Лекція 3-2011

Антропогенне забруднення пов’язане з викидами різних забруднюючих речовин у процесі діяльності людини. В залежності від просторових масштабів поширення умовно розрізняють наступні типи забруднень атмосфери: місцеве, регіональне та глобальне забруднення.

За агрегатним складом викиди шкідливих речовин в атмосферу класифікуються на: 1) газоподібні (діоксид сірки, оксиди азоту, оксид вуглецю, вуглеводні та ін.), 2) рідкі (кислоти, луги, розчини солей та ін.), 3) тверді (метали – свинець та інші, їхні сполуки, органічний та неорганічний пил, сажа, смолисті речовини тощо).

Головні забруднювачі (полютанти) атмосферного повітря, що утворюються у процесі господарської та іншої діяльності людини – діоксид сірки (SO2), оксиди азоту (NOx), оксиди вуглецю (COх) та тверді частинки (пил). На їх частку припадає близько 98% загальних обсягів антропогенних забруднень атмосфери. Окрім головних забруднювачів в атмосфері міст і селищ спостерігається ще понад 70 найменувань шкідливих речовин – формальдегід, сполуки свинцю, аміак, фенол, бензол, сірководень та ін.

Основні джерела забруднення атмосфери: електроенергетика (теплові електростанції, промислові та міські котельні), підприємства чорної і кольорової металургії, нафтовидобутку та нафтопереробки, автотранспорт.

Екологічні наслідки забруднення атмосфери.

Смог (від англ. smoke – дим та fog – туман) – аерозоль, що складається з диму, туману та пилу.

Смоги виникають за умов значних викидів пилу та газів у повітря та тривалого існування антициклональної маловітряної погоди. В залежності від специфіки прояву розрізняють смоги вологі та сухі.

Вологий (Лондонський) тип смогу виникає взимку у великих промислових містах при спалюванні значної кількості вугілля (мазуту) за безвітряної погоди та наявності температурної інверсії (від лат. inversio – перестановка, підвищення температури повітря з висотою), часто супроводжується туманами. За такого смогу концентрації оксидів сірки, підвішеного пилу, оксидів вуглецю досягають небезпечних для людини концентрацій. У повітрі практично не утворюється нових сполук. Токсичність смогу цього типу визначається вихідними забруднювачами.

У 1952 р. в Лондоні від смогу від 3 по 9 грудня загинуло понад 4 тис. людей, до 10 тис. важко захворіли. Це одна з найбільших екологічних катастроф, пов’язаних із забрудненням повітря. Після цієї події (у 1956 р.) було прийнято закон про чистоту повітря і до 1970 р. викиди сажі з опалювальних систем будинків вдалось зменшити в 13 разів, а з промислових установок

– у 6 разів.

Сухий (Лос-Анжельський) тип смогу, або фотохімічний смог виникає влітку за інтенсивного впливу сонячної радіації на повітря, насичене вихлопними газами автомобілів та іншими викидами. При дуже слабкому русі повітря або безвітрі у повітрі йдуть складні реакції з утворенням нових високотоксичних забруднювачів – фотооксидатнів. Окрім шкоди для здоров’я людини такі смоги посилюють корозію металів, руйнування будівельних матеріалів, конструкцій, гуми та інших матеріалів. Агресивний окислювальний характер цим смогам надає також озон, який утворюється в процесі фотохімічних реакцій – при взаємодії оксидів азоту з сонячним промінням. Озон як активний окислювач руйнує деякі молекули, що відіграють важливу роль в біотичних процесах, ослаблює імунну систему людини і вражає її легеневу тканину, озон не лише сильно токсичний, але і є потужним мутагенним фактором. В сукупності з кислотними опадами і вуглеводними озон вважається винуватцем загибелі лісів Європи.

Сухий смог уперше було зафіксовано у Лос-Анжелесі у 1944р., коли в результаті великого скупчення автомобілів було паралізовано життя одного з найбільших міст США.

Глобальні екологічні наслідки забруднення атмосфери.

До найістотніших глобальних наслідків забруднення атмосфери відносяться:

–потепління клімату (посилення „парникового ефекту”);

–порушення озонового екрану;

–випадання кислотних дощів.

2

Посилення парникового ефекту (глобальне потепління).

