Экология и природопользование

Джерела енергії, що їх використовує людство, поділяються на відновлювані й невідновлювані. До перших належать енергія Сонця, вітру, гідроенергія рік, внутрішнє тепло Землі, морських припливів і відпливів тощо, а до других — викопне мінеральне паливо, ядерна енергія. Відновлювані джерела енергії не змінюють теплового балансу Землі, оскільки при використанні їх людиною має місце лише трансформація одних видів енергії в інші (скажімо, енергія Сонця перетворюється спочатку на електроенергію, а лише потім переходить у тепло). Використання ж невідновлюваних джерел енергії спричинює додаткове нагрівання атмосфери й гідросфери. Це небезпечно, бо може викликати небажані наслідки для клімату Землі, розподілу на ній суші й моря, вплинути на тваринний і рослинний світ. Отже, є теплова межа, яку людство не повинне переходити, оскільки інакше це буде загрожувати йому катастрофічними наслідками. За розрахунками вчених, небезпечна межа настане в разі використання людством невідновлюваних джерел енергії у кількості, що перевищить 0,1 % потужності потоку сонячної енергії, яка надходить на Землю, тобто в кількості, більшій 100 млрд кВт.

173

4. Екологічна характеристика людської діяльності

Рис. 31. Свтове споживання енергії (у цифрах 1993 p.): усього разом 7804 млн т нафтопродуктів

ся й надалі, то допустимої теплової межі буде досягнуто десь в середині XXI ст. Проте людство продовжує нарощувати темпи виробництва енергії на базі невідновних джерел, і нині 70 % усієї енергії воно отримує за рахунок спалювання вугілля, нафти й газу, близько 7 % — за рахунок роботи атомних електростанцій.

При енергетичних розрахунках використовується спеціальна одиниця — 1т умовного палива (ТУП), яка дорівнює 1 т кам'яно-

174

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

го вугілля, або 2,5 т бурого вугілля, або 0,7 т нафти, або 770— 850 м3 природного газу (залежно від його складу). Теплота згоряння 1 ТУП становить 29 330 кДж/кг. В масштабних прогнозних розрахунках використовується також умовна одиниця Q, що дорівнює 36 млрд ТУП. За даними геологів, світові запаси (розвідані) мінерального палива становлять: вугілля — 17,7, нафти — З, газу — 2, урану — 3,7 умовних одиниць. Якщо мінеральне паливо й далі буде спалюватись такими ж темпами, як це робиться сьогодні, то всі його запаси будуть вичерпані, як показують розрахунки, за 130 років.

Треба також наголосити, що спалювання мінерального палива — надзвичайно нераціональний метод отримання енергії. Ця сировина, особливо нафта, є дуже цінною для хімічного синтезу — сьогодні з нафти отримують сотні цінних матеріалів — синтетичні тканини й каучук, пластмаси, добрива, фарби та ін.

Крім вуглеводневого палива й урану, в природі є ще один вид невідновлюваної енергетичної сировини, яку дехто вважає сировиною майбутнього. Це — дейтерій, або важкий водень, потенційне паливо для термоядерних реакторів, поки що не створених. Запаси цієї сировини, присутньої у водах Світового океану, оцінюються в 1900 Q.

Запаси енергії відновлюваних джерел становлять: вітер — 0,4, морські припливи і хвилі — 0,2—0,3, внутрішнє тепло Землі — 0,2, сонячне випромінювання — 2000 умовних одиниць.

Забезпечення паливом — одна з найзлободенніших проблем незалежної України. За даними українських вчених, наша держава забезпечена власним вугіллям на 95 %, нафтою — на 8 і природним газом — на 22 %.

175

4. Екологічна характеристика людської діяльності

4.1.1. Екологічний вплив ТЕС

Виробництво електроенергії на ТЕС супроводжується виділенням великої кількості тепла, тому такі станції намагаються будувати недалеко від великих міст і промислових центрів для використання (утилізації) цього тепла. У зв'язку з обмеженістю світових запасів мінерального палива вчені й технологи продовжують працювати над поліпшенням параметрів енергоблоків, підвищенням їх ККД, що дає змогу більш економно витрачати паливо. Так, значна економія палива сприяє збільшенню одиничної потужності енергоблоків. Сьогодні ТЕС обладнані енергоблоками на 1000— 1200 МВт. Сучасна технологія дозволяє підвищити цю потужність до 3000 МВт, що збереже палива на кілька відсотків. Подальше зростання потужності блоків (до 5000 МВт) можливе у разі розробки так званих кріогенних генераторів, які охолоджуються зрідженим гелієм.

Знизити питомі витрати палива можна й шляхом підвищення ККД генераторів на ТЕС. Нині ККД досяг своєї межі близько 40 %, але можливе подальше його збільшення (за розрахунками до 60 %) за рахунок впровадження перспективних магнітогідродинамічних (МГД) генераторів, дослідні зразки яких сьогодні проходять випробування в ряді країн.

Спалювання мінерального палива супроводжується значними забрудненнями природного середовища.

Забруднення атмосфери газоподібними й пиловими викидами. В результаті спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також двигунах внутрішнього згоряння в атмосферу викидається вуглекислий газ, концентрація якого зростає приблизно на 0,25 % за рік. Це небезпечно, бо може викликати в майбутньому розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту (див. 2.2.1). З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидаються також окиси сірки й азоту, які є причиною виникнення кислотних дощів (див. 2.2.4). Атмосфера забруднюється також дрібними твердими частками золи, шлаку, неповністю згорілого палива (сажею). Для зменшення шкоди від цих забруднень вугілля очищають від сполук сірки перед його спалюванням у топках ТЕС, вловлюють з диму ТЕС оксиди сірки й азоту за допомогою фільтрів, установок типу «циклон» тощо. Для зменшення токсичності вихлопних газів автомобілів застосовують регулювання двигунів, впроваджують «екологічно чисті» марки пального, встановлюють

176

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

на автомобілях спеціальні каталізатори, що допалюють чадний газ до вуглекислого тощо.

