Усі уроки до курсу «Екологія». 11 клас

Розділ I. ЕКОЛОГІЧНІ ТЕНДЕНЦІЇ ЗМІНИ ОСНОВНИХ КОМПОНЕНТІВ ПРИРОДИ

Тема. МІНЕРАЛЬНО-СИРОВИННІ РЕСУРСИ: ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ, ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ

УРОК 1. ЛІТОСФЕРА, ЇЇ РОЛЬ У ГЕОСИСТЕМІ ЗЕМЛІ. ПРИРОДНІ РЕСУРСИ

Цілі уроку: закріпити поняття «природні ресурси», «мінеральні ресурси»; актуалізувати знання про літосферу та основні види мінеральних ресурсів; розглянути роль мінеральних ресурсів у житті суспільства й тенденції у використанні; порівняти ресурсокористування в Україні та країнах Європи; розвивати навички аналізу й синтезу інформації; формувати інтерес до теми.

Обладнання й матеріали: довідники, карта корисних копалин, схеми «Гірські породи», «Функції земних надр», «Природні ресурси», таблиця «Види природних ресурсів і їхнє використання».

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

1. Назвіть основні внутрішні шари Землі.
2. Як ви розумієте термін «земна кора»?
3. Чим відрізняється материкова земна кора від океанічної?
4. Що називають літосферою? Якою є її потужність?
5. Наведіть приклади впливу літосфери на інші земні оболонки.
6. Що таке мінерали й гірські породи? Чим вони відрізняються?
7. Які види природних ресурсів ви знаєте?

Літосфера являє собою «комору», у якій природа зберігає накопичені за мільйони років багатства — мінерали й гірські породи. Деякі з них належать до корисних копалин. Їх видобувають із земних надр і використовують у природному або переробленому вигляді в промисловому виробництві, сільському господарстві, будівництві й транспорті.

III. Вивчення нового матеріалу

1. Літосфера як одна зі складових географічної оболонки

Географічна оболонка є найбільшим і найважливішим природним комплексом Землі. У її межах узаємодіють нижні шари атмосфери, верхня частина літосфери, гідросфера й біосфера, тут відбувається більшість відомих людині процесів і явищ. У цій унікальній географічній оболонці виникла людина, тут вона розвивається, черпаючи з неї все необхідне для свого існування. Її складові перебувають у взаємодії, і будь-яка зміна однієї з них призводить до зміни інших.

З усіх складових географічної оболонки найбільший практичний інтерес для людини становить літосфера. Вона включає всю земну кору й частину мантії вище астеносфери. Дослівно ця назва перекладається з грецької як кам’яна оболонка — дуже точна назва для цього шару товщиною від 50 до 200 км.

Літосфера є основою природних комплексів Землі. Так, її рельєф впливає на клімат, поширення ґрунтів, рослин і тварин, визначає характер і напрямок течії річок. Від тектонічних процесів, у першу чергу пов’язаних з переміщенням літосферних плит, залежить не тільки характер поверхні, але й стан інших земних оболонок. Наприклад, вулканічна діяльність супроводжується викидами великих мас вулканічного попелу. Внаслідок цього явища зростає запиленість і мутність атмосфери. Це є причиною зменшення кількості сонячного тепла, яке потрапляє на земну поверхню, зумовлює зниження температури, що, у свою чергу, відбивається на рослинах і тваринах біосфери. Виходить, що велике виверження вулкана слугує початком тривалого ланцюжка змін у географічній оболонці: викид вулканічного попелу — зростання запиленості й мутність атмосфери — зниження температури — пригнічений стан рослин і тварин.

Під час вивчення земної кори в її складі були виділені речовини, названі мінералами. Ці речовини, що утворюються в глибинах і на поверхні Землі, приблизно однорідні за хімічним складом і фізичними властивостями. Сьогодні відомо понад 3000 різних мінералів.

Переважна більшість із них являють собою тверді тіла, але є рідкі (наприклад, самородна ртуть) і газоподібні (наприклад, природний газ) мінерали.