У наш час відбуваються зміни клімату, що проявляються у поступовому підвищенні середьорічної температури повітря (починаючи з другої половини минулого століття). Багато вчених пов’язують ці процеси зі зростанням концентрації в атмосфері так званих парникових газів – діоксиду вуглецю (CO2), метану (CH4), оксидів азоту (NOx), хлорфторвуглеводнів (фреонів) тощо. Парникові гази, і в першу чергу CO2, перешкоджають вільному витоку довгохвильового теплового випромінювання, що йде від поверхні Землі. Атмосфера, насичена парниковими газами, діє як дах теплиці: вона пропускає всередину значну частину сонячного випромінювання, а зворотнє довгохвильове випромінювання у формі тепла, яке випромінюється земною поверхнею – значною мірою затримує.

Наявність „парникового ефекту” є необхідним для існування біосфери Землі. Повна відсутність такого явища призвела б до зниження температури біля поверхні Землі на 30-330С, вдень поверхня Землі інтенсивно нагрівалася б під дією сонячного проміння, а вночі інтенсивно охолоджувалася.

Основними антропогенними причинами зростання концентрації CO2 на Землі є його викиди промисловими підприємствами, що працюють на вуглеводневій сировині (паливі), а також зниження інтенсивності його поглинання біотою наземних екосистем, перш за все лісами у процесі фотосинтезу – внаслідок їх вирубування.

Зміни концентарації парникових газів та температури біля поверхні землі вже відбувалися в історії нашої планети внаслідок дії суто природних факторів (вулканічних вивержень, великих лісових пожеж), проте специфікою сучасного потепління є його значна інтенсивність (в 10 разів швидше, ніж 10-20 тис. років тому).

За даними Всесвітньої метеорологічної організації з 1860 по 1998 рр. температура повітря підвищилася на 0,80С. З 1978 р. по даного часу спостерігався швидкий підйом температури – на 0,40С. На регіональному рівні проявляються ще більші зміни. Так, у північних районах Росії за останні 30 років потеплішало на 1-1,50С. Особливих змін зазнали зимові температури.

Наслідки посилення „парникового ефекту”. Потепління супроводжується більш частими проявами теплових хвиль (періоди спеки), рясними опадами, а також поширенням засух у різних регіонах планети. З підвищенням температури зростає кількість тропічних циклонів (тайфуни, урагани), максимальні значення швидкостей вітру та ін.

Відбувається підйом рівня Світового океану через танення криги. Середньорічна площа криги в Антарктиці кожні 10 років зменшується на 2,7%. Одночасно зменшується і її потужність. У ХХ столітті рівень Світового океану підвищився на 17 см, а у ХХІ столітті швидкість підйому збільшиться у 5-10 разів (до 2030 р. рівень може піднятися на 60 см). Підйом рівня Світового океану може призвести до затоплення і підтоплення значної частини низинних прибережних територій, де проживають мільйони людей.

Іншим небезпечним «побічним» ефектом потепління стане танення багаторічної мерзлоти. За 100 років площа багаторічної мерзлоти у Північній півкулі скоротилася на 7%, а глибина промерзання – на 35 см. Танення мерзлих порід і опускання у зв’язку з цим поверхні суші у поєднанні з загальним підйомом рівня Світового океану призведе до затоплення значних територій узбережжя Північного Льодовитого океану. Процеси танення викличуть розвиток ряду небезпечних процесів, зокрема термокарсту (осідання порід у результаті танення підземного льоду), що у свою чергу може призвести до руйнування багатьох будівель і споруд.

Глобальне потепління є одним із факторів екологічної міграції – зміни населенням місця проживання, головною причиною якого є виникненням небезпечних екологічних ситуацій або тривале погіршення стану навколишнього природного середовища внаслідок дії природних або техногенних чинників (землетруси, виверження вулканів, повені, паводки, цунамі, тропічні циклони, урагани, пилові бурі, засухи, техногенні аварії і катастрофи тощо).

Вже у 1970 р. у звіті Генерального секретаря ООН згадується про можливість „катастроф, пов’язаних з потеплінням”. Стурбованість світового співтовариства цією проблемою призвела до розробки і прийняття в 1992 р. в Ріо-де-Жанейро Міжнародної Рамкової Конвенції ООН зі змін клімату. На конференції ООН в Кіото (Японія) в грудні 1997 р. урядами 84 країн, що є учасниками цієї конвенції, було підписано Кіотський протокол, що встановив для промислово

3

розвинутих країн-учасників чіткі ліміти зі зменшення викидів СО2 відносно базового 1992 р. Головна мета договору в Кіото – досягти сукупного зменшення до 2008-2012 рр. відповідних викидів на 5%. Кіотський протокол почав діяти з 16 лютого 2005 року. Україна підписала Кіотський протокол 15 березня 1999 р. та ратифікувала його 4 лютого 2004 р.

