Основи екології

2. Забруднення гідросфери та його наслідки. Очищення стічних вод

В результаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно (забруднення).

Серед забруднень розрізняють фізичне, хімічне, біологічне й теплове.

Фізичне забруднення води відбувається внаслідок: накопичення в ній нерозчинних домішок - піску, глини, мулу в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів); надходження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості; потрапляння пилу, що переноситься вітром за сухої погоди, тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують розвиток водяних рослин, забивають зябра риб та інших водяних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатною для споживання.

Хімічне забруднення відбувається через надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічного та органічного складу. Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту (прогресуюче збільшення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці трофічного ланцюга.

Особливої шкоди водоймам завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні води плівку, що перешкоджає газообмінові між водою й атмосферою й знижує вміст кисню у воді. В результаті розливу 1 т нафти покривається 12 км кв. Води. Згустки мазуту, осідаючи на дно, вбивають донні мікроорганізми, які беруть участь у процесі самоочищення води. Внаслідок гниття донних осадків, забруднених органічними речовинами, виділяються шкідливі сполуки, зокрема сірководень, що отруюють усю воду в річці чи озері.

До основних забруднювачів води належать хімічні, нафтопереробні й целюлозно-паперові комбінати, великі тваринницькі комплекси гірничорудна промисловість. Серед забруднювачів води особливе місце посідають синтетичні мийні засоби. Ці речовини надзвичайно стійкі , зберігаються у воді роками.

Забруднення води речовинами, що містять фосфор, сприяє бурхливому розмноженню синьо-зелених водоростей і „цвітінню” водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді вмісту кисню, „заморами” риби, загибеллю інших водяних тварин. Під час „цвітіння” Каховського та інших рукотворних” морів на Дніпрі стоїть сморід, а хвилі викидають на берег трупи риби, що задихнулася.

Біологічне забруднення водойм полягає в надходженні до них зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор грибів, яєць гельмінтів тощо, багато з яких є хвороботворними для людин, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки, а також стоки цукрових заводів, м'ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір, деревообробних комбінатів. Особливо небезпечне біологічне забруднення водойм у місцях масового відпочинку людей. Через поганий стан каналізаційних систем та очисних споруд останніми роками нерідко закривалися пляжі на узбережжях Чорного та Азовського морів, оскільки в морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит та ін.

Теплове забруднення води відбувається внаслідок спускання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних об'єктів. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм і шкідливо впливає на їхніх мешканців. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до температури 26-30 градусів , діє на риб та інших мешканців водойм пригнічувально, а якщо температура води піднімається до 36 градусів, риба гине. Найбільшу кількість теплої води скидають у водойми атомні електростанції.

Очищення стічних вод. Усі природні водойми здатні самоочищатися. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші природні процеси, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і поверненню води до її первісного стану.

Одначе здатність водойми до самоочищення має свої межі. Сьогодні у водойми надходить така велика кількість стічних вод, настільки забруднених токсичними для їхніх мешканців речовинами, що багато водойм почали деградувати. Тому людство має негайно вживати спеціальних заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до такого стану, за якого вони стали . придатними для використання.

Очищення стічних вод - це руйнування або видалення з них забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікробів (стерилізація). Сьогодні застосовуються два методи очищення стічних вод: у штучних умовах (у спеціально створених спорудах) і в природних (на полях зрошення, в біологічних ставках тощо). Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному й біологічному очищенню.

Механічне очищення полягає у видаленні зі стічних вод нерозчинених речовин (піску, глини, мулу), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги тощо. Сучасні передові методи із застосуванням найкращих зарубіжних установок дають змогу видаляти зі стічних вод до 95% твердих нерозчинних забруднювачів.

Хімічне очищення стічних вод здійснюється після їх механічного очищення. В забруднену різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти. Ці речовини, вступаючи в реакцію із забруднювачами, утворюють нешкідливі речовини, які випадають, які випадають в осад і видаляються.

Біологічне очищення стічних вод, як правило, завершальний етап. Органічна речовина, що міститься у стічній воді, окислюється аеробними бактеріями до вуглекислого газу й води, а також споживається гетеротрофами-консументами. Чим більше в очищувальній воді є гідро біонтів-гетеротрофів і чим вища їх біологічна активність, тим інтенсивніше відбувається процес очищення. Крім того, організми-фільтратори, поглинаючи й згодом осаджуючи різні суспензії, сприяють їх похованню на дні і освітлюють воду. Біологічне очищення здійснюють у спеціальних гідротехнічних спорудах і установках - на так званих полях зрошення, на полях фільтрації, на біофільтрах, в аеротенках. Іноді ці споруди й установки штучно заселяють спеціально дібраними або виведеними штамами бактерій і культурами найпростіших та водоростей. Комплекс організмів, які беруть участь у процесах біологічного очищення, називають активним мулом.

Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств взагалі не піддаються очищенню ніякими сучасними методами. Їх доводиться закачувати в підземні сховища, наприклад у відпрацьовані нафтові родовища. Таким чином створюються небезпечні об'єкти, оскільки ніхто не може дати стовідсоткової гарантії, що отруйні води не потраплять колись у підземні водоносні горизонти. Іноді неотруйні стічні води піддають випаровуванню у відстійниках, щоб зменшити масу та об'єм відходів, які необхідно поховати.

3. Охорона водних ресурсів

Стан вод Світового океану сьогодні викликає велику тривогу. Його забруднюють переважно річки, з водами яких щороку надходить понад 320 млн т заліза, 6,5 млн т фосфору та ін. Дуже багато забруднень потрапляє в океани також з атмосфери: 200 тис т свинцю, 1 млн т вуглеводнів, 5 тис т ртуті тощо. Майже третина мінеральних добрив, що вносяться в грунт, вимивається з нього дощовими водами й виноситься річками в моря та океани, лише азоту й фосфору таким шляхом потрапляє у Світовий океан близько 62 млн т щорічно. Ці речовини викликають бурхливий розвиток деяких водоростей, що вже неодноразово спричиняло появу „червоних припливів”, виникнення різних типів „цвітіння” води. Під час „цвітіння” водорості виділяють у воду високо отруйні токсини, що призводить до масової загибелі інших гідро біонтів.

До найшкідливіших забруднювачів Світового океану належать нафта і нафтопродукти. Щорічно їх потрапляє сюди 5-10 млн. Т, здебільшого в результаті втрат під час добування нафти з морських родовищ, аварій танкерів, берегового стоку тощо.

Нафтова плівка на поверхні води пригнічує життєдіяльність морського фітопланктону - одного з головних постачальників кисню в земну атмосферу, порушує тепло- і волого обмін між океаном і атмосферою, губить мальків риб та інші морські організми.

Моря й організми забруднюються також твердими відходами - промисловими й побутовими. Їх у Світовому океані нагромадилося вже понад 20 млн т. Більшість з них містять сполуки важких металів та інші шкідливі речовини, які згубно діють на морську біоту.

У Світовий океан потрапило дуже багато радіоактивних речовин унаслідок випробувань атомної зброї, роботи атомних реакторів військових підводних човнів і криголамів, скидання контейнерів із відходами атомних електростанцій тощо.

Найсильнішого забруднення зазнає мілководна зона Світового океану. Шельф океану - це район, де багато морських організмів проводить значну частину свого життя; до того ж саме тут рибалки заробляють собі на хліб насущний, а мільйони людей відпочивають.

Глобальні кліматичні зміни, зокрема потепління морських вод, спричиняють негативні процеси в морських екосистемах.

Проблема захисту Світового океану нині стала однією з найактуальніших, вона стосується всіх країн, навіть тих, що не мають безпосереднього виходу до океану.

Забезпечення екологічної рівноваги та повне задоволення потреб населення і суспільного господарства водою можливі при поліпшенні якості води та водного режиму річок, раціональному використанні води підприємствами всіх галузей суспільного господарства та відтворенні водних ресурсів.

Усі промислові й сільськогосподарські підприємства зобов'язані проводити заходи щодо економного використання водних ресурсів; застосовувати сучасні ефективні й досконалі технічні засоби і технології, щоб запобігти великим втратам і забрудненню води; контролювати якість і кількість скинутих у водні об'єкти промислових стоків тощо.

Чинним в Україні водним законодавством регламентується використання води певної якості. Не дозволяється, зокрема, застосовувати питну воду для охолодження блоків ТЕС, скидати у водойми стічні води із вмістом цінних відходів, які можна вилучити за допомогою спеціальних технологій. На підприємствах ефективних вважається зворотне водокористування, коли їх власні стічні води після локального очищення повторно використовуються у технологічному процесі і забруднені води взагалі не потрапляють у водойми.

