Підручник з Біології і екології. 11 клас. Шаламов - Нова програма

§ 23. Забруднення довкілля

Виробництво породжує більше відходів, ніж корисного продукту

Забруднювачем називають будь-який вплив на довкілля, який своїм хімічним складом чи кількістю порушує природні процеси й негативно діє на організми чи здоров'я людини. Найпоширенішими забруднювачами є хімічні речовини, що потрапляють до навколишнього середовища під час виробництва, транспортування, використання товару, а також із його рештками. І якщо, наприклад, смартфон важить близько 150-200 г, то відходів, пов'язаних із ним, утворюється близько 80-90 кг! На жаль, таке співвідношення характерне не лише для смартфонів — у розвинених країнах у середньому лише 1-1,5 % від маси добутої природної сировини потрапляє до складу кінцевого продукту, а решта перетворюється на відходи.

Екологічні проблеми, пов'язані із забрудненням, залежать від рівня економічного розвитку країни (рис. 23.1). Для держав, що розвиваються (зокрема й України), характерний високий рівень промислового забруднення, яке завдяки ретельному контролю вдалося значно скоротити в розвинених країнах (більшість держав Європи, США, Японія, Південна Корея). Але високий рівень урбанізації та значна густота населення цих країн спричиняють велике надходження вуглекислого газу до атмосфери.

Ефекти від забруднення наразі припинили бути локальними — масштаби викидів такі значні, що під впливом забруднювачів одних регіонів опиняються зовсім інші. Крім того, забруднювачі можуть розповсюджуватися з місця утворення далі екосистемою. Так, наприклад, важкі метали й пестициди можуть із ґрунту потрапляти в підземні чи поверхневі води, а побутове сміття виноситися річками в моря й океани.

Рис. 23.1. Залежність прояву різних екологічних проблем від рівня розвитку економіки країни

Для визначення наявності забруднення використовують унормовані показники

Забруднювачами можуть бути не лише речовини, але й інші впливи — шум, тепло, організми. Залежно від характеру забруднення виокремлюють кілька видів: хімічне, фізичне, механічне й біологічне (табл. 23.1).

Таблиця 23.1. Типи забруднень (пояснення скорочень наведено у тексті)

Тип забруднення

Приклади забруднювачів

Метод визначення наявності забруднення

Хімічне

Газуваті оксиди (СО2, SO2, NO, NO2), важкі метали, пестициди, надлишки мінеральних добрив, органічні розчинники, кислоти

Перевищення ГДК чи ГДЕН (якщо трапляються в природі), наявність (для синтетичних речовин)

Фізичне

Світло, шум, тепло, радіація

Перевищення ГДР чи ГДЕН

Механічне (засмічення)

Промислові відходи, тверде побутове сміття

Перевищення гранично допустимого рівня утворення й накопичення

Біологічне

Хвороботворні організми, інвазійні види

Почастішання порушень здоров'я й розвитку хвороб, порушення стабільності природних екосистем

Із метою визначення того, яка кількість речовини чи іншого фактора є забруднювачем щодо людини, використовують спеціальні нормативи. Для більшості речовин і хімічних елементів таким показником є гранично допустима концентрація (ГДК). ГДК показує максимальну безпечну концентрацію шкідливої речовини в довкіллі, тривалий вплив якої на здоров'я людини не має негативних наслідків. В Україні більшість значень ГДК установлена законодавчо у вигляді санітарно-гігієнічних норм, державних стандартів тощо. Для фізичних забруднювачів такий норматив має назву гранично допустимий рівень (ГДР), що характеризує, наприклад, максимальну безпечну інтенсивність електромагнітного випромінювання чи рівень шуму. Критерієм визначення забруднювача щодо стану довкілля є граничне допустиме екологічне навантаження (ГДЕН), яке визначає максимальний рівень забруднення, що не погіршує стан екосистеми й не перешкоджає її відновленню. Якщо навантаження є більшим за ГДЕН, то середовище поступово забруднюється. Порівнявши вміст, інтенсивність, кількість чи інший параметр із гранично допустимим, можна визначити, чи є цей вплив таким, що спричиняє зміни в довкіллі чи здоров'ї людини, тобто чи є він забруднювачем.