Найбільш поширених мінералів усього лише кілька десятків, їх називають породоутворюючими. Вони входять як постійні компоненти до складу більш складних природних сполук — гірських порід. За походженням вони об’єднуються в три великі групи: магматичні, осадові й метаморфічні.

Гірські породи

Магматичні	Осадові			Метаморфічні
Магматичні	Уламкові	Хімічні	Органічні	Метаморфічні
Граніти, базальти, лабрадорити, обсидіани, пемза	Галечники, пісок, конгломерати, піщаники, ліси, глини	Кам’яна (кухонна) й калійна солі, гіпси	Торф, буре й кам’яне вугілля, вапняк, крейда	Мармури, кварцити, гнейси, кристалічні сланці

Без вивчення літосфери неможливе розв’язання екологічних проблем, тому що вона є матеріальною літогенною основою біосфери. Саме в літосфері формуються ґрунти, ландшафти, біоугруповання. Актуальність її вивчення обумовлена й тим, що ця оболонка є одним з основних об’єктів антропогенної діяльності, через значні зміни яких розвивається глобальна екологічна криза. Із цієї причини в геології сформувався новий напрямок — екологічна геологія, що вивчає якості літосфери в сукупності з її екологічними функціями.

На сьогодні виділяють чотири основні властивості (функції) літосфери, які впливають на біоту й визначають існування життя на Землі.

Ресурсна екологічна функція літосфери визначає роль мінеральних, органічних і органомінеральних ресурсів і геологічного простору літосфери для життя й діяльності біоти як біогеоценозу, так і соціальної структури.

Геодинамічна екологічна функція літосфери відображає властивості літосфери, які впливають на стан біоти, безпеку й комфортність проживання людини через природні й антропогенні процеси і явища.

Геохімічна екологічна функція літосфери відображає властивості геохімічних полів (неоднорідностей) літосфери природного й техногенного походження, які впливають на стан біоти в цілому, включаючи людину.

Геофізична екологічна функція літосфери відображає властивості геофізичних полів (неоднорідностей) літосфери природного й техногенного походження, які впливають на стан біоти, включаючи людину.

2. Категорія «природні ресурси». Мінеральні ресурси світу, України: тенденції їх використання

Природні ресурси — це компоненти, властивості або результати функціонування природних комплексів, які використовуються або можуть бути використані в майбутньому для одержання сировини, палива, енергії або продовольства. Розрізняють вичерпні й невичерпні природні ресурси; вичерпні поділяють на відновлювані й невідновлювані.

Земельними ресурсами називають землі, які використовуються або можуть бути використані в різних видах господарської діяльності. Унікальність цього виду ресурсів полягає в тому, що без нього не може здійснюватися більшість видів господарської діяльності людини.

Годує нас лише третина землі — це сільськогосподарські угіддя. Вони включають: поля, засіяні зерновими, технічними й іншими культурами, простіше кажучи — ріллі; сади, виноградники й плантації тропічних культур, іншими словами, багаторічні насадження, а також луги й пасовища. На сьогодні загальна площа сільськогосподарських угідь становить приблизно 4,8 млрд га (37 % земельного фонду планети), причому найбільше серед них лугів і пасовищ — понад 3,3 млрд га.

Лісові ресурси являють собою частину біологічних ресурсів, що використовується або може бути використана в господарстві як сировина або джерело енергії. Деревина залишається важливим конструкційним матеріалом, з неї роблять будівельні матеріали, меблі, а також папір. Ще більш важливу роль дерева й чагарники відіграють у підтримці життя на Землі. Ліси — це своєрідна природна фабрика, яка виробляє кисень з вуглекислого газу.

Водними ресурсами називають води суші, морів і океанів, які використовуються або можуть бути використані в різних галузях господарства й у побуті. За останні п’ятдесят років світове споживання води зросло більш ніж у чотири рази й продовжує зростати, але темпи трохи сповільнилися. У цілому забезпеченість водними ресурсами знижується, і проблема прісної води в багатьох регіонах світу в майбутньому буде загострюватися.