Радіоактивне забруднення. Оскільки разом з вугіллям у топки ТЕС потрапляє кількість пустих порід (сланців), що містять домішки природних радіоактивних елементів, частинки золи, що вилітають із труб ТЕС, є слаборадіоактивними. Отже, має місце радіоактивне зараження атмосфери й земної поверхні. Щоправда, воно не таке шкідливе, як радіоактивне забруднення від АЕС, тому що вугільні породи містять такі природні ізотопи (урану, торію тощо), які існували в біосфері мільйони років і до яких живий світ пристосувався — більшість рослин і тварин не накопичують цих ізотопів у своєму організмі на відміну від штучних радіонуклідів, які викидають АЕС. Існуючі методи очищення газів від частинок золи дозволяють зменшити цей вид забруднення в 100—200 разів, таким чином зменшуючи радіоактивне забруднення від ТЕС до майже фонового рівня.

Забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар'єрами.

4.1.2. Екологічний вплив АЕС

У 1988 р. за даними міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) в 26 країнах експлуатувалося 416 ядерних енергоблоків, що виробляли близько 16 % усієї електроенергії світу. Деякі країни, наприклад Франція, основну ставку зробили саме на

177

4. Екологічна характеристика людської діяльності

АЕС — у цій країні АЕС виробляють близько 70 % всієї електроенергії. Але ряд країн (Швеція, Данія, Австрія, Філіппіни) заявили про свій намір повністю відмовитись від АЕС і демонтувати ті ядерні блоки, які там працюють сьогодні.

Противники АЕС (а їх кількість значно зросла після аварії на Чорнобильській АЕС і розсекречування матеріалів, пов'язаних з діяльністю колишнього Мінатоменерго) стверджують, що цей метод одержання енергії повинен бути якомога швидше заборонений з огляду на ту шкоду й потенціальну смертельну небезпеку для біосфери, яку він несе.

Доведено, що «дешевизна» атомної енергетики (яка, за даними колишнього Мінатоменерго, була в СРСР втроє дешевшою, ніж у розвинених країнах Заходу) — це була свідома фальсифікація. Справа в тому, що проектувальники вітчизняних АЕС не включили у вартість «атомного» кіловата такі витрати, як переробка й поховання радіоактивних відходів, що, за оцінками фахівців, становить понад 75 % вартості всього паливного циклу АЕС. Не було враховано також вартості демонтажу АЕС, а між тим кожна АЕС через 25—ЗО років роботи має бути зупинена, розібрана або

Рис. 32. Основні стадії процесів ядерної енергетики та забруднення довкілля радіоактивними речовинами

180

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

надзвичайно небезпечних речовин. Лише в США за станом на 1986 p. накопичилося близько 12 000 т таких відпрацьованих твелів, а до 2000 p. до них додасться ще 40 000 т цього пекельного матеріалу.

Відпрацьовані твели кілька років зберігаються на території АЕС у спеціальних басейнах з водою, поки їх радіоактивність трохи знизиться, після чого їх у спеціальних поїздах перевозять на фабрику для регенерації ядерного палива. Тут твели обробляють, вилучивши з них той уран, що ще не «вигорів», і виготовляють з нього нові твели.

Прихильники атомної енергетики довго твердили, що великою перевагою АЕС є те, що відпрацьоване паливо можна багаторазово переробляти й знову використовувати в реакторі, доки не «вигорить» увесь уран. Насправді вже після другого такого циклу регенерації залишки палива у твелах насичуються великою кількістю сторонніх ізотопів і продуктів розщеплення, що не дозволяє знову використовувати їх у реакторі. «Вигоряє» лише 2 % урану, що був у твелі першого циклу. Натомість твел перетворюється на надзвичайно високорадіоактивний матеріал, який потрібно десь зберігати сотні й тисячі років.

Радіація має таку особливість: все, що стикається з радіоактивним матеріалом, саме стає радіоактивним. Стають радіоактивними, а отже, й небезпечними для всього живого, машини, контейнери, обладнання, приміщення, навіть одяг обслуговуючого персоналу. Все це потрібно де^ь захоронити на багато років. Але надійних методів зберігання радіоактивних відходів не існує. Радіацію неможливо якось зупинити, «вимкнути» чи знищити — ці матеріали треба десь надійно й безпечно для біосфери зберігати сотні років, поки не розпадуться радіоактивні ізотопи. А серед них багато таких, період піврозпаду яких обчислюється тисячами років. У процесі зберігання контейнери з відходами не повинні стикатися з підземними водами, приміщення, де вони перехо-

181

4. Екологічна характеристика людської діяльності

вуються, потрібно вентилювати (сотні років!), бо за рахунок виділення тепла з відходів контейнери нагріваються до 200 °С і можуть потріскатися. Всі ці сховища треба надійно охороняти, щоб виключити проникнення в них сторонніх людей чи зловмисників.

Сказане цілком стосується і самих АЕС. Через 25—ЗО років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, ємкості, приміщення, транспортні засоби тощо стають настільки радіоактивними, що їх потрібно демонтувати й захороняти на сотні років. А на захоронения лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.

«Нема жодного іншого енергоносія,— пише німецький вчений Е. Гауль,— використання якого залишало б хоч приблизно стільки відходів, скільки дає ядерна енергетика, й немає таких відходів, які за ступенем небезпечності хоча б віддалено нагадували продукти розщеплення».

