Екологія та природокористування

 

Біосфера охоплює усю поверхню Землі, покриваючи її плівкою живої речовини.

Біосфера — екосистема вищого порядку, що поєднує всі інші екосистеми, що й забезпечує існування життя на Землі. До складу біосфери входять наступні «сфери»:

1. Атмосфера — це найлегша з оболонок Землі, граничить із космічним простором; через атмосферу відбувається обмін речовини й енергії з космосом (зовнішнім простором).
2. Гідросфера — водна оболонка Землі. Майже така ж рухлива, як і атмосфера, вона фактично проникає всюди. Вода — з'єднання з унікальними властивостями, одна з основ життя, універсальний розчинник.
3. Літосфера — зовнішня тверда оболонка Землі, складається з осадових і магматичних порід. На даний момент під земною корою розуміється верхній шар твердого тіла планети, розташований вище границі Мохоровичича.
4. Педосфера — самий верхній шар літосфери, включає ґрунт і процеси ґрунтоутворення. Вона перебуває на границі між літосферою, атмосферою, гідросферою, у ній замикаються всі цикли речовини й енергії в біосфер.

Штучні екосистеми

Пашня — типова штучна екосистема, нерозривно сусідить із природнім лугом

Штучні  екосистеми — це екосистеми, створені людиною, наприклад, агроценози, природньо-господарські системыи або Біосфера 2.

Штучні  екосистеми мають той же набір компонентів, що й природні: продуценти, консументыи і редуценти, але є істотні відмінності в перерозподілі потоків речовини й енергії. Зокрема, створені людиною екосистеми відрізняються від природніх наступним:

1. меншим числом видів і перевагою організмів одного або декількох видів;
2. невисокою стійкістю й сильною залежністю від енергії, внесеної в систему людиною;
3. короткими ланцюгами харчування через невелике число видів;
4. незамкнутим круговоротом речовин внаслідок вилучення врожаю (продукції співтовариства) людиною, тоді як природні процеси навпаки прагнуть включити в кругообіг як можна більшу частину врожаю.

Без підтримки  енергетичних потоків з боку людини в штучних системах з тією або іншою швидкістю відновлюються природні процеси й формується природня структура компонентів екосистеми й матеріально-енергетичних потоків між ними. 

У дійсності, жоден живий організм у вільному стані на Землі не перебуває. Усі ці організми нерозривно й безупинно зв'язані — насамперед харчуванням і подихом — з навколишнім їхнім матеріально-енергетичним середовищем. Поза неї в природних умовах вони існувати не можуть. 

                                                                                                В.І. Вернадський 
 
 

3.  Вода - найбільш поширена неорганічна сполука, “найбільш важливий мінерал” на Землі. Водні ресурси поруч з атмосферними та космічними ресурсами належать до невичерпних природних ресурсів. Вони невичерпні як фізичне тіло. Проте такі ресурси як вода та повітря суттєво піддаються значним змінам в процесі техногенезу, а при значному забрудненні можливе вичерпання цих ресурсів.

20-е  століття характеризується інтенсивним  розвитком промисловості, транспорту, енергетики, індустріалізацією сільського  господарства. Все це призвело  до того, що антропогенний вплив  на навколишнє середовище прийняв  глобальний характер. Зараз в нашій країні спостерігаються значні труднощі з забезпеченням природними ресурсами, зокрема прісною водою, внаслідок якісного та кількісного виснаження природних водоймищ, що пов'язано з забрудненням та нераціональним використанням води. Забруднення води здебільшого відбувається внаслідок скиду до неї промислових, побутових та сільськогосподарських відходів. В деяких водоймищах забруднення води настільки велике, що відбулася повна їх деградація як джерел водопостачання.

Через порушення екологічної рівноваги спостерігається загроза значного погіршення становища водоймищ. Тому перед людством стоїть важлива задача - охорона гідросфери та збереження рівноваги в цілому в біосфері.

Стан  нашого навколишнього середовища, і, насамперед, води, в остаточному  підсумку визначає основу основ нації - збереження генофонду. Розвиток нації може значно відхилитись від законів природного розвитку, наблизитись до якогось технізованого.

Ми знаємо про воду чимало, бо вивчали її властивості  у курсах фізики і хімії. Поглянемо на воду з екологічного погляду, аналізуючи і гідросферу і саму речовину. Рухливістю вода поступається лише повітрю, але розрив між ними все ж таки великий. Оскільки у вигляді пари вона опанувала лише найнижчі кілька кілометрів атмосфери, а в 1 м3 повітря її вміст не перевищує 40-60 г, то майже вся вода лишається у рідкому стані і має чималу щільність. Наслідком є розташування води у западинах і під Землею, повна або часткова відсутність на більшій частині поверхні суходолу. Ще суттєвіше те, що один водний басейн може дуже відрізнятися від сусіднього за складом домішок, вміст яких часто робить воду непридатною для пиття чи життя у ній.

Вода -- не тільки джерело кисню і водню, але і найбільш значна складова частина  тіла всіх живих істот: у тілі людини вона складає близько 70% маси, у рослинному організмі -- до 95 %.

Така  важлива фізіологічна функція, як обмін  речовин, не може обходитися без води, а це у свою чергу загрожує всім життєво важливим процесам організму. Основні запаси води знаходяться  у Світовому океані (95 %), що займає близько 70 % поверхні земної кулі. Поверхневі води: озера і ріки (із прісною водою) включають всього 0,182 млн. км³.

Людиною для своїх потреб широко використовуються як поверхневі води (озера, ріки, невеликі річки, у яких запаси доступної прісної води обчислюються не мільйонами кубометрів, а тисячами), так і підземні чи ґрунтові (колодязі, свердловини), водою яких користується населення сіл і селищ.