Агрокліматичні ресурси охоплюють енергію Сонця й вітру. Вони характеризуються кількістю опадів за вегетаційний період, річною сумою опадів, сумою температур за вегетаційний період, тривалістю безморозного періоду, коефіцієнтом зволоження.

Рекреаційні ресурси — це узбережжя теплих морів, водойми суші, береги річок, ліси, гори, культурно-історичні пам’ятники, міста-курорти, спортивно-оздоровчі комплекси. Як бачимо, до ресурсів відпочинку й туризму належать два типи об’єктів: природні й створені людиною (антропогенного походження). Природні об’єкти підрозділяються на три типи: медико-біологічні, з переважанням кліматичних умов; психолого-естетичні, коли основну роль відіграє краса природних пейзажів, і технологічний, який припускає облаштованість природного середовища (будинки відпочинку, кемпінги, туристичні бази). До рекреаційних об’єктів антропогенного походження відносять пам’ятники історії, культури й мистецтва, містобудування й архітектури.

З усіх видів природних ресурсів літосфера відіграє основну роль у забезпеченні мінеральними ресурсами (корисними копалинами). До них відносять гірські породи й мінерали, хімічний склад і фізичні властивості яких дозволяють ефективно використовувати їх у сфері матеріального виробництва (у природному вигляді або після переробки). Їх видобуток з метою переробки — головна мета користування земними надрами.

Усі мінеральні ресурси (корисні копалини) можна розділити на три великі групи: горючі (паливно-хімічні), металічні, неметалічні. До горючих корисних копалин належать вугілля, нафта, природний газ, торф, горючі сланці. Вони використовуються для одержання тепла й електроенергії. На нафту припадає 40 % первинних джерел енергії, вугілля — 28, природний газ — 23, ядерну енергію — 7 і гідроенергетику — 2. Таким чином, базисом енергетики залишаються викопні види палива, частка яких становить понад 90 % від світового споживання.

Кам’яного вугілля у світі добувають понад 3,5 млрд т на рік. Серед країн лідерами є Китай, США, Індія, ПА, Австралія, Росія, Польща, Україна, Казахстан, Німеччина. У промисловості вугілля використовується для виробництва електроенергії, металургійного коксу. У світі працює понад 400 коксохімічних заводів. Побічні продукти коксування — бензен, кам’яновугільна смола — переробляються в ароматичні сполуки й інші вироби.

В останні десятиліття збільшилося споживання нафти. «Чорне золото» використовується як сировина для одержання найрізноманітніших видів палива, у тому числі для теплових електростанцій, широко застосовується в хімічній промисловості для одержання різноманітної продукції.

Загальних запасів нафти значно менше, ніж вугілля, вони становлять близько 250-500 млрд тонн (з них 160 млрд тонн розвідані). Розміщено «чорне золото» вкрай нерівномірно, найбільше його в Південно-Західній Азії. Так, у Саудівській Аравії зосереджена чверть світових розвіданих запасів, стільки ж припадає на Іран, Ірак і Кувейт. З інших регіонів можна виділити запаси Венесуели й Мексики в Латинській Америці; Лівії, Нігерії, Алжиру, Екваторіальної Гвінеї в Африці. У Західній Європі значними є обсяги видобутку нафти в Північному морі (Великобританія й Норвегія). Значні запаси «чорного золота» виявлені в Росії (четверте місце у світі), США, Китаї.

Загальні запаси природного газу оцінюються в 400 трлн м³ (з них 175 трлн м³ розвідані). Є риси подібності в обсягах і розміщенні запасів нафти й природного газу. Але явний «лідер» тут інший — Росія, де зосереджено близько третини світових запасів; ще третина припадає на Іран і Катар. Є великі запаси в Саудівській Аравії, ОАЕ, США, Нігерії, Алжирі, Венесуелі, Лівії, Туркменістані, Канаді, з європейських країн — у Нідерландах і Великобританії.