Генеральна стратегія в галузі охорони водних ресурсів в усіх країнах світу передбачає: підпорядкування інтересів окремих водокористувачів загальнонаціональним інтересам; застосування екологічно чистих технологій у виробництві для поліпшення якості вод, запобігання їх забрудненню і перегріванню; можливість позитивних змін у навколишньому природному середовищі з урахуванням альтернативних варіантів водопостачання і водоспоживання.

Зростаюче і багато в чому неконтрольоване використання водойм, постійне забруднення гідросфери підвищують небезпеку вичерпання водних ресурсів. Людина повинна докорінно змінити своє ставлення до водокористування. Людство вже надто щільно підійшло до межі, за якою подальше зростання масштабів господарської діяльності, якщо воно і далі ґрунтуватиметься на споживацьких принципах використання води, може порушити екологічний баланс планети.

Нині проблема захисту Світового океану є однією з найактуальніших і, безумовно, стосується, стосується всіх країн. У зв'язку з цим ООН розроблено і прийнято низку важливих угод про регулювання судноплавства, рибальства, видобуток копалин з морських родовищ. У 1982 році більшість країн світу підписали угоду, яка дістала назву „хартія морів”. З метою постійного стеження за станом Світового океану створено міжнародну службу моніторингу.

Питання для самоконтролю:

1. До яких наслідків може привести неконтрольоване використання водойм?

2. Чому в багатьох країнах світу не вистачає прісної води?

3. Які є категорії водоспоживання?

4. Що ви знаєте про водні ресурси України?

5. Яка вода - прісна чи океанічна має максимальну густину при + 4 С?

6. Чи можуть нерозчинні у воді речовини забруднювати її?

7. З поверхні мілкої водойми відбувається випаровування. Чи впливає цей процес на зміни концентрації шкідливих домішок у воді водойми?

8. Чому ні в якому разі не можна будувати великі тваринницькі комплекси на самому березі середніх чи великих рік?

9. У яку пору року викидання побутових стоків у наші ріки веде до найбільшої шкоди для риб? Відповідь обґрунтуйте.

10. Чи сприяє насичення води киснем процесу її самоочищення? Відповідь поясніть.

11. Яким методом - випаровуванням чи замороженням - можна очистити забруднену воду від більшої кількості небажаних речовин?

12. Обґрунтуйте наступне твердження: штучне спрямлення русла рівнинної ріки (ліквідація звивин-меандрів) дуже зменшує явище самоочищення вод.

13. Чому найбільша ефективність цих методів досягається у разі комплексного використання?

14. Що передбачає генеральна стратегія в галузі охорони водних ресурсів?

15. Які вам відомі методи очищення стічних вод? У чому вони полягають?

Проблеми літосфери:

Після вивчення даної теми Ви повинні знати:

- визначення і структуру грунтів;

- основні функції що виконують грунти у біосфері, роль гумусу;

- основні характеристики грунтів;

- визначення ерозії, її види;

- види механічного впливу на грунти та методи їх відновлення;

- визначення меліорації та рекультивації;

- які види меліорації бувають

1. Грунти як ресурси, їх значення для народного господарства

Грунт - рихлий поверхневий шар земної кори, який утворився в умовах тривалого тісного контакту атмосфери, літосфери і біосфери під дією фізичних, хімічних і біологічних процесів. Особливо велика роль в утворенні грунту різноманітних живих організмів, які сприяють розвитку основної властивості грунту - родючості. Родючість - це здатність грунту забезпечувати рослини необхідною кількістю поживних елементів води, повітря.

Родючість грунту може реалізуватися тільки в процесі його сільськогосподарського використання. Вирощуючи різноманітні сільськогосподарські культури, людина одержує продукти харчування і сировину для виготовлення багатьох промислових виробів.

Отже, грунт - основне джерело харчових ресурсів для людства, головне

багатство, від якого залежить наше життя. Тому необхідно завжди турбуватися про грунт і робити все, щоб залишити його покращеним для наступних поколінь.

В процесі обробітку грунту людина намагається підвищувати його родючість, Але в ході дії людини на грунт відбуваються і негативні процеси: ерозія грунту, забруднення хімічним речовинами, засолення, заболочення, ущільнення, а також пряме знищення і захоплення грунтів під споруди, будови, водосховища тощо.

2. Ерозія грунтів, її причини, методи запобігання ерозії

Під ерозією грунту розуміють різноманітні процеси руйнування і змиву ґрунтового покриву потоками води, або вітром. У зв”язку з цим розрізняють водну та вітрову ерозію. Часто вітрову ерозію називають ще еоловою (Еол - грецький бог вітрів).