Найпоширенішим типом забруднення є хімічне

Хімічне забруднення полягає в надходженні до довкілля невластивих йому речовин (ксенобіотиків1) чи надлишкових кількостей природних речовин. Це найпоширеніший тип забруднення, тому, коли про нього говорять, зазвичай мають на увазі саме хімічне. Значна частина хімічних забруднювачів потрапляє до довкілля у вигляді газів. Основним серед них є вуглекислий газ, що спричиняє глобальне потепління й зміну клімату. Під час згоряння палива до атмосфери також потрапляють чадний газ (СО), сірчистий газ (SO2), оксиди Нітрогену (NO, NO2), хлорофлуоровуглеводні (фреони) і дрібні тверді часточки.

1 Від грец. xenos — чужий і bios — життя.

Вони негативно впливають на здоров'я людей і тварин, а оксиди Сульфуру й Нітрогену є причиною кислотних опадів. Окрім газів, хімічними забруднювачами є речовини, що потрапляють у водойми зі стічних вод: їх утворюється до 160 млн кубічних метрів щороку. Здебільшого ці стоки забруднені йонами важких металів (переважно Плюмбумом, Купрумом і Цинком), продуктами розкладу полімерів, органічними розчинниками, кислотами, синтетичними мийними засобами. Деякі з цих речовин здатні накопичуватися в організмах і спричиняти порушення їхньої життєдіяльності та мутації. Ґрунт забруднюється як промисловими відходами, так і пестицидами та надлишками мінеральних добрив. Таке забруднення призводить до зменшення біорізноманіття й зміни складу біоценозів, зниження родючості ґрунтів.

Фізичне й механічне забруднення спричиняють погіршення умов існування організмів

До фізичного забруднення відносять світлове, шумове, теплове й радіаційне забруднення. Наприклад, шум підвищує втомлюваність людини й спричиняє стрес, а також порушує поведінку тварин у екосистемах. Існує теорія, що шум від нелегального будівництва Кримського мосту й російських військових навчань спричинив почастішання викидання дельфінів на берег у Чорному й Азовському морях у 2015-2018 роках (рис. 23.2, А). Світлове, теплове й шумове забруднення особливо характерне для великих міст (зокрема й в Україні). Нічні рівні шумів на магістральних вулицях наших міст можуть сягати 80 дБ, коли гранично допустимий рівень — 45 дБ. Загалом рівні хімічного та фізичного забруднення в містах є значно вищими, ніж в сільській місцевості.

Надзвичайно небезпечним є радіаційне забруднення. Основні його джерела — атомна енергетика (виробництво ядерного палива, робота реакторів та аварії на них, утилізація відпрацьованого палива) (рис. 23.2, Б) і випробування чи використання ядерної зброї. Накопичення радіоактивних атомів спричиняє підвищення доз радіації, яку отримують організми. А радіація є причиною мутагенезу й канцерогенезу — розвитку злоякісних пухлин.

Рис. 23.2. Наслідки дії фізичних забруднювачів

А. Викидання китоподібних на берег може бути спричинене шумовим забрудненням морів і океанів. Б. Для зменшення рівня радіаційного випромінювання від четвертого енергоблоку Чорнобильської АЕС, він був накритий саркофагами: старим залізобетонним і новим — «Аркою».

Рис. 23.3. Наслідки механічного забруднення

А. Лелека, тіло якого заплуталось у пластикових пакетах, не може нормально літати. Б. Труп альбатроса, що загинув від накопичення в його травній системі пластикового непотребу. В. Вода, зібрана з поверхні Великої тихоокеанської сміттєвої плями.