Працюючі АЕС продукують сотні радіоактивних речовин, яких раніше не було в біосфері, й до яких живі істоти не пристосовані. Так, під час вибуху на Чорнобильській АЕС в атмосферу надійшло близько 450 типів радіонуклідів. Серед них багато довгожи-вучих, таких, як цезій-137 (період піврозпаду ЗО років) і строн-цій-90 (27—28 років). Вони за своїми хімічними властивостями дуже схожі на калій і кальцій, що відіграють значну роль в біохімічних процесах. Живі організми не можуть відрізнити цих ізотопів і накопичують їх, що є причиною найнебезпечнішого внутрішнього опромінення, яке викликає хворобу і мутації.

Штучний елемент плутоній, який накопичується в реакторах — це найбільш токсична (отруйна) речовина, яка будь-коли створювалась людиною. Одного фунта (450 г) плутонію достатньо, щоб вбити 10 млрд людей. А його нині накопичено в ядерних боєголовках, відпрацьованих твелах тощо тисячі тонн!

Період піврозпаду плутонію, найнебезпечнішого радіонукліду, перевищує 20 тис. років, а накопиченої кількості цієї суперотрути достатньо для вбивства тисяч трильйонів людей.

Накопичення в природі невластивих для неї радіоактивних речовин надзвичайно шкідливо діє на біосферу. В зонах, забруднених після аварії на ЧАЕС, вже сьогодні спостерігаються масові

182

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

аномалії у рослин (гігантизм листя дерев, спотворення деяких рослин до такого стану, що важко визначити їх вид), народження нежиттєздатних мутантів у тварин (поросят без очей, лошат з вісьмома кінцівками тощо). Чорнобильська катастрофа викликала пригнічення імунної системи у людей і тварин, у результаті чого ускладнився перебіг таких захворювань, як грип, запалення легенів, збільшилася смертність від «звичайних» захворювань.

«Мирний атом» з усією гостротою поставив питання про відповідальність учених, про такі поняття, як совість, людяність, порядність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілюзорних вигод ризикувати здоров'ям і життям майбутніх поколінь.

Слід додати, що АЕС призводять також до сильного теплового забруднення природного середовища, особливо гідросфери. Лише невелика кількість тепла, що його виділяють працюючі реактори, може бути утилізована й перетворена в електроенергію. Левова його частка у вигляді гарячої води й пари викидається у водойми і повітря. Так, Хмельницька АЕС, розташована у верхів'ях р. Горинь, майже повністю «випиває» цю річку, яка колись була основним джерелом водопостачання населення Рівненської області.

4.1.3. Екологічний вплив ГЕС

ГЕС у наш час виробляють близько 20 % електроенергії в світі. Деякі країни з гірським рельєфом і швидкими ріками (Норвегія, Таджикистан, Киргизстан) в основному забезпечують свої потреби в електроенергії за рахунок ГЕС. У порівнянні з ТЕС і АЕС гідроелектростанції мають певні переваги: зовсім не забруднюють атмосфери. Затоплюючи водосховищами порожисті ділянки рік, ГЕС поліпшують роботу річкового транспорту, а працюючи в парі з ТЕС,— роботу енергосистеми, беручи на себе навантаження в часи максимального (пікового) споживання електроенергії, оскільки агрегат ГЕС можна ввести в дію дуже швидко, на відміну від агрегатів ТЕС, яким потрібно кілька годин для розігріву й виходу на робочий режим (або ж потрібно утримувати один з агрегатів у «гарячому» режимі, витрачаючи дефіцитне пальне).

Разом з тим ГЕС, особливо ті з них, що побудовані на рівнинних ріках, завдають великої екологічної шкоди. Наприклад, водосховищами на Дніпрі затоплено величезні площі родючих земель: Київським — 922 км2. Канівським — 675, Кременчуцьким — 2250, Дніпродзержинським — 567, Дніпровським — 410,

183

4. Екологічна характеристика людської діяльності

Каховським — 2155 км2. У сумі це становить майже 7 тис. квадратних кілометрів — чверть території Бельгії. Важко підрахувати колосальну вартість тієї сільгосппродукції, яка не одержана Україною внаслідок затоплення цієї величезної площі найродючі-ших в Європі земель. Із затоплених площ довелось відселити жителів сотень сіл, прокласти нові комунікації й дороги тощо. Пішла під воду значна кількість історичних і ландшафтних пам'ятників.

У місцевостях, розташованих поруч із водосховищами, спостерігається підйом рівня ґрунтових вод, заболочування територій і виведення з сівозміни значних площ землі. На водосховищах тривають обвали берегів, які на окремих ділянках відступили вже на сотні метрів. Греблі перетворили Дніпро на низку застійних озер, які мають слабкий водообмін і самоочищуваність і перетворюються на вловлювачів промислового бруду.

Дуже потерпають від гребель на річках мешканці рік — планктон і риба. Риба не може проходити через греблі до місць своїх звичних нерестовищ, які до того ж ще й стають непридатними для нересту внаслідок затоплення. Багато риби й планктону гине в лопатках турбін. Водосховища, перезабруднені стоками й добривами, що змиваються з полів, улітку нерідко «цвітуть», що викликає масову загибель риби й інших мешканців водойм.

Якщо підрахувати всі ці збитки від ГЕС на рівнинних ріках, стає ясно, що твердження гідробудівників про «найдешевший кіловат», який нібито дають ГЕС, не відповідають дійсності. Сьогодні утверджується думка, що будувати ГЕС раціонально лише в гірських районах. Можливо навіть, що в майбутньому доведеться спускати воду з деяких «рукотворних морів», споруджених на тому ж Дніпрі.

