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

§ 26. Антропічний вплив на літосферу

Добування корисних копалин із надр погіршує стан навколишнього середовища

Зі збільшенням чисельності людства й розвитком технологій зростають масштаби використання надр. Нині видобувається близько 200 видів корисних копалин масою до 25 млрд т щороку й використовується майже 90 різних хімічних елементів! При цьому лише близько 1 % маси видобутих твердих копалин потрапляє до кінцевих продуктів, а решта перетворюється на відходи.

Під час видобування значною мірою руйнується не тільки поверхневий шар біосфери, але й внутрішні пласти літосфери. Унаслідок цього зникають природні екосистеми, порушується ґрунтовий покрив, забруднюються й змінюються поверхневі та підземні води. Шахти й кар'єри, що з'являються під час розробки родовищ, часто є причинами землетрусів, зсувів ґрунту, обвалів породи (рис. 26.1). Розгортання й підтримання промислової інфраструктури (прокладання доріг, ремонт устаткування тощо) також негативно впливає на довкілля.

Рис. 26.1. Наслідки добування корисних копалин

А. Обвал породи над калійною шахтою на Львівщині. Б. Зсув ґрунту біля кар'єру на Закарпатті.

Унаслідок нераціонального ставлення до ґрунтів відбувається дегуміфікація

Близько третини площі всього суходолу використовується людством для отримання продуктів харчування. Основним джерелом родючості цих земель є ґрунт, що забезпечує рослини потрібними хімічними елементами й водою. Утім надмірне використання ґрунтів для отримання сільськогосподарської продукції спричиняє їх виснаження (деградацію), і, як наслідок, зменшення врожаїв.

Однією з ознак виснаження ґрунту є зменшення вмісту гумусу (органічних речовин) у ньому — дегуміфікація. Її причиною є неправильне ведення господарства й споживацьке ставлення до землі, коли з ґрунту із врожаями виноситься більше поживних речовин, ніж повертається, а також його ерозія. За останнє століття вміст гумусу в українських чорноземах зменшився у шість разів! Для його відновлення землі повинні час від часу перебувати під парою у складі степових екосистем. Випалювання стерні, лук і степових ділянок, забруднення їх токсичними речовинами, зменшення шпаристості через обробку угідь важкою технікою спричиняють загибель ґрунтової мікрофлори, що сповільнює темп відновлення гумусу.

Ерозія ґрунту є причиною його виснаження й опустелювання

Найбільш масштабними процесами руйнування ґрунту є вітрова й водяна ерозії, під час яких родючий шар розпадається на окремі фрагменти, що виносяться під дією зовнішніх сил. Близько 80 % усіх виснажених ґрунтів Землі складають саме еродовані. Основна причина антропічної (антропогенної) ерозії полягає в погіршенні зчеплення частинок ґрунту внаслідок розорювання, надмірного випасу худоби, вирубки лісів. Через ерозії українські чорноземи щороку втрачають близько 19 млн т гумусу. Також ґрунтовій ерозії сприяють надмірна чи недостатня зволоженість ґрунту, що часто є наслідком зміни річкового й ґрунтового водостоку. Так, наприклад, в Україні нині підтоплено понад 50 тис. га зрошуваних земель.

У посушливих регіонах, що охоплюють понад 40 % суходолу, антропічна ерозія спричиняє опустелювання (рис. 26.2, А). У його процесі земля стає неродючою, легко руйнується вітрами, що породжують пилові бурі. Процесам опустелювання сприяє глобальне потепління й зміна клімату, під впливом яких зменшується кількість опадів у посушливих місцях.

Найефективнішим способом боротьби з опустелюванням є висаджування лісу. Кенійська громадська діячка, лауреатка Нобелівської премії миру Вангарі Маатаї 1970 року заснувала загальноафриканський рух «Зелений пояс», учасниками й учасницями якого було висаджено більше 30 млн дерев. Згодом їхня діяльність стала основою проекту «Великий зелений мур» — смуги лісів на межі пустелі Сахари із більш родючими південними землями, покликаної зупинити опустелювання. Завдяки схожому проекту під художньою назвою «Приборкання жовтого дракона» в Китаї за 40 років було висаджено понад 500 тис. км2 штучного лісу, який сповільнив розширення пустелі Гобі (рис. 26.2, Б).