До металічних корисних копалин належать руди чорних металів (залізо, марганець), кольорових (алюміній, мідь, свинець, магній, олово, цинк, хром, титан, ванадій, нікель, кобальт, молібден, тантал, ніобій, вольфрам, цирконій), благородних (золото, срібло, платина й платиноїди, паладій, осмій, родій, рутеній, іридій), а також радіоактивних, розсіяних і рід поземельних. З металічних корисних копалин виплавляють метали та їх сплави. Наприклад, із залізної й марганцевої руд виплавляють сталь і чавун. Найбільше залізної руди залягає на території найбільших держав — у Росії, Австралії, Бразилії, США, Китаї, Канаді, Індії, Казахстані. Своєрідними винятками є Україна, ПАР, Швеція й Ліберія. У більшості цих країн є й великі поклади марганцевих руд (крім США, Росії, Канади).

До неметалічних корисних копалин зазвичай відносять будівельну, хімічну й технічну сировину. Наприклад, калійні солі й фосфорити використовують для виробництва добрив, як металургійна й теплоізоляційна сировина використовуються плавиковий шпат, кальцит, доломіт, польовий шпат і кварц; вогнетривами й теплоізоляторами є графіт, хроміт, вермикуліт, тальк і тальковий камінь, магнезит, кварцит.

Багато гірських порід використовуються як будматеріали або сировина для їх виробництва. Мармури, граніти, кварцити використовуються як камені — стінові, покрівельні, дорожні, лицювальні; вапняк, мергель, глина, гіпс є сировиною для виробництва в’язких матеріалів, скляні піски й піщаники, пегматити, глини й каоліни використовуються як скляно-керамічна сировина. Діабази, базальти, боксити, глини, кварцові піски використовуються як сировина для одержання штучних волокон, мінеральної вати.

Часто виділяється група гідро- й газомінеральних копалин. До неї, зокрема, відносять мінеральні й бальнеологічні води (вуглекислі, сірководневі, радонові, сульфатні, хлоридні і т. д.), озерні розсоли, мінеральні грязі й мули.

Використання людством корисних копалин подвоюється через кожні 14-15 років. Так, щорічний видобуток вугілля, залізної й марганцевої руди за останні сто років збільшився в 50-60 разів, алюмінію, молібдену й вольфраму — у 200-1000 разів. Щорічно з надр Землі добувають близько 120 млрд т руди й інших корисних копалин, майже по 20 т на одну людину.

Значними є обсяги видобутку сировини й на території України. Щорічні обсяги добування нафти становлять 3 млн т, природного газу — 20 млрд м³, кам’яного вугілля — 60 млн т, залізної руди — понад 70 млн т.

На сьогодні багато родовищ із високим умістом металів у рудах уже відпрацьовані, тому використовують бідні родовища. Наприклад, зараз вважається раціональною розробка мідних руд з умістом міді менше 1 % — у 10 разів нижче, ніж у першій половині XIX століття. Створюються нові технології добування металу, збагачення й переробки руд. Отже, одним з найважливіших завдань охорони надр є дбайлива витрата мінеральних і енергетичних ресурсів. Утрати під час розробки корисних копалин досягають величезних розмірів. Так, під час світового видобутку щорічно втрачається 600 тис. т міді, свинцю — 300, цинку — 500. Віддача нафтоносних шарів 1975 р. не перевищувала 30 %, до кінця століття вона досягла майже 40 %.

За сучасних технологій видобутку й переробки тільки 1-5 % від усього обсягу корисних копалин, які добувають, реалізується у вигляді чистої продукції, а інше є відходами. Тому найважливішим напрямком у раціональному використанні й охороні надр є вдосконалення методів видобутку, транспортування й переробки корисних копалин.

IV. Практична робота

Тема роботи. Порівняння ресурсокористування в Україні та країнах Європи

Мета роботи: провести аналіз ресурсокористування в Україні та країнах Європи.

Обладнання й матеріали: картки з теоретичними відомостями для практичної роботи; карти країн, потрібні для виконання роботи.

Хід роботи

1. Назвати види горючих (паливно-хімічних) ресурсів, які мають найбільше значення для розвитку господарства.
2. Порівняти особливості технології їх видобутку в Україні та країнах Європи.
3. Охарактеризувати відмінності в ефективності використання горючих (паливно-хімічних) ресурсів в Україні та країнах Європи.