4.1.4. Відновлювані джерела енергії

Енергія вітру. За підрахунками вчених, загальний вітроенергетичний потенціал Землі в ЗО разів перевищує річне споживання електроенергії у всьому світі. Проте використовується лише мізерна частка цієї енергії. Але так було не завжди. За даними статистики, до революції в кожному другому селі в Україні працював вітряк. Проте парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Відомо

184

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

також, що до появи пароплавів усі морські перевезення здійснювались вітрильниками.

Можливості використання цього виду енергії в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітрових двигунів швидкість вітру не повинна в середньому за рік падати нижче 4—5 м/с, а краще, коли вона становить 6—8 м/с. В Україні такими зонами є узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) у нашій країні був видатний український вчений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю. Кондратюк. Побудована ним у 1931 p. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт забезпечувала струмом міську мережу понад 10 років.

Нині на Заході, особливо в Данії та США, серійно випускаються ВЕС потужністю від 1,5 до 100 кВт, діє також кілька експериментальних ВЕС потужністю до ЗО тис. кВт.

Під час роботи ВЕС навколишнє середовище не зазнає забруднень. Єдині негативні впливи — це низькочастотний шум (гудіння) працюючих ВЕС та ще спорадична загибель птахів, що потрапляють у лопасті вітродвигунів.

Думка інженерів і вчених повертається і до давно, здавалось би, забутих вітрильників. Відомий океанолог Ж.-І. Кусто, наприклад, недавно спроектував спеціальні металеві вітрила, що встановлено на кораблі, їх застосування дозволяє економити значну кількість пального під час трансокеанічних плавань цього корабля.

Енергія морів і океанів. Світовий океан містить колосальні запаси енергії. Це, по-перше, енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, що виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температури різних шарів води і, по-друге, енергія тяжіння Місяця й Сонця, що викликає морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал ще дуже мало.

Сконструйовано морські хвильові електростанції, що використовують енергію коливання морської води. Метрової висоти хвиля забезпечує від 25 до ЗО кВт енергії, навіть хвиля висотою всього 35 см може обертати спеціальну турбіну й давати струм. Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт успішно діє ось уже 25 років поблизу норвезького міста Бергена. Працюють також перші морські електростанції, що використовують енергію припливів і відпливів — на узбережжі Ла-Маншу у Франції потужністю 240 тис. кВт та в Кольській затоці (Росія) — 400 кВт. А на тихоокеанському острові Науру діє електростанція

185

4. Екологічна характеристика людської діяльності

потужністю 100 кВт, що використовує різницю в температурі нагрітого тропічним сонцем поверхневого шару води й холодного придонного.

Енергія внутрішнього тепла Землі. З заглибленням в Землю зростає температура (в середньому на ЗО °С на 1 км, а у вулканічних районах — значно швидше). За оцінками геологів, у земній корі до глибин 7—10 км загальна кількість тепла в п'ять тисяч разів перевищує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі. Теоретично лише 1 % цього тепла достатньо для забезпечення всього людства енергією на найближчі чотири тисячі років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі результати досягнуто в районах активної вулканічної діяльності, таких, як Ісландія, Камчатка, Гавайські острови, де близько до поверхні залягають термальні води. Через свердловини гаряча водяна пара надходить у турбіни й виробляє електроенергію. Відпрацьована гаряча вода йде на обігрівання теплиць, приміщень тощо. В холодній Ісландії в оранжереях, що обігріваються теплом підземних вод, навіть вирощують банани, а столиця цієї країни Рейк'явік вже понад 40 років цілком обігрівається цим джерелом тепла.

В Україні досі немає установок такого типу, хоч перспективними зонами для використання геотермальної енергії є Карпати, Закарпаття й Крим.

При використанні геотермальної енергії виникає проблема відпрацьованих підземних вод. Часто вони бувають сильно мінералізованими, і їх не можна спускати у ріки. Тому відпрацьовані води знову закачують у підземні горизонти для повторного використання. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій та деякі інші елементи.

Енергія Сонця. Сонце — найпотужніше джерело екологічно чистої енергії і в майбутньому людство повинне зосередити свої зусилля на розробці методів її утилізації. Головною перешкодою тут є розсіяність сонячної енергії — на широті України, наприклад, на кожний квадратний метр поверхні за рік надходить близько 1900 кВт сонячної енергії. Утилізація сонячної енергії стримується також високою вартістю установок, а звідси й високою собівартістю енергії, яка сьогодні значно перевищує собівартість 1 кВт у ТЕС.

Нині існують такі напрями використання сонячної енергії:

одержання електроенергії; побутового тепла; високотемпературного тепла в промисловості; на транспорті. Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Туркменістан, Франція, причому головним чином у галузі так званої «малої енергетики».

186

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

Для отримання електроенергії використовується кілька методів, найбільш перспективним з яких вважається метод безпосереднього перетворення сонячного випромінювання на електричну енергію за допомогою напівпровідникових фотоелектричних генераторів (сонячних батарей). ККД найсучасніших їх типів становить близько 25—ЗО %. Сьогодні такі батареї через високу вартість використовуються ще мало — на космічних супутниках і станціях, в ретрансляторах, навігаційних маяках, телефонних установках у пустельних місцевостях, для живлення невеликих радіостанцій, у мікрокалькуляторах, електронних іграшках тощо.

Електроенергію отримують також за допомогою паротурбінних генераторів. Одна з таких сонячних електростанцій (СЕС) споруджена в Криму поблизу Керчі потужністю 1200 кВт. Це станція баштового типу. В центрі кола діаметром 500 м встановлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці. Башту оточують 1600 рухомих дзеркал. Стежачи за допомогою ЕОМ за рухом Сонця, вони спрямовують його промені на парогенератор, нагріваючи в ньому воду до пари з температурою 300 °С. Пара рухає турбіну з генератором.