Концепція антропогенно зумовленого посилення парникового ефекту має ряд проблемних моментів! За даними аналізу льоду зі свердловин Антарктиди і Гренландії встановлено, що зростання вмісту вуглекислого газу не передує потеплінню, а йде після потепління, оскільки 90% вуглекислого газу (СО2) розчинено у Світовому океані і процес вилучення вуглекислого газу з його вод є нескінченним: при нагріванні океану відбувається перехід певної кількості вуглекислого газу з вод океану до атмосфери, при похолоданні відбувається зворотний процес. Значний вплив на вміст СО2 та інших парникових газів мають катастрофічні лісові пожежі та виверження вулканів.

Руйнування озонового шару атмосфери.

Озоновий шар – шар атмосфери на висотах від 10 до 50 км, в якому зосереджена основна маса озону (О3) атмосфери. Поняття „озоновий шар” не слід розуміти буквально. Ніякого „окремого” шару озону в атмосфері немає. Це лише назва достатньо потужного прошарку атмосфери, де концентрується основна маса її озону.

Максимальна концентрація озону спостерігається на висотах 20-25 км, де щільність озону перевищує його щільність біля поверхні Землі у 10 разів. Озон утворюється головним чином у стратосфері під впливом короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Озоновий шар нейтралізуючи потік “жорсткого ультрафіолету” захищає все живе на Землі від загибелі. Завдяки озоновому шару потік ультрафіолету послаблюється у 6500 разів.

Вперше про зменшення вмісту озону в атмосфері заговорили у 1957 р. під час міжнародного геофізичного року, коли розпочали вимірювати вміст озону в атмосфері. У 1985 британські вчені оприлюднили дані щодо виявлення над Антарктидою простору виснаження озонового шару – озонову “діру”, в якій вміст озону був менший від звичайного на 40-50%. У північній півкулі виявлено значну за розмірами озонову “діру” над Шпіцбергеном, хоч і не таку велику як у південній півкулі. На сьогоднішній день її площа значно зменшилася.

Зменшення вмісту озону в атмосфері ймовірно призводить до зростання кількості ультрафіолету, що надходить до земної поверхні та загрожує зростанням захворюваності, насамперед на ракові хвороби, тварин і людей, збільшенням кількості шкідливих мутацій, зниженням урожаїв сільськогосподарських культур та ін. Встановлено, що збільшення дози ультрафіолетового випромінювання на 1% призводить до зростання ракових захворювань на 2%. Повне зникнення озонового шару зумовить загибель усієї наземної біоти.

За звичайних умов руйнування озону відбувається головним чином під впливом ультрафіолету (у такий спосіб „жорсткий” ультрафіолет затримується озоновим екраном). Серед хімічних каталізаторів розкладання озону найважливіша роль належить оксидам азоту та атомам хлору.

Значущим природним чинником руйнування озону, окрім ультрафіолету є хлорметан (СН3Сl) – продукт життєдіяльності організмів в океані та лісових пожеж на суші.

Ще в 1974 р. американські геохіміки Шервуд Роуланд та Маріс Моліна дійшли висновку, що виробництво і застосування хлорфторвуглеводнів призведе до деградації озонового шару. Сучасна промисловість ще до недавнього часу активно продукувала озоноруйнуючі речовини. До них відносяться, перш за все, фреони (хлорфторвуглеводні) – СFCl3, CF2ClBr та ін., що використовуються як холодоагенти в рефрижераторах і побутових холодильниках, як аерозольні розбризкувачі в балончиках із фарбою, лаком, парфумами і т.п. Активне використання фреонів зумовлено деякими їхніми позитивними якостями – негорючістю, нетоксичністю і корозійною пасивністю.

Щорічно у світі вироблялося кілька мільйонів тонн фреонів, які потенційно можуть негативно впливати на вміст озону. Вони стійкі і можуть зберігатись у атмосфері десятки-сотні років. Вивільнені під дією ультрафіолету атоми хлору активно розкладають молекули озону. Один атом хлору здатен розкласти до 100 тис. молекул озону.