Рис. 26.2. Опустелювання й боротьба з ним

А. Пересохлий ґрунт у долині розтріскується через нестачу води. Б. Карта проекту «Приборкання жовтого дракона».

Забруднення ґрунтів є причиною зменшення врожаїв і отруєння природних екосистем

Намагаючись зібрати максимальні врожаї, аграрії часто вносять до ґрунту надмірні кількості добрив. Ці надлишки накопичуються й перетворюються на забруднювачі. Основними серед них є різноманітні аніони кислот — нітрати (NO3-), сульфати (SO42-), фосфати (PO43-). У результаті їхня концентрація в ґрунті виходить із зони оптимуму й спричиняє лімітувальну дію на ріст і розвиток рослин (це є наслідком виконання законів оптимуму й толерантності, про які йшлося у § 14), через що зменшуються врожаї. Тому об'єми внесення добрив повинні бути добре розрахованими та відмінними навіть для сусідніх ділянок поля, якщо їхній хімічний склад відрізняється.

Іншим джерелом забруднення є пестициди, якими обробляють поля й сади для боротьби зі шкідниками (бур'янами, рослиноїдами, паразитами) (рис. 26.3, А). Ці речовини негативно впливають не тільки на ті види, проти яких спрямована їхня дія, але й на інші організми, що проживають у агроекосистемах чи поряд із ними, тому що часто передаються харчовими ланцюгами. У результаті порушуються нормальні процеси функціонування екосистем, загальмовується відновлення гумусу. Крім того, оскільки шкідники стають дедалі стійкішими до пестицидів, то ефективність цих препаратів знижується. Сучасні агрохімікати повинні швидко розпадатися в природі й діяти лише на певну групу — на організми-шкідники.

Під час роботи на полях важка техніка стає джерелом забруднення території мастилом, пальним, аерозолями й відпрацьованими газами. Також, здіймаючи куряву, трактори, комбайни й вантажівки є причиною пилового забруднення угідь, що призводить до зменшення ефективності фотосинтезу. Тому лише справна сучасна техніка може забезпечити «чисту» обробку полів і садів.

Рис. 26.3. Джерела забруднення ґрунтів

A. Обробка поля пестицидами. Б. Витік відходів алюмінієвого виробництва через прорив накопичувача червоного шламу. B. Змивання тваринних екскрементів із ферми.

Часто до ґрунтів потрапляють відходи промислових виробництв, наприклад, унаслідок змивання з відвалів породи, вимивання зі сховищ, поганого зберігання (рис. 26.3, Б). Відходи можуть містити великі кількості важких металів, солей, лугів, отруйних органічних речовин, радіонуклідів, що пригнічують життєдіяльність ґрунтових організмів і культурних рослин. При цьому виникає небезпека потрапляння до продуктів харчування сполук із відходів разом із врожаєм. Змиви з автомобільних доріг й залізничних шляхів містять підвищені концентрації окремих речовин, тож біоценози біля транспортних артерій відрізняється від більш віддалених видовим складом і рівнем забруднення.

Джерелом біологічного забруднення є неочищені стоки з тваринницьких ферм чи приватних господарств (рис. 26.3, В). Зараження ґрунту надмірною кількістю невластивої мікрофлори пригнічує нормальні мікробіологічні процеси в ньому, що виявляється в зниженні родючості, швидшому виснаженні й ерозії. Контроль за такими забрудненнями є важливим і для тваринників, оскільки продуктивність вирощування худоби багато в чому залежить від якості розташованих поряд пасовищ.