Ще одним розповсюдженим типом забруднення є механічне, або засмічення — коли в довкілля потрапляють забруднювачі неживої природи, що не впливають хімічно чи фізично. Здебільшого це тверде сміття, що повільно руйнується: пластикова тара й пакети, металобрухт, вироби із гуми й дерева, скляні пляшки. Його накопичення перешкоджає нормальному функціонуванню наземних екосистем, наприклад, зменшується проникність для світла, кисню й вологи. Також «нешкідливе» сміття насправді є небезпечним для тварин через свої механічні властивості — воно погіршує їхню рухливість, маскування чи перешкоджає життєдіяльності (рис. 23.3, А, Б). У центрі Тихого океану через особливості розташування течій сформувалася Велика тихоокеанська сміттєва пляма площею близько 1 млн км2 (понад півтори площі України!), на поверхні води у якій плаває до 100 млн т сміття (рис. 23.3, В). Із часом воно поступово розкладається, що спричиняє накопичення у воді й ґрунті значних кількостей отруйних речовин і розмноження небезпечних мікроорганізмів.

Унаслідок біологічного забруднення нові види змінюють усталені екосистеми

Останнім у класифікації за характером є біологічне забруднення. Воно виникає тоді, коли до екосистеми потрапляють небажані організми, що спричиняють вимирання видів і руйнування біоценозів1. Найрозповсюдженішими біологічними забруднювачами є шкідливі й хвороботворні мікроорганізми. Вони негативно впливають на природні популяції бактерій та одноклітинних еукаріотів, а також спричиняють розвиток хвороб у багатоклітинних організмів і людини. Джерелами мікробіологічного забруднення є незнезаражені сільськогосподар-

1 Новоприбулий вид не завжди має негативний вплив на екосистему.

Рис. 23.4. Приклади інвазій

А. Розселення колорадського жука Європою. Б. Борщівник Сосновського — один із найпоширеніших інвазійних видів в Україні.

ські, промислові й побутові стоки, трупи сільськогосподарських тварин, звалища сміття. Якщо біологічним забруднювачем є рослини чи тварини, то говорять про інвазії. Інвазійний вид перемагає в конкурентній боротьбі й спричиняє вимирання популяцій окремих видів у екосистемі. Також він може негативно впливати на сільське господарство та здоров'я людини. Класичним зразком такої інвазії є заселення колорадським жуком Європи: з'явившись на початку ХХ ст., протягом наступних років він швидко поширювався на схід (рис. 23.4, А). Україна стикнулася з інвазією борщівника Сосновського (рис. 23.4, Б), батьківщиною якого є Кавказ і Закавказзя. Він утворює токсичні для людини речовини, витісняє лучні рослини з природних місць зростання та активно заселяє нові території. Боротьба з ним ведеться на загальнодержавному рівні.

Рівень забруднення в різних регіонах України є неоднаковим

Згідно зі статистикою кожна шоста передчасна смерть у світі спричинена забрудненням довкілля, а це втричі більше смертей, ніж від СНІДу, малярії та туберкульозу разом узятих. На жаль, рівень забруднення території Україні є дуже високим: відповідно до даних Інституту впливів на здоров'я щороку лише від брудного повітря помирає 80 українців зі 100 тис. населення.

Найбільш забрудненими регіонами України є Придніпровський і Донбас, де зосереджена значна кількість підприємств важкої промисловості (рис. 23.5). Підприємства східного та південного регіонів України викидають до атмосфери більше 60 % усіх викидів у державі, у середньому по 0,3 т шкідливих речовин на гектар. При цьому шість міст України (Бурштин, Кам'янське, Курахове, Енергодар, Кривий Ріг і Маріуполь) відповідальні за майже 40 % усіх викидів до атмосфери, а промислові підприємства Києва є джерелом приблизно такої ж кількості викидів, як і вся Чернігівська область. Утім найбільшим забруднювачем повітря в Україні був і залишається автотранспорт. Тому великі міста країни мають, здебільшого, погану якість повітря.