4

Іншим важливим агентом руйнування атмосферного озону є оксиди азоту. Оксиди азоту антропогенного походження утворюються з азоту і кисню повітря за високих температур (10000С і більше) при наявності металів-каталізаторів. Такі умови створюються при спалюванні палива, чим вища температура горіння, тим більше NOх утворюється. Найсприятливіші умови для утворення оксидів азоту створюються в сучасних двигунах внутрішнього згорання. Одна молекула оксиду азоту може зруйнувати до 10 молекул О3.

Призводить до руйнування озону й військова діяльність, зокрема запуск балістичних ракет – їхні двигуни викидають у атмосферу значну кількість оксидів азоту та сполук хлору.

У Відні в березні 1985р. відбулись міжнародні переговори, на яких було підписано Віденську конвенцію з охорони озонового шару. В 1987 р. у Монреалі представниками 98 країн було підписано Протокол про охорону атмосферного озону, переглянутий у Лондоні (1991) та Копенгагені (1992). Ці угоди спрямовані на забезпечення зменшення викидів фторхлорвуглеводнів та поступового згортання їх виробництва.

Положення щодо антропогенної обумовленості виникнення озонових «дір», як і питання щодо визначального впливу людини на глобальне потепління є дискусійним! Виявлено, що природні фреони викидаються вулканами у обсягах, які значно перевищують обсяги антропогенних викидів. Крім того, у питанні озонових «дір» проглядається економікополітичний підтекст, пов’язаний з намаганням ряду компаній отримати інвестиції під розробку нових фреонів і монополізувати цей ринок. Прикладом є компанія «Дюпон», один із світових лідерів виробництва холодоагентів, яка активно ініціювала заборону старих фреонів і виробництва нових. У результаті заборон, встановлених Монреальським протоколом відбулося згортання виробництва найбільш дешевих, ефективних та безпечних для людини фреонів R-11, R-12, R-22 та ін.

Кислотні опади.

Головною причиною утворення і випадання кислотних опадів – дощу, снігу, туману, роси

– є наявність у атмосфері оксидів сірки і азоту, хлористого водню та інших кислотоутворюючих сполук.

Діоксид сірки SO2 утворюються у значних кількостях при спалюванні природного органічного палива. Середній час життя SO2 в атмосфері складає 4 доби. У повітрі внаслідок фотохімічних реакцій та подальшого окислення він перетворюється у триоксид сірки SO3, який є більш шкідливим для навколишнього середовища, ніж SO2. З’єднуючись з водяною парою, що знаходяться у повітрі триоксид сірки утворює сірчану кислоту Н2SO4. Серед кислотних опадів найсильнішу кислотну реакцію мають кислотні тумани.

Кислотні опади можуть утворюватися і внаслідок дії природних чинників: вивержень вулканів, лісових пожеж та ін.

Уперше термін «кислотний дощ» був уведений у 1872 р. англійським вченим Робертом Смітом в книзі «Повітря і дощ: початок хімічної кліматології» при вивченні цього явища в районі м. Манчестер (Англія). У другій половині ХХ ст. зі зростанням викидів оксидів сірки і азоту зріс вплив кислотних опадів на навколишнє середовище, а в 70-80-х рр. у промислових регіонах у зв’язку з активним проявом цих опадів створилась ситуація близька до екологічної катастрофи.

Наслідки випадання кислотних опадів:

1. Помітно підвищують кислотність водних об’єктів: озер, ставків, водосховищ у результаті чого так поступово вимирає наявна флора і фауна. Зі зростання кислотності вод збільшується вміст в них важких металів (за рахунок зростання їх розчинності із донних відкладів).

2.Кислотні опади є одним із факторів деградації лісів. Особливо страждають хвойні ліси. Значної шкоди від випадання кислотних опадів зазнають і молоді ліси.

3.В США та Європі кислотні опади – одна з поширених причин зменшення врожаїв сільськогосподарських культур (безпосередньо через вплив на рослини та опосередковано через зміни властивостей грунтів і відповідне зменшення їхньої родючості).

4.Здійснюється руйнування пам’яток архітектури, будинків, споруд.

5

5. Наноситься пряма шкода людині і тваринам. Так, люди в зонах підвищеної небезпеки страждають від захворювань верхніх дихальних шляхів.

Оскільки кислотні опади переносяться на значні відстані, виникла необхідність в міжнародному співробітництві. З цією метою в 1979 р. була підписана європейська (з участю США та Канади) Конвенція з трансграничного переносу забруднень повітря, до якої у подальшому додалося ряд протоколів зі скорочення викидів оксидів сірки і азоту.