СЕС не забруднюють середовища. Щоправда, майбутні потужні СЕС на сонячних батареях будуть займати великі площі землі. Проте на Землі є близько 20 млн км2 пустель, де землі непридатні для сільського господарства, потік сонячної енергії найвищий і кількість хмарних днів протягом року мінімальна. Для задоволення енергетичних потреб людства (за теперішнього ККД батарей) достатньо зайняти батареями від 1 до 3 млн км2 пустель, тобто всього 5—15 % цих земель.

Сонячна енергія використовується також для отримання побутового тепла (100—150 °С)—для опалювання приміщень, готування їжі, сушіння фруктів, опріснення води тощо. Розроблено досить зручні пристрої для таких потреб (наприклад, параболічне дзеркало-піч діаметром 1,5 м, у фокусі якого трилітровий чайник з водою закипає за 10 хв). Для промислових цілей (плавлення проб металів, вирощування кристалів з розплаву тощо) створено сонячні печі, в фокусі дзеркала яких температура сягає 3800 °С. Одна з таких установок діє у Франції.

Сонячна енергія може використовуватися й на транспорті — для енергоживлення автомобілів, невеликих суден і навіть літаків. З площі кількох квадратних метрів (дах мікроавтобуса) можна зібрати енергію для живлення акумуляторів, що рухають автомобіль. У 1982 p. такий автомобіль, не витративши й краплі бензину, перетнув Австралію, подолавши за два місяці відстань у 4000 км. На літаку, верхня площина крил якого вкрита сонячними батареями, було здійснено переліт через Ла-Манш.

187

4. Екологічна характеристика людської діяльності

Біоенергетичні технології. Життя та діяльність людей супроводжується великою кількістю органічних відходів (побутове сміття, каналізаційні стоки, відходи виробництва сільськогосподарської продукції, деревообробки тощо). Звалища навколо великих міст займають величезні площі (так, міське звалище поблизу Нью-Йорка за об'ємом уже досягло 25 пірамід Хеопса!), забруднюють повітря й воду. А між тим розроблено технології, що дозволяють отримувати з цих відходів енергію — сконструйовано, наприклад,

Рис. 33. Порівняння об'ємів піраміди Хеопса і міського звалища поблизу Нью-Йорка

установки, де такі відходи спалюються, даючи тепло і електроенергію, а також різні корисні матеріали (скло, метали тощо).

Існує й інша перспективна технологія переробки відходів — за допомогою метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розмножуються в будь-яких органічних рештках, продукуючи в результаті своєї життєдіяльності цінну енергетичну сировину — біогаз (суміш метану й чадного газу). Технологія отримання біогазу дуже проста. Бетонні ємкості або колодязі будь-якого об'єму заповнюють гноєм, сміттям, листям, тирсою тощо. Ємкість повинна бути щільно закрита, щоб не було доступу кисню. Газ, що

188

Частина І. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

утворюється в результаті бродіння, відводять у приймальний пристрій або безпосередньо в газову плиту. Після процесу бродіння залишається добриво — знезаражене, без запаху, більш цінне, ніж звичайний гній.

Найширшого визнання така технологія набула сьогодні в Китаї та Індії, де діють мільйони таких установок. А в Румунії проведено успішні досліди з використанням біогазу як палива для тракторів.

Останнім часом починають дедалі ширше розробляти технології. одержання пального для двигунів внутрішнього згоряння з органічних речовин, які продукуються рослинами. Так, у Бразилії з відходів виробництва цукру з цукрової тростини отримують технічний спирт, який використовується як пальне для автомобілів (причому його вартість нижча, ніж у бензину, а забруднює повітря таке пальне менше, ніж бензин або соляр). В Австралії успішно виготовляють так звану «зелену нафту» — продукт переробки спеціальних мікроскопічних водоростей, які вирощуються в штучних басейнах.

Для України особливе значення має технологія одержання пального з ріпакової олії. Ріпак, ця невиблаглива рослина, може давати до 1 т олії з гектара, причому його можна вирощувати на землях, непридатних ні для чого іншого — наприклад, на полях зрошення, де нейтралізуються каналізаційні стоки, і навіть на землях 30-кілометрової зони навколо Чорнобильської АЕС (як встановлено вченими, радіонукліди не накопичуються в ріпаковій олії). Ріпакову олію можна або безпосередньо заливати в баки дизельних двигунів (які, щоправда, з цією метою треба модернізувати), або ж з неї можна виготовляти спеціальне дизельне пальне — «блакитний ангел», що повністю здатне заміняти соляр, але при цьому воно екологічно чистіше і дешевше; нарешті, цю олію можна додавати в соляр (до 20 %), що не змінює ні енергетичних, ні екологічних показників двигунів.

4.1.5. Енергозбереження

Енергозбереження, впровадження нових технологій, що потребують менших затрат енергії, має бути основним напрямом подальшого розвитку народного господарства. За розрахунками вчених, зниження питомої енергомісткості національного доходу України вдвоє збереже споживання енергії в 2000 р. у порівнянні з сьогоднішнім рівнем. І це завдання цілком реальне. Наприклад, у США завдяки великій увазі, яку було приділено енергозбере-

189

4. Екологічна характеристика людської діяльності

женню після нафтової кризи 1973 p., споживання енергоресурсів за десять років після кризи зменшилося на кілька відсотків порівняно з рівнем 1973 p., валовий же суспільний продукт країни за цей період зріс на 25 %.

Проте до останнього часу заклики до дбайливого, господарського використання сировини, енергоресурсів, які періодично лунали в нас зі шпальт преси, у виступах вчених тощо, не давали бажаних результатів при соціалістичному ладові, коли все було «наше» й нічого «мого», коли виробник був відчужений від власності, і у нього не було жодних стимулів економити ресурси, матеріали, сировину. Доки земля та все, що є на ній, не матиме справжнього хазяїна, доти заклики до економії ресурсів залишаться «голосом волаючого в пустелі».