Рис. 23.5. Загальний рівень забруднення території України (станом на 2013 рік)

Близько 15 % стічних вод України не проходять очищення або проходять його недостатньо. Найбільше забрудненої води скинуто підприємствами Запорізької, Донецької, Дніпропетровської, Київської областей та міста Києва. Питна вода в багатьох населених пунктах Сходу й Півдня держави містить забагато солей і є занадто твердою, при цьому найменш якісна вода — в Донецькій та Одеській областях.

Ґрунти в Донецькій, Луганській, Запорізькій, Херсонській, Миколаївській і Одеській областях містять більшу за ГДК концентрацію важких металів, тоді як на Півночі й Заході України якість ґрунтів відповідає нормам. Натомість у містах Кропивницькому, Маріуполі, Полтаві та Чернівцях у пробах ґрунтів перевищено ГДК за вмістом важких металів. Однак уміст нітратів і пестицидів на території всієї держави відповідає встановленим нормам.

Майже 75 % відходів на території України утворюється в процесі переробки мінеральної сировини на гірничодобувних підприємствах. Відповідно й накопичуються вони в регіонах, де здійснюється видобуток і переробка гірських порід — найбільше в Кіровоградський, Дніпропетровський і Донецькій областях. Щороку в країні утворюється близько 10 млн т побутових відходів, із яких утилізується лише 4,5 тис. т, а решта накопичується на 6 тис. офіційних і ще близько 28 тис. неофіційних сміттєзвалищах. При цьому найбільш небезпечні відходи нагромаджуються в Запорізькій, Сумській, Луганській і Донецькій областях через велику кількість індустріальних підприємств на їхній території.

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

• 1. Засмічення території є небезпечним через

  • А зміну інтенсивності дії абіотичних факторів на організми
  • Б створення потужного електромагнітного поля на сміттєзвалищах
  • В велику кількість кисню, що утворюється під час розкладання сміття
  • Г гірший розвиток інвазійних видів на сміттєзвалищах

• 2. Виберіть подію, що НЕ є наслідком біологічного забруднення.

  • А загибель популяцій окремих видів
  • Б збільшення видового різноманіття екосистем
  • В руйнування трофічних мереж
  • Г збільшення кількості хвороб, що спричинені бактеріями

• 3. Оскільки вміст важких металів у ґрунтах Запорізької і Миколаївської областей перевищує ГДК, а пестицидів — не перевищує, то

  • А ґрунти Запорізької області є чистіші за ґрунти Миколаївської
  • Б пестицидів у ґрунтах Запорізької області менше, ніж важких металів
  • В ґрунти Запорізької і Миколаївської областей забруднені важкими металами
  • Г ГДК для важких металів є меншою за ГДК для пестицидів

• 4. Увідповідніть тип забруднення з конкретним прикладом.

  • 1 хімічне
  • 2 фізичне
  • 3 механічне
  • 4 біологічне
  • А потрапляння генномодифікованого штаму бактерій до стічних вод
  • Б накопичення будівельного сміття на прибудинковій території після ремонту
  • В накопичення солей Плюмбуму в ґрунтах мисливських угідь
  • Г зменшення чисельності птахів біля торців злітно-посадкових смуг аеропортів

У житті все просто

• 5. Чому найпоширенішим типом забруднення є саме хімічне? Чи можна йому повністю запобігти?

• 6. Розгляньте карту, наведену на рисунку 23.5, та схарактеризуйте найбільш забруднені регіони України й причини такого стану.

У житті не все просто

• 7. Обміркуйте вдома й обговоріть у класі причини, що спонукають людей викидати сміття на стихійні сміттєзвалища. Як можна запобігти таким неекологічним діям громадян/громадянок?

• 8. Як правильно боротися із борщівником Сосновського? Дослідіть, як це роблять у вашій місцевості, та в разі потреби порекомендуйте зміни для його більш ефективного винищення.

Проект для дружної компанії

• 9. У світі все популярнішою стає концепція «Zero Waste», що має сприяти значному зменшенню, а теоретично й узагалі зведенню до нуля, відходів від життя. Складіть план реалізації цієї концепції у вашому навчальному закладі. Спробуйте реалізувати окремі його елементи за підтримки адміністрації установи.