Ядерна ніч і ядерна зима.

На Землі нагромаджено колосальний ядерний – за приблизними оцінками лише в Росії та США зберігається понад 60 тис. ядерних боєголовок.

Як показують розрахунки американських та російських вчених катастрофічним міг би стати ядерний конфлікт з використанням ядерного арсеналу еквівалентного 1000 Мт тротилу. Він би спричинив наслідки:

–теплове нагрівання атмосфери на 10С, що зумовить підняття ураганних вітрів;

–забруднення атмосфери радіоактивними речовинами, які за короткий час поширяться по всій земній кулі;

–виділення горючих газів унаслідок пожеж і руйнування промислових свердловин і газопроводів, що викличе підвищення глобальної температури повітря на 4-50С у перші дні після конфлікту;

–утворення від ядерних вибухів великої кількості оксидів азоту; їх надходження у стратосферу призведе до руйнування 40-60% озонового шару;

–забруднення атмосфери величезною кількістю пилу й сажі після ядерних вибухів і пожеж.

Після такого локального ядерного конфлікту пил, попіл і сажа сильними горизонтальними течіями, що є в стратосфері, за один-два тижні затягнуть небо над усією Землею – прозорість атмосфери зменшиться у 200 разів. На Землі настане ядерна ніч на кілька місяців, упродовж якої загине практично весь рослинний покрив планети.

Унаслідок сильного запорошення атмосфери приземний шар повітря охолоне на 15-300 протягом першого місяця після конфлікту, а у деяких районах – на 40-500.

За кілька місяців темряви і холоду охолодження зміниться нагріванням атмосфери на 20300С вище за норму. Неоднорідні температурні зміни над суходолом та океаном піднімуть ураганні вітри й снігопади в прибережних районах материків і т.д.

Заходи боротьби із забрудненням атмосфери.

Основними заходами боротьби із забрудненням атмосфери є:

1. Використання альтернативних джерел енергії таких як енергія сонця, вітру, води тощо. 2. Екологізація технологічних процесів. Полягає в створенні замкнених технологічних

циклів, безвідходних і маловідходних технологій, що виключають надходження до атмосфери забруднюючих речовин. Важливими складовими екологізації технологічних процесів, пов’язаних із захистом атмосфери, є заміна місцевих котельних установок на централізовані теплові установки, попереднє очищення палива і сировини від шкідливих домішок, заміну кам’яного вугілля і мазута як джерела енергії на природний газ, запровадження повторного використання відпрацьованих газів тощо.

Враховуючи значну частку в забрудненні атмосфери автомобільного транспорту необхідним є створення більш „чистих” видів транспорту, у першу чергу через пошук більш „чистих” видів палива. Як паливо на сьогодні в деяких автомобілях використовують природний газ, метиловий спирт (метанол), водень та ін.

3. Очистка газових викидів від шкідливих домішок. Оскільки сучасний рівень екологізації технологічних процесів є недостатнім для повного запобігання викидів токсичних речовин до атмосфери, тому використовують різні методи очистки відхідних газів від аерозолів (пилу, золи, сажі) і токсичних газо- і пароподібних домішок (NO, NO2, SO, SO2 та ін.). Для цього використовуються різні присторої – пилевловлювачі, фільтри та ін.

4. Розсіювання газових домішок в атмосфері використовують для зниження небезпечних концентрацій домішок до рівня відповідних гранично допустимих концентрацій (ГДК). В

6

приземному шарі атмосфери біля великих енергетичних об’єктів та інших підприємств концентрація шкідливих речовин у відхідних газах може перевищувати допустимі норми, недивлячись на заходи із очистки газів і екологізацію технологічних процесів. Такий захід необхідно розглядати як тимчасовий оскільки зменшення локального забруднення атмосфери призводить до виникнення проблем регіональних.

Розсіювання пило-газових викидів здійснюється за допомогою високих димових труб. Чим вище труба, тим вищий її розсіювальний ефект. На багатьох підприємствах висота труб досягає 300 м. Так, на мідно-нікельовому комбінаті в м.Садбері (Канада) висота труби сягає 407 м.

5. Створення санітарно-захисних зон і архітектурно-планувальні вирішення. Санітарнозахисна зона – це смуга, що відмежовує джерела промислового забрудення від житлових або громадських будівель для захисту населення від впливу шкідливих факторів виробництва.

