Экология и природопользование

Нижня межа літосфери нечітка й визначається за різким зменшенням в'язкості порід, збільшенням їхньої щільності й іншими геофізичними характеристиками. Товщина літосфери на континентах і під океанами різниться й становить відповідно 25—200 і 5—100 км. Найглибші шахти, пройдені людьми, сягають глибин 3—4 км, найглибша в світі свердловина (пройдена на Польському півострові) досягла глибини 12 км. Про стан і будову більш глибоких зон літосфери нам відомо лише на основі побіжних методів, таких як сейсмо- та електророзвідка, гравіметрія тощо.

127

3.

3.4.1. Охорона грунтів

Грунти — органа-мінеральний продукт багаторічної спільної діяльності живих організмів, води, повітря, сонячного тепла й світла. Це природні утворення, які характеризуються родючістю — здатністю забезпечувати рослини речовинами, необхідними для їх життєдіяльності.

Найродючіші та найпотужніші грунти — чорноземи — формувалися протягом багатьох тисячоліть у зонах лугових степів, де був сприятливий клімат (тепле літо, кількість опадів — 500— 600 мм на рік) і оптимальні умови для розвитку багатої трав'яної рослинності. Найбільші в світі запаси чорноземів зосереджено на території України. Про їхню цінність свідчить хоча б такий факт:

у роки другої світової війни німецькі окупанти вивозили українські чорноземи залізничними ешелонами до Німеччини. Сьогодні, на жаль, запаси та якість цього неоціненного природного ресурсу в нашій державі значно зменшилися, що пояснюється варварською, непродуманою їх експлуатацією, ерозією, засоленням, відчуженням земель під кар'єри й промислові споруди тощо.

Дуже важливим компонентом грунту є гумус (перегній) — органічна речовина, що утворилася з решток відмерлих рослин під впливом діяльності мікроорганізмів, які переробляють їх, розкладають, збагачують вуглекислим газом, водою, аміаком та іншими речовинами. Ґрунтоутворення — важлива частина біологічного кругообігу речовин і енергії. Грунт забезпечує рослини калієм і вуглецем, азотом і фосфором тощо. Родючість грунту залежить від кількості цих речовин в гумусі, гумусу в грунті та товщини шару грунту. Кращі чорноземи містять до 70—90 % гумусу (в залежності від того, живий чи мертвий гумус).

Грунти мають величезне значення не лише тому, що є головним джерелом отримання харчових продуктів. Вони відіграють активну роль в очищенні природних і стічних вод, які крізь них фільтруються. Грунтово-рослинний покрив планети є регулятором водного балансу суші, оскільки він поглинає, утримує й перерозподіляє велику кількість атмосферної вологи. Це — універсальний біологічний фільтр і нейтралізатор багатьох видів антропогенних забруднень.

128

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

перенасичені шкідливими хімічними сполуками. Повсюдно врожайність грунтів катастрофічне зменшується. Потрібні термінові заходи для відтворення структури й родючості грунтів — нейтралізація, розсолення, збагачення гумусом тощо. Як наголошується в одній з останніх доповідей ООН, подальше існування нашої цивілізації поставлене під загрозу через широкомасштабну загибель родючих земель, що зростає. Нині охорона й раціональне використання земельних ресурсів — одна з найактуальніших проблем.

3.4.2. Охорона земної поверхні

Площа всієї суші на Землі становить 148 млн км2; 10 % цієї території займають льодовики Антарктиди, Гренландії. Вся решта території є вичерпними ресурсами поверхні Землі: 33,1 % цієї території займають сільськогосподарські угіддя, 30,1 % — ліси, 36,8 % — так звані «інші землі» (площі, зайняті населеними пунктами, промисловими підприємствами, транспортними магістралями тощо, а також болотами, горами, тундрою, пустелями).