Зрештою, забруднювачі до ґрунту можуть потрапляти з повітря разом із опадами. Яскравим прикладом такого процесу є кислотні дощі, що спричиняють закислення середовища. Таке підвищення кислотності завдає удару не тільки по мікроорганізмах, але й змінює хімічний склад ґрунту. Кислі ґрунти містять більше йонів Алюмінію, який є отруйним для багатьох рослин, а йони Кальцію й Магнію легше вимиваються з них, оскільки переходять до складу більш розчинних сполук. Загалом, контроль за забрудненням ґрунтів є необхідною умовою підтримання продуктивності агроценозів й забезпечення людства їжею.

Зміни в технологічних процесах сприяють зменшенню кількості промислових відходів

Більшість твердих відходів в Україні виникають унаслідок роботи промисловості. Переважно це відвали пустої породи, що утворюються після видобування з руди корисних копалин (рис. 26.4). Крім того, частина виробничих відходів закопується в ґрунт у спеціальних місцях зберігання. Ці відвали й сховища є джерелом різноманітних забруднювачів, про які вже йшлося раніше.

Рис. 26.4. Промислові забруднювачі літосфери

А. Відвал порожньої породи біля Кривого Рогу. Б. Закопування радіоактивних відходів.

Найефективніший спосіб боротьби з відвалами пустої породи — це зменшення їхньої кількості завдяки зміні технологічних процесів, коли відпрацьована порода одного виробництва використовується на іншому. Ефективне очищення твердих відходів від токсичних речовин дозволяє використати їх у інших галузях господарства: побудові гребель, насипів, доріг, вирівнюванні рельєфу під час будівництва. Упровадження ідей зеленої хімії у виробництво дозволяє зменшити кількість токсичних відходів шляхом зміни розчинників, умов проведення реакцій, суті процесів на більш екологічно безпечні.

Правильна утилізація побутових відходів є необхідним заходом у боротьбі із забрудненням

Щороку кожен з українців у середньому створює близько 250 кг твердого побутового сміття, основними компонентами якого є папір, харчові рештки й бадилля, пластик, метали, резинові вироби, тканини, скло, деревина. Рівень утилізації побутового сміття в Україні за різними оцінками сягає 1-5 %, а основна його кількість накопичується на легальних і нелегальних сміттєзвалищах площею до 10 тис. га. І через низьку швидкість розкладання відходів (50-500 років залежно від матеріалу) площі сміттєвих полігонів надалі лише зростатимуть. При цьому увесь цей час сміттєзвалища будуть джерелом забруднення ґрунту й ґрунтових вод, смороду й отруйних речовин у повітрі, а також біологічних забруднювачів. Утім сміттєві полігони можуть використовуватися для отримання біогазу (складається з метану та деяких інших газів), що виділяється під час анаеробного розкладання органічних речовин і може використовуватися для отримання енергії (рис. 26.5, А). У такому випадку сміття, принаймні, не буде перегнивати задарма.

Рис. 26.5. Переробка промислових відходів

А. Біогазова свердловина на засипаному землею сміттєзвалищі. Б. Сміттєспалювальний завод «Енергія» в Києві. В. Контейнери для роздільного збору сміття у Львові.

Найпопулярнішим способом зменшення кількості сміття, що захоронюється на сміттєвих полігонах, є його спалювання. Станом на 2018 рік в Україні функціонує лише один такий завод (рис. 26.5, Б), на якому спалюється близько 250 тис. т побутового сміття щороку. Такий спосіб утилізації є вигідним з огляду на можливість отримання енергії з нього, але при цьому до атмосфери викидаються додаткові порції вуглекислого газу.

Тому більш ефективним способом утилізації є сортування побутових відходів й повторне їхнє використання. Під час сортування разом збираються ті відходи, що можна використати для однотипної повторної переробки чи знищення: пластик, скло, папір, харчові відходи, електроприлади (рис. 26.5, В). Отримані групи сміття надалі намагаються максимально повторно використати: із паперу, наприклад, роблять картон, пластик і метали переплавляють у нові вироби, із харчових відходів отримують органічні добрива. Для того, щоб спростити сортування і переробку матеріалів, виготовлених з одного матеріалу, їх позначають спеціальними міжнародними кодами переробки (рис. 26.6). Унаслідок кількість відходів значно зменшується: Швеції вдалося довести утилізацію сміття до такого рівня, що на сміттєві полігони потрапляє лише 1 % від усіх побутових відходів!

