілля, свого роду «відходи» технічної цивілізації.

Антропогенних джерел шуму досить багато. Це різні транспортні засоби, промислове виробництво (металургія та текстильна промисловість у першу чергу), будівельне виробництво, робота

радіоелектронної апаратури і т. ін. У містах 80% шумів створює транспорт. Вивченням ролі шуму в природі займається акустична екологія.

На людину особливо погано діє шум з частотою 400-800 Гц. Під впливом шумів розвивається багато неспецифічних захворювань. Потужні шумові впливи можуть викликати загибель організму. У Давньому Китаї існувала навіть «музична страта» - засудженого на смерть карали тривалою дією сильного шуму, від якого він гинув. Для котів та собак смертельним є шумовий вплив у 165 дБ.

У промисловості в робочих приміщеннях вважається допустимим шум до 80-85 дБ, у жилих приміщеннях він не має перевищувати 50-60 дБ (у деяких країнах - 40 дБ), а вночі -35-50 дБ. Ці норми всюди порушуються. У СІЛА ризикують втратити слух від промислового шуму силою більш ніж 100 дБ більше 9 млн. робітників на штамповці, піскоструминній обробці, свердлінні і т.п.

Низькочастотні вібрації з рівнем 10 дБ і вище викликають судинні захворювання. Відповідно до спостережень, що були проведені в Японії, діти в сім’ях, які проживають поблизу аеропортів, низькорослі. За директивами, розробленими для країн Європейського Союзу, при рівні шуму більше 90 дБ необхідно користуватися засобами індивідуального захисту.

Рівні міських шумів кожні 5-10 років зростають у середньому на 5-10 дБ. Більшу небезпеку створюють звук та інфразвук. Навіть при відносно низьких рівнях енергії інфразвук може привести до серйозних захворювань. Багато нервових хвороб міських жителів викликані саме ікфразвуками, які проникають крізь найтовстіші стіни.

Електромагнітні поля виникають поблизу ліній електропередач, працюючих телевізорів, радарів, холодильників та в ряді інших випадків. Радарні та радіорелейні установки дають мікрохвильове випромінювання з частотою 1-15 ГГц. Вплив електромагнітних полів на живі організми залежить від частоти.

Спорудження в колишньому СРСР у 1960-ті роки надпотужних електростанцій та високовольтних ЛЕП уперше зробило актуальною проблему захисту населення від впливу елекромаг-ніткого поля. Його вплив на живі організми поки мало вивчено, але відомі факти негативного впливу електромагнітного випромінювання на здоров’я людей, які працюють у зоні дії такого випромінювання. Під впливом електромагнітного випромінювання (особливо коли лінія електропередач працює при частоті більш ніж 60 Гц) у людини виникає швидка втомлюваність, почуття апатії, нерідко трапляється збільшення ваги, може розвиватися лейкоз, реєструються вади розвитку.

Тому деякі спеціалісти наполягають на максимальному вкороченні будь-яких ліній електропередач та на встановленні екранів, що поглинають випромінювання. Вважається, що агресивність багатьох водіїв автомобілів провокується перенасиченістю салону електромагнітним випромінюванням. Але інші спеціалісти вважають, що шкідливість електромагнітного випромінювання перебільшено, а в дозах до 10 мТл воно взагалі безпечне.

9.3.4. Радіоактивне забруднення навколишнього середовища

Радіоактивні матеріали небезпечні своїм іонізуючим випромінюванням. Іонізуюче випромінювання буває кількох видів: альфа-випромінювання є потоком ядер гелію, бета-випроміню-вання - це потік швидких електронів, гамма-випромінювання -короткохвильове випромінювання, близьке до рентгенівських променів. Завдяки високій енергії радіоактивне випромінювання здатне відривати електрони з їх орбіталей та створювати позитивно та негативно заряджені іони.

Радіоактивне випромінювання виникає при спонтанному розпаді ядер деяких елементів (урану, радію, плутонію й ін.). Основний ефект такого випромінювання полягає в здатності викликати іонізацію атомів інших речовин, тобто відщеплювати від них один чи кілька електронів, розколюючи таким чином електрично нейтральну молекулу на заряджені частки.

Існує чотири форми іонізуючого радіоактивного випромінювання.

Альфа-частинки складаються з двох протонів і двох нейтронів і являють собою ядра гелію. У повітрі вони переміщуються на кілька міліметрів, у тілі людини не проникають далі шкіри, але вдихувані з повітрям можуть ушкоджувати тканини легень.

Бета-частинки - це електрони чи позитрони. У повітрі вони розповсюджуються на кілька метрів, у тканинах людини - на кілька міліметрів.

Гамма-промені являють собою електромагнітне випромінювання, яке має здатність до іонізації. Нижня частина енергетичного спектру цих променів називається рентгенівськими променями. Проникаюча здатність гамма-променів дуже велика.

Нейтрони - нейтральні частинки, здатні викликати іонізацію побічно.