Теоретичні відомості для виконання роботи

Для економіки України характерною є вкрай низька ефективність використання горючих (паливно-хімічних) ресурсів. Це наслідок ряду причин, зокрема структури промислового виробництва з перевагою енергоємних галузей — чорної металургії та хімічної промисловості, а також збереженої ще з радянських часів виробничо-технічної бази, орієнтованої на тодішні низькі внутрішні ціни на нафту й газ. Крім того, основні галузі характеризуються високим ступенем зношеності основних фондів та високою енергоємністю виробництва продукції. Так, зношеність виробничих фондів машинобудування становить 65-75 %, а середній вік технологічного обладнання й устаткування — близько 30 років.

Основним показником, який дозволяє визначити енергоефективність економіки країни, є енергоємність валового внутрішнього продукту (ЕВВП). Він визначається як відношення кількості спожитих паливно-енергетичних ресурсів до валового внутрішнього продукту країни. Протягом останнього десятиріччя в Україні спостерігалася динаміка зниження ЕВВП, за винятком 2009 року, коли було зареєстровано її підвищення. Разом із тим, вона залишається високою й у 2,1-3,7 раза перевищує ЕВВП економічно розвинутих країн світу.

За ефективністю витрачання умовного нафтового палива Україна відстає від Польщі у 2,4 раза, Словаччини — 1,95, Угорщини — 2,9 раза. Відставання від великих західноєвропейських країн є ще значнішим: від Франції — у 3,1 раза, Італії — 4,3. Якби українські питомі показники витрачання енергоресурсів були на середньосвітовому рівні, то щорічні потреби країни становили б не 140 млн тонн енергії в нафтовому еквіваленті, а тільки 60 млн тонн.

Основними споживачами енергії в Україні є: житлово-комунальне господарство — 17,3 %, виробництво чорних металів — 11,2 %, транспорт — 9,1 % і нафтохімія — 3,7 %. А машинобудування споживає тільки 0,8 % енергоресурсів. Третина первинних ресурсів (33,2 %) використовується для перетворення на інші види енергії (електро- й теплоенергія й нафтопродукти). Досить значимими є втрати енергії — 5,7 %, за теплоенергією — понад третина й за газом — 3,8 %.

На відміну від промислово розвинутих країн Європи, структура української промисловості занадто обтяжена виробництвом первинних сировинних ресурсів і напівфабрикатів. В енергетичному комплексі країни 64,4 % встановлених потужностей припадає на теплові електростанції. Вони мають найнижчі техніко-економічні й екологічні показники в Європі.

Ефективність функціонування газотранспортної системи, основні потужності якої було побудовано в 70-80-х роках минулого століття, не відповідає сучасним вимогам. Коефіцієнт корисної дії (24-26 %) компресорних станцій нижчий від коефіцієнту сучасних енергоефективних (34-37 %).

У ЄС існує широкий спектр інструментів адміністративного, ринкового, інформаційного та змішаного характеру, які застосовуються в різних сферах господарства з метою зниження кількості енергії, що споживається. Найбільш важливими документами, що регулюють діяльність у цій сфері є:

«Зелена Книга з енергоефективності», що презентує заходи для збільшення дотацій на енергоефективність;
« План дій з енергоефективності »;
«Директива з енергоефективності й енергозбереження кінцевого споживача», яка зобов’язує всі країни-члени подати національний план дій з енергоефективності;
«Директива з енергоспоживання будівель» (2002).

На стимулювання раціонального використання енергоресурсів і альтернативних джерел енергії значною мірою спрямований і механізм «зелених податків», уведений директивою Ради. Експерти вважають, що до 2030 року споживання газу в ЄС може бути зведене до рівня початку 1990-х років, що означає щорічне зменшення споживання газу на 125 млрд м³.

Початок тисячоліття характеризується інтенсивним зростанням обсягів виробництва енергоносіїв з відновлюваних джерел у більшості розвинених країн. Зокрема, у Німеччині, Іспанії, Швеції, Данії у перший половині XXI століття заплановано довести частку ВДЕ в загальному енергобалансі до 20-50 %.