Розрізняють природну геологічну ерозію, яку відвернути неможливо і яка особливої шкоди не приносить (вона проходить поступово і майже непомітно)

Прискорена або руйнівна ерозія виникає під впливом діяльності людини. При цьому виді ерозії втрати компонентів грунту не компенсуються, і грунт частково або навіть повністю втрачає свою родючість. Процеси руйнування грунту можуть проходити в сотні і тисячі разів швидше, ніж за умов природної ерозії.

Товщина верхнього родючого шару грунту, який вміщує гумус, в багатьох типах грунтів рідко перевищує 20 см. На його утворення природа затратила не менше 2-7 тис. років. Прискорена ерозія може завдати повне руйнування цього шару за 10-30 років, а деколи він змивається всього лише за одну зливу або здувається за одну пилову бурю. Отже, найбільшу небезпеку складає прискорена ерозія, яка виводить з ладу на земній кулі, в тому числі і на Україні, величезні площі родючих земель. Вчені підрахували, що на Україні зіпсовано нині більше 60% чорноземів, щороку Україна втрачає близько 100 тис. га чорноземів.

Причини ерозії. Прискорена, або руйнівна, ерозія відбувається в результаті непродуманого використання грунтів і викликана такими причинами: безконтрольним вирубуванням лісів, нерегульованим випасанням худоби, неправильною оранкою на схилах, неправильними методами землеробства.

При безконтрольному вирубуванні лісів грунт залишається без захисту: талі і дощові води, не затримуючись, стікають із схилів, забирають з собою частинки грунту і виносять їх в річки. В землю попадає лише незначна частина вологи. Поверхневий стік збільшує живлення ґрунтових вод, а це приводить до зниження їх рівнів, збільшує сухість грунту.

Крім цього, випаровування води з поверхневих оголених грунтів проходить значно інтенсивніше, ніж під лісом (на відкритих місцях воно в три рази більше, ніж в лісі). А це приводить до зменшення конденсації вологи у вигляді роси.

Під дією сонячного проміння незахищений грунт нагрівається досить інтенсивно, що приводить до змін або загибелі ґрунтових мікроорганізмів, а також тваринних і рослинних організмів, які відіграють важливу роль в утворенні гумусу.

Вирубка лісів на піщаних грунтах може викликати розвіювання вітром пісків. Такі явища часто спостерігаються в Українському Поліссі. Тут також спостерігаються і пилові бурі. Видування дрібнозему під час таких бур сприяє опіщаненню грунтів, що знижує їх родючість.

Отже, на Поліссі не можна залишати незайнятих парів на грунтах легкого механічного складу. На таких землях рекомендується вводити ґрунтозахисні сівозміни.

Ерозія, яка викликана нерегульованим випасанням худоби, виникає в результаті збільшення поголів'я худоби на певних площах, коли молоді рослини худоба поїдає значно швидше, ніж завершується нормальний цикл відновлення пасовищ. Поряд з цією причиною, худоба, яка утримується на обмежених ділянках, знищує рослинний покрив, зрізаючи рослини біля самої основи гострими копитами. Тому рослинність поступово щезає в основному на шляхах перегону худоби, біля водопою. Через деякий час в цих місцях починається ерозія.

Неправильні методи землеробства приводять до виникнення і розвитку прискореної ерозії. До них слід віднести впровадження монокультур, розорання легко еродованих грунтів, неправильна оранка схилів.

Монокультури особливо просапані культури (цукровий буряк, картопля, кукурудза і ін.) слабко захищають грунт. При обробці монокультур на одних і тих же полях грунт більшу частину року залишається відкритим, на якому відсутня рослинність, яка б захищала його від ерозії. Крім того, грунт піддається посиленому впливові сонячного проміння і вітру. В результаті дії цих чинників грунт осушується, втрачає структуру, піддається інтенсивній вітровій ерозії.

Неправильне розорювання схилів викликає розвиток в першу чергу водної ерозії. Чим крутіший схил, тим інтенсивніше, при неправильній оранці іде змив грунту.

Водна ерозія - це процес змивання або вимивання частинок грунту, а інколи і грунту талими і зливовими водами. Водна ерозія може бути поверхневою, або площинною і яружною. Поверхнева ерозія проявляється головним чином на пологих схилах. Під впливом стоку води рівномірно знімається верхній шар грунту, який багатий гумусом. Ця ерозія небезпечна тим, що на початкових стадіях вона мало замітна і проявляється лише в незначних змінах кольору грунту.