А між тим ми маємо величезні резерви для економії. Наведемо деякі приклади. Так, в більшості країн світу на освітлення витрачається близько 13 % виробленої електроенергії. А в Україні питомі витрати електроенергії, що йде на світло, у 1,5 раза вищі, ніж в західних країнах. Причина полягає в тому, що у нас переважають дуже неекономні джерела світла — лампи розжарення, які перетворюють на світло лише 5—8 % енергії. В розвинених же країнах переважають люмінесцентні лампи, корисна віддача яких 20 %, а найновіших типів — до ЗО %.

Надзвичайно багато енергії споживає наша побутова техніка. Якби вітчизняні телевізори, пральні машини, пилососи тощо мали такі ж показники, як найкращі зразки світової побутової техніки, економія електроенергії була б такою, що Україна могла б відмовитися від усіх АЕС на її території. Автомобіль «Жигулі» витрачає від 8 до 10 л бензину на 100 км, тоді як у більшості зарубіжних легкових автомобілів цей показник становить від 4,3 до 5,9 л, а шведська компанія «Вольво» розробила модель, що споживає всього 3,6 л на 100 км. Неважко уявити, яку економію дефіцитного пального мала б наша країна, якби наблизила характеристики своїх автомашин до цих показників.

Україна дістала у спадщину від СРСР надзвичайно неефективну, енергоємну й матеріалоємну промисловість. Наприклад, для отримання 1 т цементу ми витрачаємо 274 кг умовного палива, а японці — 142. Питомі затрати енергії у чорній металургії Японії на 20—ЗО % нижчі, ніж у нас, причому, як не парадоксально — головним чином за рахунок впровадження таких передових технологій, як безперервна розливка сталі, сухе гасіння коксу, утилізація тепла газів доменних печей. Ці технології були розроблені у нас, японці придбали ліцензії на їх застосування і мають із цього неабияку вигоду, а у вітчизняній металургії вони майже не впроваджені.

190

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

Крупним споживачем енергії є сільське господарство. Такі незграбні «мастодонти», як трактор К-700, не лише пожирають велику кількість пального, а й сильно порушують грунти. Дуже багато пального споживають наші зернозбиральні комбайни, які до того ж втрачають дуже багато зерна. Щоб отримати 1 кг засобів хімічного захисту рослин, треба затратити близько 4 л умовного пального. На гектар саду за існуючих норм опилення витрачається понад 1 т пального. А між тим селекціонери сьогодні вивели сорти яблунь та інших плодових дерев, стійкі до грибкових захворювань. Сад із таких яблунь потребує лише профілактичної обробки й у три рази менше хімікатів.

Інший аспект цієї проблеми — морально-етичний. Наше марнотратне ставлення до енергетичних і матеріальних ресурсів багато в чому викликане ставленням до природи та її багатств як до чогось такого, що призначене задовольняти наші потреби й примхи. Мало хто з людей замислюється над доцільністю такого стану речей, коли ми, не відчуваючи жодних докорів сумління, викидаємо на смітник ще зовсім справні речі заради більш модних чи таких, що мають кращий дизайн. Ми оточуємо себе безліччю маловживаних, а то й зовсім невживаних речей. Але ж на їх виготовлення витрачаються дорогоцінні ресурси, енергія. Вся система реклами побудована на цих споживацьких інстинктах: нас настирливо закликають купувати все нові «престижні» моделі одягу, автомобілів, зубної пасти тощо. І багато хто весь сенс свого життя вбачає в гонитві за новими й новими «благами». Ніяка економія ресурсів й енергії не допоможе, якщо людина не усвідомить необхідність самообмеження матеріальних потреб і задоволення натомість потреб духовних, запитів, гідних імені гомо сапіенс. Коли видатного астронома, вченого й мудреця В. А. Амбарцумяна якийсь недоброзичливець запитав на лекції: «А для чого взагалі потрібна ваша астрономія?» той відповів спокійно: «Людина відрізняється від свині тим, що інколи піднімає голову вгору й дивиться на зорі».

aaan 4.2. Промисловість aaak

sssn Промисловість, або індустрія,— одна з основних галузей матеріального виробництва, без якої неможливе існування сучасної цивілізації. В промисловості більшості країн світу зайнята основна кількість працездатного населення, промислові підприємства

191

4. Екологічна характеристика людської діяльності

(фабрики, заводи, рудники тощо) постачають сировину й виробляють основні види продукції. Від її розвитку значною мірою залежать рівень економіки країни, задоволення потреб населення, обороноздатність, рівень національного доходу тощо. За характером виробництва промисловість поділяють на добувну й обробну, а за економічним призначенням і використанням продукції — на групу «А» (виробництво засобів виробництва) й групу «Б» (виробництво предметів споживання). Незалежній Україні в спадщину від СРСР дісталась неприродна, спотворена система промисловості, в якій гіпертрофовано високу частку займають гірничодобувна, металургійна й хімічна промисловість групи «А», що складається з «соціалістичних супергігантів» із застарілими технологіями виробництва, надзвичайно матеріале- й енергоємного, що дає продукцію, як правило, низької якості й сильно забруднює природне середовище. А між тим сьогодні в розвинених країнах світу на перше місце виходять науковоемні виробництва, такі як мікроелектроніка, обчислювальна техніка, малотоннажне виробництво надчистих матеріалів тощо.