Енергетичною одиницею виміру випромінювання є кулон (Кл), що відповідає випромінюванню, яке приводить до утворення в сухому атмосферному повітрі іонів із зарядом у 1 Кл. Для цієї ж мети іноді використовують рентген (Р). При цьому 1 Р дорівнює 2,58 • 10⁴ Кл/кг. Одиницею для виміру власне поглиненої дози випромінювання служать грей (Гр) чи рад, який дорівнює 10² Гр.

В екології особливо зручний рад. Один рад - це доза випромінювання, при якій 1 м живої тканини поглинає 100 ергів енергії.

Як одиниця активності нуклідів виступає бекерель (Бк), що відповідає такій активності

радіонукліда, при якій за 1 секунду відбувається один розпад.

Біологічна дія випромінювання залежить не тільки від дози, але й від його біологічної ефективності, тому в екології стосовно живих організмів використовують біологічний еквівалент рентгена - бер. У системі СІ бер замінений зівертом (Зв) так, що 1 Зв дорівнює 1 Дж/кг чи 102 бер.

Порівняльна характеристика одиниць вимірювання радіоактивності наведена в табл. 9.6.

Таблиця 9.6. Деякі одиниці, що використовуються при вимірюванні іонізуючого випромінювання і дози опромінення

У природі є багато джерел природного іонізуючого випромінювання. Радіацію породжують радіоактивні ізотопи багатьох елементів, що знаходяться в складі гірських порід та мінералів. Головними з них є калій-40 та вуглець-14. Несприятливість біологічної дії радіоактивних речовин пов'язана не тільки з їхньою разовою дією. Велика кількість радіонуклідів можуть акумулюватися в організмах на тривалий час. Так, стронцій-90 накопичується в кістках, йод-131 - у щитовидній залозі, цезій-137 включається в активний метаболізм, витісняючи азот. Чутливість різних організмів до радіоактивного випромінювання не однакова. За правилом Бергоньє і Трибондо, відкритим ще в 1906 році, у межах одного організму найбільш чутливими є недиференційовані клітини та тканини, які характеризуються підвищеною ферментативною активністю. У тварин та людини це кровотворні тканини та залози внутрішньої секреції, у рослин - меристема.

Біологічна дія випромінювання залежить від розміру дози, що діє за одиницю часу. Помічено, що високі дози опромінення, що діють одноразово, менш шкідливі, ніж низькі дози, що діють тривалий час.

Середня доза іонізуючого випромінювання в сучасних індустріальних країнах у середньому дорівнює 2,4 мЗв/рік. Загальний фон радіоактивного випромінювання на території України складає 70­200 мбер/рік. На поверхні землі до 50% загального природного фону радіоактивного випромінювання дає радон-222, що утворюється при розпаді урану-238. Він є в ряді гірських порід, їхнє використання для отримання будівельних матеріалів привело до зростання концентрації радону в жилих приміщеннях (рис. 9.3). Звичайна концентрація радону в повітрі коливається від 1 до 20 Бк/м³, але в міських помешканнях при використанні будівельних матеріалів, що містять радон, вона підвищується до 20-69 Бк/м³. Припустимий рівень радонового опромінення складає 200 Бк/м³. Перебування в зоні цього випромінювання викликає руйнацію тканин легень і створює умови для розвитку ракових захворювань. Зниження дози випромінювання радоном досягається досить легко - частим та активним провітрюванням жилих та виробничих приміщень.

Проблема радіоактивного забруднення природного середовища загострилася після винаходу ядерної зброї та розвитку атомної енергетики. Антропогенне радіоактивне забруднення довкілля починається з урановидобувних та переробних підприємств, які спричинюють забруднення ураном - 238 та торієм-232. При виробництві ядерної зброї та роботі АеС накопичуються відходи. За підрахунками Г. Жорпетте та Г. Стікса (1990), до 1995 року обсяги низькорадіоактивних відходів АЕС світу складатимуть 370 тис. м³, а високорадіоактивних - 3,8 тис. м³.

Рис. 9.3. Схема переміщення радону та продуктів його розпаду в приміщенні

99,9% радіоактивних відходів АЕС утримується у твелах реакторів. До захоронения їх зберігають 15-50 років у спеціальних сховищах. Полігони з відходами АЕС фактично втрачені для людства на термін у 100 тисяч років. Не вирішує проблему й захоронения радіоактивних речовин в океанах.

Яскравим прикладом небезпеки, створюваної атомною енергетикою та атомним озброєнням, є аварія на Чорнобильській АЕС у 1986 році. В її результаті в навколишнє середовище були викинуті радіоактивні ізотопи свинцю-239, цезію-137, стронцію-90, плу-тонію-240. Усього в атмосферу надійшло 77 кг радіоактивних речовин, що відповідає випроміненню в 1019 Бк або 50 млн. Кі (Національна доповідь Міністерства охорони навколишнього природного середовища України, Київ, 1992).