Ширина санітрано-захисних зон встановлюється залежно від особливостей виробництва, шкідливості і кількості викидів до атмосфери і складає від 50 до 1000 м. Ці смуги повинні бути благоустроєні і озеленені газостійкими породами дерев і кущів.

Архітектурно-планувальні заходи включають правильне взаємне розташування джерел викидів і населених місць з урахуванням напрямку вітрів, вибір під забудову промислових підприємств рівних підвищених місць, що добре продуваються вітрами, прокладання автомобільних доріг в обхід населених пунктів і т.п.

Важливими методами боротьби із забрудненням атмосфери є також економічні методи – продумана система заохочувальних і заборонних заходів, що допомагають уникнути забруднень. Підприємствам, які впроваджують безвідходні технології, найновіші системи очищення й т.п., надаються істотні податкові пільги, що дає їм переваги над конкурентами.

2. Гідросфера. Вплив людини на гідросферу.

Гідросфера – водна оболонка Землі до складу якої входять моря та океани, льодовики, річки, озера й підземні води та інші водні об’єкти. Гідросфера вкриває 70,1% земної кулі. Близько 94% об’єму гідросфери складають моря й океани, 4% – підземні води, близько 2% – крига й сніг (головним чином Арктики, в Антарктиди й Гренландії), 0,4% – поверхневі води суші (річки, озера, болота).

Функції гідросфери глобальної екосистеми:

–вода – основна складова частина всіх живих організмів (тіло людини на 70% складається з води, а деякі організми, такі як медузи – на 98-99%);

–з участю води здійснюються численні процеси в екосистемах (обмін речовин та енергії);

–води Світового океану – головний кліматоутворюючий фактор, основний акумулятор сонячної енергії й чинник формування погоди всієї планети;

–вода – один із найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством (сьогодні води використовується в тисячі разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозія, карст тощо).

Для багатьох організмів вода – середовище їхнього життя. Вода, як і повітря, є кількісно невичерпним природним ресурсом, але людині і всьому живому в біосфері потрібна не просто вода як речовина, а вода певної якості – певної прозорості, температури, хімічного складу тощо. Статистика показує, що близько 80% всіх захворювань у світі пов’язано із вживанням неякісної води.

Споживання прісної води.

Усі галузі господарства стосовно водних ресурсів поділяються на користувачів і споживачів. Користувачі використовують воду як середовище або джерело енергії і не забирають її з джерел (водний транспорт, рибальство, туризм, спорт, гідроелектростанції). Споживачі забирають воду з джерел і використовують її за призначенням (пиття, приготування їжі, вирощування сільськогосподарських культур, здійснення технологічних процесів на

7

виробництві, обігрівання приміщень). У багатьох випадках вода після використання частково або повністю повертається до джерел, але зі зміненою якістю.

Найбільше (до 70%) прісної води в світі споживає сільське господарство. Особливо велика кількість води витрачається у зрошуваному землеробстві. Нині у світі зрошується до 15% сільськогосподарських угідь. Більша частина води (20-60%), що використовується для зрошення, безповоротно втрачається, частина з них повертається назад у водойми у вигляді т.з. поворотних вод, сильно забруднених солями.

Обсяг води, що споживається у промисловості оцінюється водоємністю виробництва – кількістю води (м3), необхідної для виробництва 1 т готової продукції. Водоємність різних видів продукції коливається у дуже широких межах, м3/т: сталі, чавуну – 15-20, сульфатної кислоти – 25-80, синтетичного волокна – 500, міді – 500, пластмас – 500-1000, синтетичного каучуку – 2000-3000.

Водопостачання населення (10% усієї спожитої людством води) задовольняє потреби в питній воді й комунально-побутовій. Споживання води населенням характеризують через питоме водоспоживання – добовий об’єм води (л), необхідний для задоволення потреб одного жителя міста або села. Питоме водоспоживання в містах більше, ніж у селах, і значною мірою залежить від ступеню благоустрою (наявності водопроводу, каналізації, центрального водяного опалення тощо).

У процесі розвитку цивілізації людина потребувала все більшої кількості води. Так, людина кам’яного віку споживала менше 10 л води на добу, в Римській державі – до 70 л/добу. Питоме водопостачання у великих містах сучасного світу складає л/добу: Нью-Йорк – 600, Париж – 500, Москва – 400, Київ – 300, Лондон – 263. Разом з тим, в деяких країнах, що розвиваються (Центральної Африки, Близького Сходу) цей показник складає лише 10-15 л.