Яружна ерозія - це форма ерозії, яка найшвидше розвивається. Швидкість утворення ярів залежить від крутизни схилів, характеру грунтів і природно-кліматичних умов. Середньою швидкістю рахується 1-3 м в рік. Однак в деяких місцях яри утворюються із швидкістю 8 і навіть 25 м в рік і більше.

Площа ярів на території України досягає 320 тис. га. Широкий розвиток їх зумовлений наявністю лісових порід, що легко розмиваються, показниками розмивання та його чинниками в нинішніх умовах є глибина і густота ерозійного розчленування земної поверхні. На 80% території України переважає вертикальне розчленування в середньому від 10 до 70 м, на 10% території вона незначна (до 10 м), а на решті - перевищує 70 м.

Найбільш інтенсивно ерозійні процеси розвиваються в Українських Карпатах і Гірському Криму. Інтенсивному розвитку ерозійних процесів є Волинська, подільська та Приазовська височини. Малим розчленуванням характеризується Поліська, Придніпровська та Причорноморська низовини.

Виділяють також і так звану іригаційну ерозію, яка є різновидом водної. Вона виникає в результаті неправильного і надмірного поливу при зрошуваному землеробстві. Такі площі є на півдні України.

Вітрова ерозія (дефляція) - це видування і переміщення вітром дрібних сухих частинок грунту. Вітрова ерозія можлива лише на сухих грунтах з великим вмістом піщаних і пилевих частинок.

Вітрова ерозія найчастіше в Україні виникає внаслідок суховіїв - сухих і гарячих вітрів, дія яких приводить до висушування грунту і загибелі рослин. Найбільше терплять від суховіїв землі Херсонської, Миколаївської, запорізької, Дніпропетровської, Донецької, Луганської областей, Степового Кримую Основними заходами боротьби з суховіями є зрошення та обводнення, снігозатримання, передова агротехніка.

Крім ерозії грунтів, негативними явищами є також їх засолення і заболочення. Засолення грунтів може проходити різними способами. Одним з них є безсистемне поливання при відсутності дренажу. Небезпечним є так зване повттоне засолення, яке може проходити, по-перше, коли грунтові води залягають неглибоко і, піднімаючись по капілярах грунту, випаровуються, залишаючи солі на поверхні. По-друге, при невмілому поливі проходить підйом ґрунтових вод, заболочення і засолення грунту солями, які розчинені в цих водах.

Заболочення грунтів тісно пов”язане з водним режимом і можливе тільки за умови постійного або тривалого їх пере зволоження. Особливо часто цей процес спостерігається в зонах, які прилягають до водосховищ. Рівень грунтових вод тут різко підвищується, в зв'язку з чим на рівнинах починається заболочення. Близько 5 млн. Га у південних районах України, на яких у широких масштабах ведеться зрошувальна меліорація або які прилягають до штучних водойм і підтоплені, характеризуються підвищеним вмістом солей. У результаті ці масиви використовуються у сільському господарстві менш продуктивно або взагалі вибувають із сільськогосподарського обробітку. Хімічна меліорація таких земель за допомогою гіпсування - важливий напрям зростання родючості земель України.

Хімічне забруднення грунтів. Бурхливий розвиток хімізації всіх галузей народного господарства і побуту різко збільшили масштаби забруднення грунтів хімічними речовинами.

Досить негативно на грунтах відбивається невміле застосування мінеральних добрив і пестицидів. У наш час пестицидами називають велику групу речовин переважно штучного походження, які використовуються для знищення чи великого пригнічення небажаних для людини видів рослин чи живих істот. „ Пестициди” - узагальнюючий термін, тому дуже поширені назви вужчих груп (інсектициди, гербіциди, нематоцисти, фунгіциди тощо) Встановлено, що стійкі пестициди, відіграючи позитивну роль в захисті рослин і тварин від хвороб, бур'янів і шкідників, водночас негативно впливають на чисельність і активність ґрунтової фауни і мікроорганізмів. Залишки пестицидів або продукти їх перетворення поступають у вигляді домішок в природні води, в харчі і часто стають досить шкідливими для людини. Рівень токсичності пестицидів для теплокровних відмінний від нуля, а часто навіть дуже високий. Вони нерозбірливі і часто вражають відразу всю популяцію даного виду, на той час, коли шкідливою є лише її частина. Метою винищення через застосування пестицидів є менше 0,2% всіх видів біосфери, а шкідливий ефект від них поширюється на всі 100% видів, включаючи і людину. Площі, на яких використовуються пестициди, дуже великі. В одній лише Європі вони сягають сотні мільйонів гектарів, тому загальна кількість внесених у грунт отруйних речовин та їх різноманітність виявляються надто великими для нехтування „вторинними ефектами”. Чимало пестицидів мають дуже тривалий час напіврозпаду у воді та в грунті. Вирішальними доказами на користь припинення масового використання пестицидів стали збільшення їхньої концентрації уздовж трофічного ланцюга та погіршення здоров'я людей, які працювали з ними і жили на забруднених пестицидами землях.