Гострота екологічної проблеми в Україні значною мірою обумовлена підвищеним антропогенним навантаженням на природне середовище в результаті нераціональної структури економіки, в якій основну роль відіграють саме такі «брудні» промислові галузі, як металургійна, мінерально-сировинна й паливно-енергетична. Сьогодні на межі екологічної кризи опинилися Придніпров'я, Придністров'я, Донбас, Кривбас, Північний Крим, узбережжя й акваторії Чорного й Азовського морів. Це є наслідком незадовільного вирішення важливих природоохоронних проблем, нарощування виробничих потужностей без відповідного врахування можливих екологічних змін, невиконання промисловими підприємствами природоохоронного законодавства, відсутності дійових економічних важелів, недостатньої уваги до питань управління охороною природи.

Займаючи менше 3 % території колишнього СРСР, Україна виробляла майже 20 % його суспільного продукту. Питома вага виробництва засобів виробництва (групи «А») в її промисловості перевищує 70 %. Десятиліттями в республіці пріоритет віддавався розвитку таких ресурсе- й енергоємних виробництв, як гірничо-металургійна, енергетична, нафтохімічна. До того ж ці підприємства роками не модернізувались, виробничі процеси на них застаріли. Так, на металургійних підприємствах Донбасу з 31 прокатного стану 16 зношені на 100 %, 6 цехів — від 75 до 95 %; 48 % коксових батарей вичерпали свій граничний строк дії. Морально й фізично зношені й застарілі підприємства особливо сильно забруднюють природне середовище і екологічно небезпечні.

192

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

Серед промислових підприємств найбільше забруднюють природне середовище гірничо-металургійні. Недаремно список найбільш забруднених міст світу очолюють такі російські металургійні центри, як Нижній Тагил, Магнітогорськ і Челябінськ, а серед наших — Дніпродзержинськ, Маріуполь і Запоріжжя. Найбільшої шкоди ці підприємства завдають повітряному басейну, спричиняючи появу кислотних дощів, а також земельним ресурсам, утворюючи кар'єри, відвали-шламонакопичувачі тощо (один гектар металургійних шламів у відвалах отруює близько 5 га сусідніх земель, виділяючи в атмосферу сірчані й інші гази і пил), а також сильне теплове забруднення середовища. Дуже забруднюють атмосферу й нафтохімічні комбінати, а хімічні різних типів і целюлозно-паперові — повітря й воду.

Основні методи очищення й знезараження забрудненого повітря, води, грунтів описані в розділі 2. Усі ці методи очищення промислових забруднень досить дорогі і не дають 100 %-ного результату, тому що з наближенням до цієї межі кожен відсоток досягнутого очищення коштує дорожче й дорожче, і нарешті цей процес стає настільки дорогим, що економічно себе не виправдовує. Тому в більшості західних країн існує така практика: забруднене повітря, вода і т. д. очищуються до певної межі (визнаної економічно прийнятною), після чого очищене повітря змішується з природно чистим, так, щоб вміст забруднень не перевищував ГДК, і така суміш викидається в атмосферу.

Проте в зв'язку зі зростаючими об'ємами промислового виробництва забруднення йде такими темпами, що невдовзі для розбавлення вже не вистачатиме ні повітря, ні води. І це не перебільшення. Наприклад, у високорозвиненій промисловій країні Німеччині розроблено й впроваджено досить прогресивні методи вилучення сірчаних газів з димів металургійних і целюлозно-паперових підприємств. Завдяки цьому вміст SOz у промислових викидах за період з 1980 по 1993 p. вдалось скоротити на 65 %. Але кількість шкідливих викидів зростає такими темпами, що за прогнозами в 2000 р. на території цієї країни в повітря буде викинуто 36 млн т NOz і 17 млн т SOz. Існуючими методами очищення й новими, що розробляються, сумарний викид цих шкідливих газів удасться скоротити до 29 млн т. Для розбавлення цієї кількості забруднень до норми потрібно буде 260 млн км* повітря, що дорівнює 500-метровому його шару над усією Земною кулею! Оскільки повітря забруднюють промислові підприємства аж ніяк не однієї лише Німеччини, то висновки, як кажуть, можуть бути однозначні: індустріальний шлях розвитку, який сьогодні проходять більшість країн світу й який базується на прогресуючому

193

4. Екологічна характеристика людської діяльності

використанні природних ресурсів, є тупиковим. Якщо людство хоче мати майбутнє, воно мусить відмовитися від сучасних промислових технологій, хай навіть й «найпередовіших», забезпечених суперсучасними методами очищення. Для подальшого нарощування промислових потужностей і об'ємів виробництва Земля вже занадто мала.

Деякою альтернативою, що може пом'якшити шкідливі наслідки суперіндустріалізації і відтягти в часі граничну межу індустріального етапу розвитку людства, є перехід на безвідходні виробництва, основані на замкнених циклах (водопостачання, по-вітропостачання тощо). Певні успіхи в цьому напрямі є, зокрема, й в Україні. За даними НАН України, в 1992 р. в нашій республіці діяло понад 150 підприємств, цехів і виробництв, що використовували замкнену систему водопостачання (Стаханов-ський завод феросплавів. Верхньодніпровський гірничо-металургійний комбінат та ін.).

Дуже великі резерви природних ресурсів, у тому числі й для промислового виробництва, обіцяє впровадження переробки вторинних ресурсів у більш повних об'ємах, ніж це робиться сьогодні (див. 2.4.4).