За даними ООН сьогодні близько 1,1 млрд людей зазнають постійної і гострої нестачі води, а ще близько 1 млрд людей – зазнають нестачі води час від часу. До середини ХХІ ст. за оцінками фахівців з дефіцитом води стикнеться близько 40% жителів планети. Через нестачу води кількість мігрантів до середини ХХІ ст. може зрости до 700 млн. Нестача водних ресурсів буде зростати перш за все через зростання населення планети. Основну частину приросту забезпечать країни Африки південніше Сахари (32%) та Південної Азії (30%). Іншим фактором зростання дефіциту водних ресурсів є урбанізація – зростання міст, мешканці яких споживають більше води.

Забруднення вод.

Забрудненням водоймищ – зниження їх біосферних функцій та екологічного значення у результаті надходження до них шкідливих речовин. Забруднення вод проявляється у зміні фізичних і органолептичних властивостей (прозорості, запаху, смаку), збільшення вмісту сульфатів, хлоридів, нітратів, токсичних важких металів, зменшення розчиненого у воді кисню повітря, появі радіоактивних елементів, хвороботворних бактерій та інших забруднювачів.

Серед забруднень вод розрізняють хімічне, біогенне, радіоактивне, механічне й теплове. Хімічне забруднення відбувається через надходження у водойми зі стічними водами

різних шкідливих домішок неорганічного (кислоти, луги, мінеральні солі та ін.) та органічного (нафта й нафтопродукти, миючі засоби, пестициди тощо) складу. Шкідлива дія речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту – прогресуючого накопичення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці трофічного ланцюга.

Особливої шкоди водоймам завдають нафтопродукти – в результаті розливу 1 т нафти плівкою вкривається 12 км2 води. Така плівка знижує вміст кисню у воді. Згустки мазуту, осідаючи на дно вбивають донні мікроорганізми, що беруть участь в очистці води.

До основних забруднювачів води належать хімічні, нафтопереробні й целюлозно-паперові підприємства, великі тваринницькі комплекси, гірничо-рудна промисловість.

Забруднення речовинами, що містять фосфор, азот, сприяє бурхливому розвитку синьозелених водоростей і “цвітінню” водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді вмісту кисню, “заморами” риби, загибеллю інших тварин водойм.

8

Біогенне забруднення водойм полягає в надходженні до них зі стічними водами різних патогенних бактерій, вірусів, спор, грибів та ін. Серед біогенних забруднювачів найзначнішими є комунальні стоки, стоки цукрових заводів, м’ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір, деревообробних комбінатів.

Радіоактивне забруднення – поява у воді радіоактивних речовин. Найнебезпечнішими є „довгоживучі” радіоактивні елементи, що мають підвищену здатність до переміщення у воді (строній-90, уран-235, 238, радій-226, цезій-237 та ін.). Радіоактивне забруднення виникає при випробовуванні ядерної зброї, аваріях на АЕС та промислових об’єктах, на яких використовуються радіоактивні речовини.

Механічне забруднення характеризується попаданням у воду різних механічних домішок (пісок, шлам, мул та ін.). Стосовно поверхневих вод можна говорити про забруднення твердими відходами (сміттям) – промисловими і побутовими.

Теплове забруднення води відбувається внаслідок скидання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних об’єктів. Тепла вода змінює термічний і біотичний режим водойм, шкідливо впливає на їхніх мешканців.

Процеси забруднення поверхневих вод викликані наступними факторами: 1. Скиданням у водоймища неочищених стічних вод – промислових, комунально-побутових, колекторнодренажних; 2. Змивом отрутохімікатів зливовими опадами; 3. Газодимовими викидами; 4. Витоками нафти та нафтопродуктів.

Забруднення вод Світового океану.

Основними факторами забруднення вод морів і океанів є:

–скидання промислових і комунально-побутових стічних вод;

–надходження з суші стоків, що містять речовини, що використовуються в сільському і лісовому господарстві;

–захоронення на морському дні забруднюючих речовин (радіоактивні речовини та ін.);

–виливи різноманітних речовин з морського транспорту;

–аварійні викиди і скиди кораблів, а також з підводних трубопроводів;

–добування корисних копалин на морському дні;

–випадання забруднюючих речовин з атмосферними опадами.