3. Сучасний стан грунтів України та шляхи його поліпшення

Найбільше природне багатство України - чорноземи. Вони складають майже 50% світового запасу чорноземів. Розорані землі в Україні становлять близько 85% від площі степів і лісостепів. Посівні площі займають 33,5 млн. га. Вже зіпсовано 60% чорноземів, щорічно втрачається 100 тисяч гектарів родючих грунтів.

Майже 50% урожаю сільськогосподарських культур вирощується на грунтах, оброблених хімічними добривами та отрутохімікатами. В Україні накопичено 12 тисяч тонн непридатних і заборонених для використання пестицидів.

Великої шкоди грунтам України завдала необґрунтована меліорація. Майже 50 тис. га орних земель підтоплені, 3,7 млн. га знаходиться в Чорнобильській зоні. Якщо узагальнити всі зміни, то 22% території України можна характеризувати як сильно і дуже сильно уражені та непридатні для повного використання.

Внаслідок екстенсивного розвитку сільського і лісового господарств, неефективного ведення заповідної та інших природоохоронних справ порушилося співвідношення площ ріллі, природних кормових угідь, лісових та водних ресурсів, і, як наслідок, інтенсивний розвиток ерозійних процесів, ущільнення орного шару грунту, зниження його родючості, послаблення стійкості природних ландшафтів України.

Ситуація, яка склалася, зумовлена головним чином тим, що протягом багатьох десятиріч екстенсивне використання земельних угідь не компенсувалося рівнозначними заходами щодо відтворення грунтів. У цьому полягає головна причина низької ефективності засобів, які застосовуються з метою інтенсифікації землеробства, а комплекс деградаційних процесі виснажує грунтові виробничі ресурси, знижує врожаї сільськогосподарських культур.

На значній площі сільськогосподарських угідь досягнуто межі екологічної збалансованості ґрунтових екосистем і агрофітоценозів. Найбільших збитків грунтам завдають водна і вітрова ерозії, безповоротні втрати гумусу і поживних речовин, засолення і закислення грунтів, висушування і перезволодження, в тому числі і заболочування, забруднення промисловими відходами і викидами, отрутохімікатами.

Проблема охорони та раціонального використання грунтів є одним із найважливіших завдань людства, бо 98% продуктів харчування, які споживає людина, отримуються за рахунок обробітку землі. Агрокультурою людина займається майже 10 тисячоліть. Французькі вчені підрахували, що за цей час людство втратило близько 2 млрд. га родючих земель.

Заходи щодо підвищення продуктивності земель та їхньої охорони дуже різноманітні й повинні здійснюватись комплексно, як єдина система, взаємодоповнюючи один одного і посилюючи дію всіх інших.

Сьогодні особливого значення набуває рекультивація земель - повне або часткове відновлення ландшафту та родючості грунту, порушених попередньою господарською діяльністю, добуванням корисних копалин, будівництвом тощо. Вона передбачає вирівнювання земель, лісопосадок, створення парків і озер на місці гірських розробок та інші заходи.

Важливим напрямком є також організація і дотримання польових, кормових, протиерозійних та інших сівозмін. Для того, щоб зберегти фізичні властивості грунтів - структуру, пористість, оптимальний водно-повітряний режим - потрібно різко скоротити повторність обробітку грунтів, перейти на прогресивні та ефективні його форми, легкі машини і механізми.

Раціональне землекористування в сільському господарстві потребує перегляду основного обробітку грунту. Нову безплужну систему обробітку грунту було розроблено українським агрономом І.Е. Овсинським ще в кінці Х1Х ст.. Суть системи полягає у глибокому розпушуванні грунту спеціальними плоско різами без перегортання пласта. Безплужний обробіток грунту є одним з елементів мінімального обробітку, який зберігає грунт, цінні властивості землі. На порядку денному постає ще один перспективний спосіб - нульовий обробіток, коли механічне втручання здійснюється раз на кілька років.