Причина аварії мала комплексний характер: грубі помилки персоналу в поєднанні з поганим державним наглядом за експлуатацією АЕС і недоліками конструкції. Аварія сталася внаслідок проведення на діючому реакторі експерименту, метою якого було визначити, чи вистачить накопиченої енергії турбогенератора, що продовжує обертатися після зупинки реактора, для того щоб за 1 хвилину запустити аварійний дизельний генератор, який

дає енергію для роботи насосів водного охолодження реактора. Але при проведенні експерименту реактор був переведений у важкокерований режим, відключені тривожна сигналізація й упущений момент зупинки реактора. Він вийшов з-під контролю і вибухнув.

Маса радіоактивних речовин була викинута на висоту близько 10 тисяч метрів і внаслідок переміщення повітряних мас охопила радіоактивним забрудненням площу, більшу за 10 тис. км². Радіоактивні речовини, що були викинуті під час аварії, потрапили у всі шари атмосфери і вітром були рознесені по всьому світу. У нижніх шарах атмосфери вітер розніс радіонукліди на захід від Чорнобиля, в середніх шарах атмосфери, де була основна маса радіонуклідів, - на Білорусію та Скандинавію, а у верхніх шарах - на Китай, Японію та СІЛА. Із загального радіоактивного викиду в Україну потрапило 25%, Білорусію - 70%, Росію та інші країни - 5%.

В Україні від наслідків аварії постраждало 2,5 млн. людей, які проживали в 11 областях. У Білорусії тією чи іншою мірою ураженою виявилася територія в 40 тис. км², на якій проживало 2,2 млн. людей. В Україні в зоні вираженого радіоактивного забруднення опинилося 169 населених пунктів і два міста - Чорнобиль і Прип'ять.

За підрахунками Ж. Медведева (1992) ліквідація наслідків Чорнобильської аварії дорівнювала вартості 54 атомних реакторів такого типу, як аварійний. Таким чином, одна аварія АЕС за вартістю перекрила економічні переваги, які надає атомна енергетика.

Після ліквідації аварії навколо аварійного блоку Чорнобильської АЕС був споруджений об'єкт «Укриття», призначений для тривалої консервації блоку і запобігання викидів радіоактивних речовин. У даний час для безпеки населення Чорнобильська АЕС цілком виведена з експлуатації.

Однією з найбільш гострих і невирішених проблем атомної енергетики і виробництва атомної зброї є збереження відходів. Деякі радіоактивні відходи можуть залишатися активними впродовж мільйонів років. Ряд технічних прийомів їх збереження після іспитів і вивчення були відкинуті. Закачування рідких відходів у свердловини на глибину в кілька сот метрів показало, що вони швидко мігрують, досягають ґрунту і ґрунтових вод. Спостерігається подібна міграція і при накачуванні відходів у старі шахти. Запропоноване збереження відходів у льодовикових щитах украй небезпечне через міграцію льодів і утворення айсбергів з ядерними відходами. Дуже небезпечний і запуск їх у контейнерах у космос. Аварія при запуску ракети може призвести до забруднення величезної поверхні планети, та й економічно цей спосіб не вигідний, оскільки кількість відходів надто велика.

Зовсім неприпустимим є скидання контейнерів з відходами в море, тому що після їхньої розгерметизації ядерні відходи течіями будуть розноситися на великі відстані.

У даний час заслуговують розгляду три способи.

1. Поховання в геологічних формаціях, при яких відходи в спеціальних контейнерах розміщуються на великій глибині в спеціальних інженерних спорудженнях.

2. Поховання в товщі морського дна у свердловинах, пробурених на кілька десятків чи сотень метрів. Таке поховання забезпечує їх надійну і тривалу ізоляцію. Практично неможливий і несанкціонований доступ до таких місць збереження.

3. Поховання під земною корою, яка має товщину в 20-70 км на суші і 5-10 км під океанами (рис. 9.4), може виявитися цілком надійним способом, але він є неприпустимим у районах вулканічної активності.

Поки що різні країни вирішують збереження ядерних відходів не однаково. Бельгія, Італія, Німеччина здійснюють репроце-синг відходів за кордоном, а збереження ведуть на своїй території в шарах глини чи кристалічних породах. CUT А після репро-цесингу зберігають відходи у вулканічному туфі. Росія самостійно проводить репроцесинг, зберігає ядерні відходи в шарах вічної мерзлоти чи граніту, а також надає свою територію для збереження відходів іншим країнам.

Репроцесинг - це радіохімічна переробка ядерного палива з виділенням із нього урану, плутонію і продуктів їхнього поділу.

Не дивно, що навколо атомної енергетики до сьогодення йдуть гострі дискусії. Але, незважаючи на побоювання з приводу небезпеки АЕС і труднощі з ліквідацією відходів, триває активне будівництво нових ядерних реакторів (табл. 9.7). На кінець 1996 року у світі їх уже було 441, вони дають близько 18% усієї виробленої енергії (табл. 9.8).

Таблиця 9.7. Кількість ядерних реакторів за регіонами (травень 1996 р.)

Таблиця 9.8. Структура світового виробництва електроенергії (в млн. кВт/год)

9.5.