Значні втрати земельних ресурсів пов'язані з промисловим і цивільним будівництвом, зведенням військових споруд (аеродромів, полігонів, баз, складів тощо), видобуванням корисних копалин.

Сільськогосподарські землі — найцінніша частина земельних ресурсів, оскільки вони забезпечують людство продуктами харчування.

9 5.179

130

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

і навіть більше разів) підвищити врожайність основних сільськогосподарських культур. Така країна, як Індія, наприклад, не лише змогла нагодувати своє населення, але навіть стала експортувати рис за кордон.

Сьогодні в посушливих районах Землі спостерігається дуже небезпечне явище дезертизації (опустелювання). Причиною його є вразливість природи в цих зонах, надмірне використання земель під пасовиська, коли худоба поїдає й витоптує слабкий трав'яний

Рис. 20. Наступ пустелі

покрив, а населення вирубує на дрова нечисленні дерева й кущі. В результаті різко зростає деградація грунтів, і територія перетворюється на пустелю. Так, за останні 50 років площа пустелі Сахара збільшилася на 650 тис. км2. Фахівці ООН підрахували, що загалом у світі кожної хвилини втрачається, перетворюється на безплідну пустелю 44 га землі!

Бі.'і bw.v <ї лілії •'лі врожайних .и'мель, пасоьш'ьк і гірських лчків іцорічпо if світі гере'иіпрюються на nijc Tf.ni.

Маі'іл<' І! мли гп пологих, тропічних лісіа.

131

3. Природне середовище

Ліс — надзвичайно важлива складова частина біосфери. Це один із основних поглиначів вуглекислого газу й виробників кисню, постачальник дуже цінних матеріалів (деревина, сировина для хімічної промисловості, продукти харчування тощо), поглинач пилових й газових забруднень атмосфери, охоронець поверхні Землі від водної ерозії і суховіїв.

Ліс — місце проживання багатьох звірів, птахів, комах. Він має величезне оздоровче значення, оскільки деякі дерева, такі, як біла береза, смерека тощо продукують особливі леткі речовини, так звані фітонциди, що вбивають хвороботворні мікроби і роблять повітря цілющим. І нарешті, ліс діє на людину заспокійливо, сприяє пробудженню у неї творчої наснаги, доброго, піднесеного настрою.

Відповідно до норм лісового законодавства, прийнятих більшістю країн, ліси поділяються на три групи.

1. Ліси з захисною функцією — охорона водних ресурсів, протиерозійні ліси, державні лісозахисні смуги, ліси заповідників і національних парків, ліси, що мають санітарно-гігієнічне й оздоровче значення.

2. Ліси захисного й обмеженого експлуатаційного значення — лісові масиви в густонаселених районах і місцевостях з обмеженими лісовими ресурсами.

3. Ліси експлуатаційні — тайга, тропічні ліси. У лісах першої та другої групи (а саме такі є на території України) забороняється проводити заготівлю деревини, тут допускаються лише так звані санітарні рубки, коли вирубуються лише хворі та всохлі дерева. А взагалі у лісоводів є старовинне добре правило: «Зрубав дерево— посади два нових!»

9*

132

3. Природи»

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

«Інші землі» поділяються на дві групи. До першої з них належать малопридатні для сільського господарства землі («невдо-би») — пустелі, гори, тундра, яри тощо. Деякі з них можуть бути освоєні, але лише за умови значних матеріальних та фінансових затрат. До другої ж групи належать заселені й забудовані території, тобто такі, які вже не можна використати якось інакше.

3.4.3.

У результаті господарської діяльності людей виникають порушені землі, що втратили свою господарську цінність або навіть стали джерелом негативного впливу на природне середовище. Найбільше порушують землю відкриті гірничі розробки (кар'єри). У Криворізькому районі, наприклад, великі площі колись родючої землі перетворено залізорудними кар'єрами на ділянки «місячного ландшафту», де не може рости жодна рослина чи жити жодна тварина. Землі порушуються також великими відвалами пустих порід, шлаків, звалищами сміття й побутових відходів поблизу великих міст.