При органічному (біологічному) землеробстві використовуються органічні добрива (торф, гной, сапропели), це постійно збільшує у грунті вміст гумусу.

Підвищенню вмісту гумусу в грунті сприяє безплужний обробіток грунту, а також ґрунтова фауна, яка здійснює гуміфікацію органічних решток. Особливо велика роль у цьому дощових черв'яків. Збільшення вмісту гумусу значно підвищує ефективність мінеральних добрив, знижує їх побічну негативну дію, сприяє закріпленню їхніх надлишків і нейтралізує шкідливі домішки.

Для постійного підвищення врожайності грунтів необхідно здійснити ряд меліоративних заходів.

Меліорація - докорінне поліпшення природних умов грунтів з метою підвищення їхньої родючості. За дією на грунт і рослини меліорація поділяється на декілька видів. Агротехнічні меліорації передбачають суттєве поліпшення агрономічних властивостей грунту шляхом оптимального обробітку із застосуванням спеціальних прийомів - перериривчастого боронування, щілинування, лункування та інших прийомів для затримання снігу та стічних вод.

Лісотехнічні меліорації здійснюються з метою поліпшення водного режиму та мікроклімату, захисту грунтів від ерозії шляхом заліснення схилів, балок, ярів, вододілів і рухомих пісків, розведення лісів загального агрономічного призначення.

Хімічні меліорації поліпшують агрохімічні і агрофізичні властивості грунтів шляхом використання вапна, гіпсу, дефекату, торфу, сапропелів, компостів, гною та ін. матеріалів, що збагачують грунт на органіку.

Гідротехнічні меліорації спрямовані на поліпшення водного режиму шляхом обводнення або осушення, правильним регулюванням водного режиму грунту. Всі ці види меліорації потрібно застосовувати лише на основі науково обґрунтованих потреб, щоб не погіршити стан земель.

4. Проблема сміття та твердих відходів у світі та в Україні

Людина в процесі своєї господарської діяльності створює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі не можуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до доступних мінеральних речовин редуцентами. Вони утворюють особливу групу антропогенних „осадових” порід - відходи. Ці відходи будуть зрештою трансформовані в літосфері в граніти й потім у процесі вивітрювання знову стануть доступними для живої речовини, але відбудеться це в геологічних вимірах часу - через мільйони років. Тому є реальна загроза того, що доступні ресурси біосфери можуть бути перероблені на відходи швидше, ніж завершиться цикл геологічного кругообігу.

Відходи виробництва - це залишки сировини, матеріалів і напівфабрикатів, що утворюються в процесі виробництва, частково або повністю втратили свою якість і не відповідають стандартам виробництва. Виробник відходів - фізична або юридична особа, чия діяльність зумовлює утворення відходів.

Причиною утворення відходів є переважно господарська діяльність людини, внаслідок якої порушені складні взаємозв'язки між компонентами біосфери, що здійснюються у рамках коло обігу хімічних елементів та обміну енергією, і формувалися впродовж тривалого часу.

Класифікація відходів. Єдиної класифікації відходів немає, тому що їх розподіляють за кількома принципами:

- За галузями, де вони утворюються (побутові, сільськогосподарські, промислові, каналізаційні);

- За конкретними виробництвами (відходи ТЕС, трикотажної фабрики, коксохімічного заводу тощо);

- За агрегатним станом (газоподібні, рідкі, тверді);

- За тоннажністю (велико- і малотоннажні);

- За ступенем використання;

- За цінністю компонентів;

- За впливом на довкілля.

Найчастіше відходи класифікують на основі джерела утворення та з урахуванням їх особливостей: побутові, промислові, сільськогосподарські, будівельні, відходи споживання - вироби і машини, які втратили свої споживчі властивості внаслідок фізичного чи морального спрацювання, радіоактивні, токсичні.

Токсичність - це міра несумісності речовин із життям; вона обернено пропорційна смертельній (летальній) дозі, чи смертельній концентрації.

З кількох десятків мільярдів тонн твердих відходів щорічної діяльності сучасного людства більша частина припадає на викиди гірничорудної та будівельної промисловості.