Експерти оцінили, що для переходу на енергоефективний тип розвитку української економіки слід приділяти увагу таким заходам:

активізації роботи з нарощування виробництва власних енергетичних ресурсів;
створення умов для модернізації та технічного переоснащення вітчизняної газотранспортної системи;
збільшення кількості видів палива й енергії, що залучаються до енергетичного балансу країни, у першу чергу за рахунок відновлюваних джерел енергії та альтернативних видів палива;
сприяння структурній перебудові економіки шляхом зменшення частки енергоємних виробництв і збільшення наукоємних;
підвищення ефективності виробництва продукції в паливно-енергетичному секторі;
сприяння впровадженню заходів, спрямованих на розв’язання екологічних проблем.

Заощадити горючі (паливно-хімічні) ресурси можна за рахунок істотного вдосконалювання технології їх видобутку, наприклад, свердловинне гідродобування, газифікація вугілля. Потрібно застосовувати технології комплексної переробки сировини, вилучаючи всі корисні компоненти, а порожню породу використовувати як будівельний матеріал.

V. Узагальнення, систематизація і контроль знань і вмінь учнів

А. Дайте відповіді на запитання.

Дайте визначення поняття «мінеральні ресурси».
На які групи поділяються мінеральні ресурси?
Схарактеризуйте роль горючих (паливно-хімічних) корисних копалин у житті суспільства.
Які тенденції відбуваються у використанні мінеральних ресурсів?

Б. Заповніть таблицю «Види природних ресурсів та їх використання» на прикладі України.

Види природних ресурсів та їх використання

Види природних ресурсів	До якої групи належать (невичерпні, вичерпні, ті, що відновлюються, ті, що не відновлюються)	Особливості географії й використання
Мінеральні ресурси	Вичерпні, ті, що не відновлюються	Найважливішими паливними копалинами є: вугілля, нафта, природний газ. Вони мають осадове походження й залягають у внутрішніх і крайових прогинах давніх платформ. Рудні корисні копалини є звичайними для складчастих областей, районів розламів і виступів давніх платформ. Нерудні корисні копалини залягають у прогинах платформ. Забезпеченість України мінеральними ресурсами оцінюється як середня. У країні добувають близько 5 % корисних копалин, найбільше сировини для чорної металургії й будівельної індустрії
Земельні ресурси	Вичерпні, ті, що відновлюються	Україна має високий показник забезпеченості цими ресурсами. Понад половину земель зайнято сільськогосподарськими угіддями. Родючість земель висока: дві третини ріллі займають чорноземні ґрунти, близько шостої частини — малопродуктивні землі, у тому числі болота, яри, гори й передгір’я
Лісові ресурси	Вичерпні, ті, що відновлюються	Характеризуються лісистістю, що показує відношення площі лісів до загальної території. На сьогодні лісистість території країни недостатня і становить 14,1 %. До того ж ліси розміщені дуже нерівномірно: більшість розташована в Українських Карпатах і Поліссі, найменше лісів у степу
Водні ресурси	Невичерпні	Людина, в основному, використовує прісну воду. Найбільше значення мають річки, які розміщені по території нерівномірно. Великих озер мало, більшість із них знаходиться у Поліссі й на Чорноморському узбережжі. У ряді районів зростає значення використання підземних вод
Агрокліматичні ресурси	Невичерпні	Розміщення залежить від кута падіння сонячних променів і циркуляції атмосфери. Найбільш високий рівень забезпечення в південних районах (якщо не враховувати недостатність опадів). Найбільше значення мають для сільського господарства. В Україні ресурсів досить для сільськогосподарського виробництва, у той же час частина території належить до районів ризикованого землеробства (весняні заморозки, суховії, посухи)
Рекреаційні ресурси	Невичерпні. Вичерпні, ті, що відновлюються	Природний рекреаційний потенціал України значний, до нього належать узбережжя Чорного й Азовського морів, гірські райони, лісові масиви, джерела мінеральних вод. Використання цього виду ресурсів поки недостатнє