Кар'єри, терикони, звалища, крім того, що займають великі площі земної поверхні, є джерелом забруднення атмосфери й гідросфери: з них вітрами розноситься пил, деякі терикони димлять, забруднюючи повітря окисами сірки, забруднені води з відвалів потрапляють у водоносні горизонти й водотоки. За рахунок інтенсивного відкачування підземних вод з шахт і кар'єрів знижується рівень підземних вод на прилеглих територіях, інколи (поблизу великих кар'єрів) підземні води щезають зовсім.

Згідно з існуючим законодавством, порушені землі повинні бути відновлені шляхом рекультивації. Це стосується, зокрема, кар'єрів, рекультивацію яких проводять ті ж гірничовидобувні підприємства, що їх створили.

Рекультиваційні роботи вив рекультивація, потім біологічна,;

ЦІЮ, ПОрушенІ ЗеМЛІ ГОТУЮТЬ Д()(

планують поверхню порушеної зещі^ засипають пустими породами, м мають, перевозять і складають у Sfj до початку заглиблення кар'єра),ІУЯ й меліоративні споруди. Після іі^й період стабілізації (один-два рогі* й зволоження відвальні породи f

Біологічна рекультивація здіі' редбачає заходи для поліпшення! востей грунтів на рекультивоваї*-гм вання, внесення мінеральних Д^.^гя!

Розрізняють кілька видів ре^'іі^ді саме планується використовуваті1 ^лі

Сільськогосподарська рекуль^ іі'^лЬ розвинутого сільського господарем*)*';»» лах чи кар'єрах. Це найдорожчий л/ де мають вирощуватися сільської' „ря< ся найбільші вимоги. і/с^Ї^

Лісогосподарська рекулътива^мул Щ вість відновити ділянки лісу з иу і вимоги до агрохімічних харак^і'і. JaV^ сільськогосподарській рекульти^ ^іі0*

Водогосподарська рекультивг^ gp^ кар'єрів, які після їх відпрацюй-і ^ т^ й дощовими водами. Такі шт/д^уб'1'1) рибнюються, їхні береги озеленял)'1' ст^

Рекреаційна 1 рекультивація лс^ус^' і великих населених пунктів з ^о^дрУ1^ Здебільшого вона поєднується з д^кУ-дарською (озера в кар'єрах вп<у/ споруджуються пляжі, бази ві^ ,д їіС й кущі і т. д.). ^^

Санітарно-гігієнічна рекульг'^^-Ї сервації порушених земель, пр»1 ('' ^оЛ] відвалів на природне серед овиї^^І^с^ бруднювало повітря й підземні ву.е'Г01 ристання порушених земель ввУд

Будівельна рекультивація ^ ^и

Recreatio (лат.) — відновлення си^'

134

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

землі під будівництво житлових будинків, спортивних майданчиків, промислових підприємств, складів і т. д. Кар'єри при цьому засипаються відвальними породами, побутовими відходами, стінки їх виположуються, підводяться дороги, теплотраси, виконую-ються меліоративні (дренаж та ін.) роботи.

3.4.4. Охорона земних надр

Надра Землі використовуються людиною в кількох напрямах:

1) для добування корисних копалин;

2) зберігання рідких і газоподібних корисних копалин у природних і штучних сховищах;

3) створення різних споруд, сховищ і навіть цілих заводів;

4) транспортних комунікацій (метро, трубопроводи);

5) захоронения токсичних промислових і стічних вод. Головним напрямом, звичайно, є добування мінеральної сировини.

Є два види діяльності людини, що мають особливо велике значення, оскільки від них залежить благополуччя суспільства:

це робота сільського трудівника, що виробляє продукти харчування, й робота гірника, шахтаря, що видобуває з надр Землі енергетичну й мінеральну сировину, без якої неможливе існування всіх галузей господарства. При цьому якщо виробництво харчових продуктів прямо пропорційне зростанню населення, то зростання енергомісткості й матеріаломісткості сучасного виробництва відзначається значним випередженням по відношенню до зростання населення.