УСвітовий океан з водами річок виноситься щорічно 320 млн т заліза, 6,5 млн т фосфору та ін. З атмосфери до океану потрапляє 200 тис. т свинцю, 1 млн т вуглеводнів, 5 тис. т ртуті й т.д. Майже третина мінеральних добрив, що вносяться у ґрунт, вимивається з нього дощовими водами й виноситься водами в моря та океани; лише азоту й фосфору таким шляхом виноситься 62 млн т щорічно. Ці речовини викликають бурхливий розвиток деяких водоростей, що спричиняє виникнення “червоних припливів” та виникнення інших типів “цвітіння” води.

До найшкідливіших забруднювачів Світового океану належать нафта та нафтопродукти. Щорічно їх потрапляє сюди 5-10 млн т. Моря й океани забруднюються й твердими відходами – промисловими й побутовими. Їх у Світовому океані нагромадилось вже 20 млн т.

Уокеани потрапило значна кількість радіоактивних речовин внаслідок випробовувань атомної зброї, роботи атомних реакторів підводних човнів і криголамів, скидання контейнерів з відходами атомних електростанцій тощо.

Методи боротьби з забрудненнями поверхневих вод.

З метою захисту поверхневих вод від забруднення вживають наступні заходи:

1. Розвиток безвідходних і безводних технологій; впровадження систем оборотного водопостачання. При організації систем оборотного водопостачання в неї включають ряд очисних споруд і пристроїв, що дає можливість створити замкнений цикл використання виробничих і побутових стічних вод.

2. Очистка стічних вод (промислових, комунально-побутових та ін.). Очищення стічних вод – це руйнування або видалення з вод у створених людиною пристроях, спорудах забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікроорганізмів.

9

Забруднені стічні води послідовно піддаються механічному, хімічному й біотичному очищенню.

Механічне очищення полягає у видаленні зі стічних вод нерозчинних речовин (піску, глини, мулу), а також жирів та смол шляхом проціджування. При механічному очищенні з виробничих стічних вод видаляється до 90% нерозчинних механічних домішок, а з побутових –

60%.

Хімічне очищення стічних вод відбувається внаслідок додавання до води спеціальних речовин-реагентів. Ці речовини, вступаючи в реакцію із забруднювачами, утворюють нешкідливі речовини, які випадають в осад і видаляються.

Біотичне очищення – органічні речовини, що міститься у стічній воді, окислюється аеробними бактеріями до вуглекислого газу й води, а також споживається мікроорганізмами.

Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств не піддаються очищенню ніякими сучасними методами. Їх доводиться закачувати в підземні сховища.

Самоочищення – це нейтралізація стічних вод в природі шляхом випадання в осад твердих забруднювачів, різних хімічних, біотичних та інших процесів, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і відновленню якості води. Однак здатність водойм до самоочищення має свої межі.

3. Закачування стічних вод у глибокі водоносні горизонти. Цей спосіб дає можливість зекономити на побудові очисних споруд, очищенні вод і їх знезараженні. Проте цей метод є доцільним для ізоляції лише невеликих кількостей високотоксичних стічних вод, що не піддаються очищенню. Це пояснюється тим, що важко гарантовано уникнути проникнення забруднених вод на поверхню землі або в інші водоносні горизонти через свердловини, які використовують для закачування цих вод.

4. Очищення і знезараження поверхневих вод, використаних для водопостачання та інших цілей. Недостатньо очищені питні води є небезпечні для здоров’я людини, тому потребують додаткової обробки. Ще з кінця ХІХ ст. метод знезараження води хлором у нас є найпоширенішим способом боротьби з бактеріальним забрудненням. Проте хлоровані води приховують у собі значну загрозу для здоров’я людини. Тому необхідним є використання інших методів знезараження – озонування, обробки ультрафіолетовим випромінюванням тощо. Їх широке використання в наших умах ускладнюється через значну вартість установок, які здійснюють знезараження вод цими методами.

Важливу захисну функцію на кожному водному об’єкті виконують водоохоронні зони. Ширина водоохоронної зони річок може варіювати від 0,1 до 1,5-2,0 км, включаючи заплаву річки, тераси і схили. Призначення водоохоронних зон – запобігти забрудненню і виснаженню водного об’єкта. У межах цих смуг заборонено розорювання земель, випас худоби, застосування отрутохімікатів і добрив, проведення будівельних робіт та ін.

10