Не менш ефективним шляхом боротьби зі сміттям є зменшення його утворення. Наприклад, вироби повинні мати мінімальну можливу масу, а паперові документи якнайбільше замінятися електронними носіями інформації. Упровадження біодеградабельних матеріалів у виробництво сприятиме швидкому руйнуванню сміття в природі.

Численні держави світу, серед яких і Україна, упроваджують елементи природозбережливої освіти у свої навчальні програми. Вони сподіваються, що побутові філософії «нове замість ще справного старого», «усе нове — модне», «різноманітніше, більше, потужніше» повинні відійти в минуле, а нові придбання здійснюватися людьми лише з огляду на необхідність та екологічну ефективність.

Рис. 26.6. Міжнародні коди переробки різних матеріалів

А. Поліетилентерефталат використовують у виробництві пляшок для води. Б. АБС-пластик широко застосовують для виготовлення корпусів комп'ютерів і гаджетів. В. Алюміній є основним матеріалом бляшанок і тюбиків крему. Г. Акумулятори на основі літію є основним елементом живлення смартфонів.

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

• 1. Ліси протидіють опустелюванню завдяки

  • А перешкоджанню ерозії ґрунту
  • Б пришвидшенню колообігу Карбону
  • В зменшенню кількості опадів у регіоні
  • Г зменшенню кислотності ґрунту

• 2. Укажіть дві риси сучасних екологічно безпечних пестицидів.

  • А велике різноманіття видів, на які діють, і стійкість у природі
  • Б токсичність лише у великих дозах і нездатність накопичуватися в організмах
  • В швидке руйнування в природі та малий спектр видів, на які діють
  • Г швидке поширення харчовими ланцюгами та рідка форма

• 3. Оберіть групу відходів, що утилізуються разом.

  • А старі книги, картонні коробки, непотрібні паперові документи
  • Б ноутбуки, мобільні телефони, автомобілі
  • В поліетиленові пакети, зламані меблі, одноразовий пластиковий посуд
  • Г недоїдки, одяг, взуття

• 4. Увідповідніть антропічний вплив на літосферу та його наслідки.

  • 1 видобування корисних копалин із-під землі
  • 2 обробка полів тракторами
  • 3 виливання стічних вод із тваринних ферм на поля
  • 4 накопичення сміття на сміттєзвалищах
  • А зміна мікробіологічного складу ґрунту
  • Б збільшення кількості гумусу в ґрунті
  • В зменшення шпаристості ґрунту
  • Г порушення природних екосистем унаслідок зсувів ґрунту
  • Д забруднення ґрунтових вод

У житті все просто

• 5. Схарактеризуйте заходи, що дозволяють сповільнити дегуміфікацію українських чорноземів.

• 6. Чому сміттєві полігони є не найкращим способом вирішення проблеми побутового сміття?

У житті не все просто

• 7. Часто можна почути думку про те, що викинуті в сміття батарейки є надзвичайно небезпечними для довкілля. Чи справді це так? Як переробляють і для чого використовують продукти переробки батарейок?

• 8. Як можна реалізувати ефективну утилізацію в межах населеного пункту, де ви проживаєте?

Проект для дружної компанії

• 9. Ліквідація стихійних сміттєзвалищ.

  • 1) З'ясуйте наявність стихійних сміттєзвалищ поряд із вашим місцем проживання.
  • 2) Перевірте чи позначені вони на інтерактивній мапі Міністерства екології та природних ресурсів України. Повідомте про ті, яких немає на мапі, за допомогою сервісу «Залишити звернення» на сайті.

  • 3) Перевірте згодом виконання вашого звернення й ліквідацію сміттєзвалищ.