Як свідчать статистичні дані, при зростанні населення в 4,5 раза потреба в енергії зростає в 12, а матеріалів, що добуваються з надр Землі,— в 9 разів.

Сьогодні, за даними ООН, з надр Землі щорічно добувається близько 20 млрд т корисних копалин, а до 2000 p. ця кількість, за прогнозами, зросте в 4—6 раза. При цьому разом із корисними копалинами з надр піднімається на поверхню ще більше так званих «пустих порід»: їхня кількість оцінюється в 150 млрд т щорічно. Всього ж, як вважають вчені, за всю історію людства, починаючи з бронзового віку, людством було виплавлено 16 млрд т різних металів, у тому числі за останні 40 років —11 млрд т.

135

3. Природне середовище

З середини. XVI до середини XX ст. споживання людством заліза зросло в 5000 разів. І темпи його видобування подвоюються кожні 10 років. Приріст видобування драну: 1980 p. 40—50 тис. т: 1985 — 85— 100 тис. т: 2000 p. — до 800 тис. т.

При сучасній технології добування й переробки корисних копалин лише 1—5 % речовини, що добувається з надр, використовується у вигляді продукції, все решта йде у відвали й відходи.

На скільки ж років вистачить людству наявних запасів корисних копалин і які вони, ці запаси? За даними науки геохімії, в десятикілометровій верхній товщі літосфери 99 % її маси складають 12 хімічних елементів: О, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ті, С і СІ. Усі інші елементи знаходять в дуже невеликих кількостях. Між тим людство використовує всі елементи таблиці Менделєєва, проте в різних кількостях. За останні десятиліття величезного значення для економіки всіх країн набули такі корисні копалини, як нафта й газ, алюміній, титан, хром, нікель, кобальт, уран, марганець, свинець та олово. Як вважають міжнародні експерти, за тих темпів споживання, які характерні для сучасної найрозвиненішої країни світу — США — всі розвідані запаси цих корисних копалин на материках будуть вичерпані за кілька десятиліть (для деяких — за одно-два століття).

За даними ООН, ресурси 18 економічно найважливіших мінералів знаходяться на межі повного вичерпання, навіть якщо впровадити рециклічність і відновлення. Серед них — золото, срібло, ртуть, "ванець, сірка, олово, цинк, вольфрам.

Щоправда, ці прогнози не можна вважати остаточними. Слід враховувати додаткові фактори.

1. Не всі родовища корисних копалин ще відкрито й взято на облік. Особливо це стосується глибин літосфери понад 3—4 км,

136

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

які вивчено ще дуже слабо. Крім того, величезні мінеральні багатства містить Світовий океан. Це й родовища нафти та газу, і залізо-марганцеві та фосфоритові конкреції, і розсипні родовища золота, платини, алмазів, рідкісних металів тощо. Сьогодні ці багатства використовуються дуже мало.

2. У зв'язку з вичерпуванням багатих родовищ, розробкою нових технологій переробки руд у ряді випадків стає економічно вигідним переробляти так звані некондиційні руди, тобто руди з низьким вмістом корисних компонентів, які раніше йшли у відвали. Так, до другої світової війни в Криворізькому залізорудному районі залізо добувалося з руд, які містили не менше 50 % цього елемента, бідніші руди йшли у відвали. Після війни кондиційними стали вважати руди з 46 % заліза.