І разом  з тим, сьогодні людство стурбоване нестачею води. Воду використовують як її споживачі--для приготування продукції, повертаючи при цьому воду у водойми, але в меншій кількості й поганої якості, так і водокористувачі -- господарства, люди, що використовують воду як середовище (водяний транспорт, рибальство, енергетика, сільське і комунальне господарство). Однак і вони змінюють якість води і найчастіше на гірше.

  Забруднення гідросфери

Розрізняють не тільки штучне (антропогенне) забруднення  води, але й природне. Відомо, що навіть у малозаселених районах (Аляска, Амазонія тощо) чистота води зменшується, а кількість мулу, домішок всіх видів збільшується від витоку в горах до місця з'єднання з морем чи океаном.

Типи  забруднення поверхневих  і підземних вод

Фізичне забруднення -- це збільшення у вмісті води нерозчинних домішок (піску, глини, мулу) у результаті змиву дощовими водами ґрунтів з полів, гірничорудного пилу, який розноситься вітром й ін.

Хімічне забруднення -- це потрапляння до води різних хімічних речовин, відходів різних виробництв: нафтохімічних, целюлозно-паперових, а також комунально-побутових стоків, відходів тваринницьких ферм і т. д.

Біологічне  забруднення -- це потрапляння у водойми разом зі стічними водами різних хвороботворних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спорів грибів, яєць, хробаків й ін.

Основними джерелами біологічних забруднень є комунально-побутові стічні води підприємств: цукрових заводів, м'ясо і деревообробної промисловості й ін. Особливо небезпечні такі забруднення водойм у місцях масового відпочинку (курортні зони узбереж морів та рік).

Теплове забруднення складають стоки підігрітої води від теплоелектростанцій і атомних станцій. Прикладом радіаційного забруднення є аварія на Чорнобильській АЕС.

Підвищується  кислотність води в природних  водоймах, що позначається на скороченні видової розмаїтості їхньої фауни. Підвищена кислотність може впливати на тварин безпосередньо, порушуючи при цьому роботу ферментів і газообмін через дихальні поверхні; побічно, знижуючи якість і розмаїтість основних джерел їжі тварин; побічно, підвищуючи концентрацію токсичних важких металів, через реакції, що відбуваються з донними осадами.

Суттєвою  є та обставина, що у водібіологічне забруднення набирає особливого значення, подекуди за небезпекою навіть випереджаючи хімічні. Це трапляється  найчастіше тоді, коли вода стає життєвим середовищем для патогенних мікроорганізмів, кількість яких у ній весь час зростає. Якщо перед використанням для пиття така вода не дезінфікується, то й мінімальна її кількість може спричинити вибух тих хвороб, що легко передаються саме через воду (див. біологічне забруднення).

Джерел забруднення води багато, основними з них є:

стічні  води промислових підприємств; побутових  стоках комунального господарства; стічні води сільського господарства; води шахт, нафтопромислів, рудників; відходи  виробництв при видобутку різних корисних копалин; відходи деревини в деревообробній промисловості; скиди водного і залізничного транспорту тощо. З усіх джерел забруднення води основне значення мають виробничі стічні води. Найбільшими забрудниками поверхневих і підземних вод є: хімічна промисловість, чорна металургія; кольорова металургія; коксохімія; важке, енергетичне і транспортне машинобудування; комунальне і сільське господарство.

Основними джерелами забруднення  природних вод  є:

Атмосферні  води, які несуть значні кількості  полютантів (забруднювачів), що вимиваються з повітря і мають переважно промислове походження. При стіканні по схилах, атмосферні та талі води додатково захоплюють з собою значну кількість речовин. Особливо небезпечні стоки з міських вулиць та промислових майданчиків, які несуть значну кількість нафтопродуктів, сміття фенолів, різних кислот.

Міські  стічні води, що включають переважно  побутові стоки, які містять фекалії, детергенти (поверхнево-активні речовини), мікроорганізми, у тому числі патогенні.

Промислові  стічні води, що утворюються у самих різноманітних галузях виробництва, серед яких найбільш активно споживає воду чорна металургія, хімічна, лісохімічна, нафтопереробна промисловості. При технологічних процесах утворюються такі основні види стічних вод, а саме:

- реакційні води, що утворюються у процесі реакцій з виділенням води, забруднені як вихідними речовинами, так і продуктами реакцій,

- води, що містяться у сировині та вихідних продуктах (вільна або зв'язана вода),

- промивні води після миття сировини, продуктів, тари, обладнання, маточні водні розчини,

- водні екстрагени та адсорбенти,

- охолоджені води, що не контактують з технологічними продуктами, а використовуються у системах зворотного водопостачання,

- побутові води - води їдалень, душових, туалетів, пралень тощо,

- атмосферні опади, що стікають з території промислових підприємств.

Наслідки  забруднення гідросфери

Найважливішим наслідком забруднення води є  те, що, потрапляючи у водойми, забруднювальні речовини спричинюють зниження її якості.

Якість  води - це сукупність фізичних, хімічних, біологічних та бактеріологічних показників, які обумовлюють придатність води для використання у промисловому виробництві, побуті тощо.

Це виявляється  у зміні її фізичних властивостей (прозорості, запаху, присмаку) та хімічного складу (кислотності, кількості органічних та мінеральних домішок, вмісту отруйних речовин тощо), у зменшенні вмісту у воді кисню, зміні кількості і видового складу мікроорганізмів, появі хвороботворних бактерій. Отже, забруднення природних вод може призвести до того, що вони стають непридатними для пиття, купання, а інколи і для технічних потреб. Як правило, забруднена вода непридатна і для використання у промисловості, оскільки порушує нормальний хід технологічного процесу, знижує якість вироблюваної продукції.