Проблема утилізації відходів. Некероване зростання кількості населення, активний розвиток виробництва та обсягів споживання, а також відсутність ефективних технологій переробки відходів виробництва та побутових відходів призвели до того, що наприкінці XX ст. на нашій планеті нагромадилася така кількість відходів, яка стала загрожувати здоров'ю людей і довкіллю. Уряди країн здебільшого не мають навіть об'єктивної інформації про обсяги нагромаджених відходів і викидів, ступінь їх токсичності та особливості впливу на живі організми. За даними ООН, щорічно 5,2 млн чоловік, у тому числі 4,0 млн дітей, вмирають від хвороб через неправильне видалення відходів і стічних вод, особливо в регіонах великих міст. Дуже активно зростає кількість твердих побутових відходів. Так, у 1990 p. у колишньому СРСР за рік накопичувалося понад 60 млн т різноманітного міського сміття. Щоб вивезти його з міст на звалища, витрачалося понад 350 млн крб. Кількість відходів щорічно зростає на 5—6 %. У США на збирання та перевезення твердих побутових відходів та їх переробку щорічно витрачаються мільярди доларів.

Раніше більшість відходів (крім скла та металобрухту) спалювалася. Зараз це заборонено, оскільки при спалюванні в атмосферу виділяється велика кількість небезпечних для здоров'я людей речовин. У більшості розвинених країн переробляється від ЗО—

13 5-179

194

Частина 1. НАУКА ПРО ДОВКІЛЛЯ

50 % (Європа) до 60—75 % (США, Японія) твердих побутових відходів; у країнах, що розвиваються,— 7—10 %, у Росії та Україні — всього 3—5 %. До 2025 p. кількість відходів, за прогнозами спеціалістів, збільшиться в чотири-п'ять разів, а вартість їх переробки та зберігання — в два-три рази. Отже, утилізація відходів — глобальна екологічна проблема..

Особливо актуальним є питання транспортування, зберігання, переробки та поховання радіоактивних відходів. Те, що нині ці питання не вирішуються, є однією з головних причин призупинення розвитку атомної енергетики. Радіоактивні відходи дуже небезпечні, особливо високоактивні (щорічно їх утворюється близько 10 000 м3). Вартість видалення та поховання їх є найвищою порівняно з вартістю інших відходів.

На Всесвітньому екологічному форумі в Ріо-де-Жанейро, що відбувся в 1992 p., проблемі радіоактивних відходів було приділено велику увагу, запропоновано практичні рекомендації для її вирішення.

Дедалі гостріше постає проблема відходів в Україні. Звалища навколо великих міст щорічно поглинають близько 1500 га землі, яка стає небезпечним джерелом отруєння довкілля. Із звалищ у повітря та грунтові води потрапляє багато токсичних речовин — важких металів, лаків, фарб, гуми, пластмас. Вони є розсадником хвороботворних бактерій; тут утворюються токсичні гази, виникають небезпечні для довкілля пожежі.

Проблему звалищ може вирішити будівництво сучасних відхо-допереробних заводів із ефективними технологіями утилізації, спалювання, виготовлення корисної речовини (хоча нині не існує жодної технології, яку можна вважати екологічно чистою), а також рекультивація звалищ й використання тисяч гектарів звільнених від бруду площ землі. Здійснити це можна лише за умов взаємодопомоги країн, співробітництва, взаємоконтролю та виконання відповідних міжнародних угод і конвенцій.

Міжнародна торгівля відходами. У Декларації ООН про Навколишнє Середовище (§ 26) записано, що держави відповідають за те, щоб діяльність на їх територіях не завдавала шкоди довкіллю в інших державах. Але, на жаль, цього принципу часто не дотримуються, і не лише у випадках транскордонного перенесення шкідливих речовин повітряними потоками або річками з одного регіону в інший. Останнім часом розпочалася торгівля токсичними відходами, яка набула міжнародних масштабів.

195

4. Екологічна характеристика людської діяльності

Сьогодні більшість індустріальне розвинених країн шукають бідні країни, що розвиваються, щоб використати їх території для дешевого скидання своїх токсичних відходів виробництва.

Щоб обійти законодавчі акти, які забороняють безконтрольне поховання токсичних відходів, а також не витрачати великих коштів на їх переробку, виробники відходів розвинених країн переправляють їх у країни з недосконалим екологічним законодавством або в яких є впливові злочинні елементи, що йдуть на все заради наживи, навіть на погіршення стану навколишнього середовища свого краю.

Експорт токсичних відходів затримує розвиток екологічно чистих технологій і виробництв. Жадоба наживи призвела до того, що в 1990 p. близько 25 хімічних підприємств Західної Європи та США звалили понад 11 000 т ртутно-свинцевих відходів в Іспанії в районі Амадена, переправили 8000 контейнерів із токсичними речовинами в Нігерію. Організації Грінпіс відомо понад тисячу спроб експорту смертоносних відходів по всьому світу. Сформувалася міжнародна мафія, що наживає великі капітали на цьому бізнесі. Часто платня за дозвіл на поховання відходів у кілька разів перевищує національний прибуток невеликих країн Африки, Азії, Південної чи Центральної Америки, й їхні керівники погоджуються на екологічні злочини. Але в 1992 p. вже 80 держав заборонили ввезення до себе токсичних відходів. Україна не увійшла до їх числа. Тому лише за останні два роки відомо близько 40 спроб поховати на її території токсичні речовини (230 т промислових відходів, понад 100 т хімікатів, непридатних для використання, 390 т пластикових упаковок тощо). У 1994 р. в Україну у великих кількостях почали надходити імпортні пестициди, багато з яких заборонені на Заході й використовуються в нас через відсутність відповідних законів, низькі вимоги до якості пестицидів, жадобу та екологічну неосвіченість наших бізнесменів.

Аналогічні явища спостерігали в 1993 р. в Росії, наслідком чого є виявлення отруєнь грунтів, людей в кількох регіонах. Розпочато судові справи проти деяких іноземних компаній.

Зрозуміло, що надзвичайно важливим є вдосконалення нашого екологічного законодавства, посилення контролю за імпортом токсичних речовин і відходів шляхом залучення до цього широкої громадськості. Але найкращий спосіб позбутися відходів — це не виробляти їх взагалі. із*