3. Великі й ще не до кінця використані можливості економії та раціонального використання ресурсів стосуються й тих родовищ, що розробляються сьогодні у світі. Йдеться передусім про зниження кількісних і якісних втрат корисних копалин при їх добуванні. Кількісні втрати зумовлені тим, що частина руди чи вугілля залишається недобутою під землею — в ділянках між блоками і між шахтами, в так званих охоронних ціликах (стовпах породи, що їх залишають під землею, аби запобігти обвалам покрівлі). Якісні втрати спричиняються тим, що під час добування корисної копалини частина руди змішується з пустими породами, в результаті вміст металу в руді виявляється нижчим, зростає зольність вугілля тощо.

При добуванні корисних копалин відкритим способом (кар'єрами) втрати значно нижчі (10—12 %), ніж при підземному, шахтному способі (ЗО—40 %). Проте не кожне родовище можна розробляти відкритим способом, а крім того, при такому способі виникають інші порушення природного середовища (див. 2.4.3).

137

3. Природне середовище

Значну економію ресурсів дають новітні технології добування корисних копалин — свердловинне гідродобування й вилуговування, підземна виплавка сірки, газифікація вугілля в надрах тощо. Дуже перспективними вважаються мікробіологічні методи добування корисних копалин: виведено такі різновиди бактерій, які, розкладаючи сульфіди й інші сполуки з дуже бідних руд, переводять деякі метали в розчинну у воді форму, звідки їх після цього можна вилучати економічно вигідним способом (так зараз добувають Zn, Mn, Au, Bi, Pb, U, Sb, Li і Ge).

4. Важливим в економії мінеральної сировини є використання вторинних ресурсів. Наукові розрахунки свідчать, що можна повторно використовувати до 70 % основних металів. Сьогодні ж у кращому разі промисловістю економічно розвинених країн використовується лише ЗО—40 % міді, заліза й інших металів, решта безповоротно втрачається, накопичується у звалищах, розсіюється, забруднюючи біосферу. Слід врахувати, що отримання сировини з вторинних ресурсів вимагає набагато менше затрат, в тому числі й енергетичних, ніж при отриманні цієї ж сировини з первинних руд. Наприклад, скло, одержане шляхом переплавки битих скляних виробів, пляшок тощо, вимагає вчетверо менших затрат електроенергії, ніж скло, отримане з первинних ресурсів (піску, поташу й ін.). Переробка вторинних ресурсів дає прибуток. Так, американські підприємства переробляють старі пластмасові пляшки від напоїв у все що завгодно — від стовпчиків для огорож до теплих прокладок у зимових куртках. Гори зношених автомобільних шин перетворюють на ремені для вентиляторів, автодета-лі і навіть нові шини. Алюміній, отриманий зі старих банок від пива, вдвоє дешевший алюмінію, який виплавляється з бокситів. До 70 % газет, що виходять у США, друкуються на папері, виготовленому зі старих газет.

5. Все ширше в господарстві починають використовуватися замінники дефіцитних ресурсів. Так, в машинобудуванні 1 т полімерних матеріалів може замінити 3 т бронзи, свинцю й інших гостродефіцитних металів. Важкі, багатотонні опори для крупних велетнів, які раніше виготовлялись з чавуну, сьогодні з успіхом замінюють бетонними. Застосування нових конструкційних матеріалів — композитів дозволило конструкторам найбільшого в світі (до речі, вітчизняного, українського) літака «Мрія» знизити його вагу на 3 т, а це дозволяє за період експлуатації кожної такої машини зекономити 18 тис. т (!) дефіцитного авіаційного пального.

Взагалі в світі спостерігається тенденція до зменшення обсягів використання природних ресурсів. Металургійні гіганти такого

138

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

типу, які досі діють в Україні, пожираючи мільйони тонн руди, коксу тощо й випускаючи мільйони тонн неякісного чавуну й сталі, є вчорашнім днем промисловості. Економіка найбільш розвинених країн світу все більше починає базуватися на малотоннажному виробництві, де основними галузями є такі, як складне сучасне машинобудування, електроніка, обчислювальна техніка. Тому одним із основних завдань, що стоять перед народним господарством нашої молодої держави, е докорінна перебудова структури її промисловості, а саме — зниження частки важкої індустрії й військово-промислового комплексу й збільшення частки науко-вомісткої продукції та товарів народного споживання. Це істотно зменшить енерго- й матеріаломісткість виробництва й залежність України від зовнішніх поставок ресурсів, передусім паливно-енергетичних.

Зменшення обсягів видобування мінеральних ресурсів із надр Землі досягається також їх комплексним використанням. Практично всі родовища твердих корисних копалин комплексні, тобто крім основного компоненту містять цілий ряд супутніх. Так, поліметалічні руди, крім основних металів (міді, свинцю та нікелю), містять ще Au, Ag, Pt, Sn, W, Mo, Co, As, Fe, Ba, Cd, Se, Те, In, Re та інші. Інколи цінність супутних корисних компонентів вища, ніж основних.

Більшість залізних руд також багатокомпонентні. Це стосується, наприклад, залізних руд нашого Криворіжжя, які, крім заліза, містять також V, Cu, Co, Ni, Ge, P, S, В, Та, Nb і Zr. He всі ці корисні компоненти сьогодні вилучаються з криворізьких руд, хоча відповідні технології в світі існують.

Значно порушують земну поверхню гірничі розробки — шахти, кар'єри, свердловини. Підземні розробки викликають утворення пустот, тріщин у гірських породах, просідання грунту, обвали породи, осушування водоносних горизонтів. З гірських порід виділяються шкідливі гази (метан, сірководень), спостерігаються раптові прориви підземних вод, явища так званого «гірського удару» тощо. Проходка кар'єрів супроводжується великими штучними зниженнями рельєфу, по краях кар'єрів розвиваються зсуви, обвали, в районах кар'єрів і шахт відбувається значне пониження рівня ґрунтових вод. Навколо родовищ, що розробляються, утворюються відвали пустих порід, терикони, що займають великі площі родючих земель. Поверхневі водотоки забруднюються мінералізованими водами, що відкачуються з шахтних горизонтів.

Відомі методи якщо не запобігання, то хоча б пом'якшення негативних наслідків цих екологічних порушень. Головним напря-

139

3. Природне середовище

мом тут повинно стати якнайширше впровадження маловідход-них або (в ідеалі) безвідходних технологій. Суть їх полягає в тому, що із земних надр треба брати якомога менше, а з того, що взято, вилучати якомога більше корисних компонентів. Так, при кар'єрному методі добування корисних копалин накопичується дуже багато «пустих» порід, серед яких немало таких, які самі є цінною сировиною (пісок, глина, крейда тощо). Використання цих порід для виготовлення будівельних матеріалів, вапна, цегли тощо дозволяє різко скоротити обсяги відвалів, повніше використати матеріали, на отримання яких затрачено багато праці й енергії. «Пусті» породи можна використовувати для засипання боліт, ярів, балок, тобто за їхньою допомогою отримувати нові площі

Рис. 21. Карстові печери (с. Крив-че, Придністров'я)

корисних земель, а не вилучати з обороту старі, займаючи їх відвалами. Метан, який у великій кількості виділяється з вугільних пластів і є потенційно небезпечним забруднювачем атмосфери, може бути використаним у топках котелень, для опалювання теплиць тощо. З мінералізованих шахтних вод можуть бути вилучені такі корисні компоненти, як літій, бром, кадмій та ін. Закладання підземних штреків і штолень у шахтах тими ж «пустими» породами дозволяє запобігти просідання поверхні над шахтами; цей спосіб також дозволяє економити багато енергії, оскільки «пусті» породи в цьому випадку не потрібно піднімати на поверхню.

За даними НАН України (за станом на 1990 р.), наша держава забезпечена розвіданими запасами таких видів сировини, як залізні й титанові руди на 140 %, марганцева руда — на 175, цементна сировина — на 100, нафта — на 8, природний газ — на 22, вугілля — на 95 %.