Побутові відходи - це все те, що викидається з житлових будинків і установ -харчові відходи, спрацьована техніка, старі газети і журнали, консервні бляшанки, старий мотлох тощо. Побутове сміття становить від 1% до 3% всіх твердих відходів, але шкода від нього переважає відносно малу кількість. Причиною є урізноманітнення його складу, збільшення частки хімічно шкідливих предметів і речовин. Вони забруднюють грунт і підземні води, якщо сміттєзбірники створені з порушенням заходів безпеки. Проблемою стає знаходження вільних земель біля великих міст. Практика показала, що сміттєзбірники виділяють у повітря шкідливі гази, а у воду і грунт - безліч шкідливих речовин (від важких металів до вуглеводнів). Назавжди втрачаються матеріали, які не можна використати повторно. Часто відбувається самозапалення звалищ і ядучий дим тягнеться з них на околиці.

Мабуть, найточнішим показником рівня організованості і цивілізованості країн стає її ставлення до проблем сміття. Найвищим досягненням у цій проблемі є створення спеціалізованих підприємств для перероблення і повторного використання побутових та інших міських відходів. Але для їхньої ефективної і рентабельної роботи необхідне попереднє сортування сміття.

Фахівці вважають, що на Україні приблизно 2 мільярди тон щорічних твердих промислових відходів закладається у землю у шахтні виробки чи в борти кар'єрів, а половина „навантажує” поверхню, займаючи тисячі гектарів грунтів. В середньому по Україні навантаження на кожен квадратний кілометр їхньої поверхні складає 3000 тонн щороку.

Загалом місця зберігання відходів є шкідливими для довкілля, бо пилоутворення із шлакосховищ, горіння териконів, проникнення мінералізованих вод у водостоки і підземні горизонти погіршують здоров'я людей, шкодять грунту і запасам питної води.

Вчені України мають чималий досвід з переробки токсичних відходів й використання їх як сировини у будівельній чи інших галузях промисловості. Крім того, є гарний досвід повторного використання багатьох речовин і матеріалів: паперу, деревини, зношених шин, полімерів тощо.

На жаль, надто мало переробляється дуже великих за обсягом та масою відходів будівництва, металургії, шахт і кар'єрів.

Експорт відходів - найдешевший спосіб позбавлення від них: якщо переробка хімічних відходів у Європі коштує 160-200, то експорт в Африку - всього 2,5-40 доларів за тонну.

Рідкі відходи - це здебільшого стічні води промислових підприємств. Вони містять широкий спектр забрудників. Стічні води металургійних підприємств містять у великих концентраціях важкі метали, нафтопродукти, керамічні заводи - глинисті часточки, барвники, метали; заводи з обробки шкір - хром, таніни, сульфіди, барвники. Рідкі відходи утворюються і в атомній енергетиці.

Газоподібні відходи - викиди підприємств, які через димові труби надходять в атмосферу. Основними забрудниками повітря є оксиди нітрогену, сульфуру, карбону, вуглеводні, озон. Значний внесок у забруднення повітря вносять металургійна промисловість, енергетика (ТЕС викидають в атмосферу до 29% загальної кількості всіх шкідливих відходів промисловості), транспорт.

Каналізаційні відходи - це шлам, який утворюється в процесі очищення стічних побутових вод на станціях водоочищення. Він збагачений органічними речовинами, біогенними елементами.

Специфічною для України є проблема твердих і рідких радіоактивних відходів. Джерелами радіоактивних відходів є АЕС, заводи, на яких одержують ядерне паливо, радіохімічні заводи, де виділяють радіоактивне паливо з ТВЕЛів, лабораторії, що використовують радіонукліди під час різноманітних досліджень.

Обробка відходів - здійснення будь-яких технологічних операцій, пов'язаних зі зміною фізичних, хімічних чи біологічних властивостей відходів з метою підготовки їх до екологічно безпечного зберігання, перевезення, утилізації чи видалення.

Знешкодження відходів - усунення або зменшення небезпечності відходів механічними, фізичними, хімічними чи біологічними методами обробки.

Поховання відходів - остаточне розміщення відходів у спеціально відведених місцях чи об'єктах таким чином, щоб їх шкідливий вплив на довкілля та здоров”я людей не перевищував установлених норм.

Маловідходні технології - це такий спосіб виробництва продукції, за якого негативний вплив на довкілля не перевищує рівня, допустимого санітарно-гігієнічними нормами; при цьому частина сировини і матеріалів переходить у відходи, які направляють на тривале зберігання чи захоронення.

Питання для самоконтролю:

1. Чому чистий пісок за наявності води не вважають хорошим грунтом?

2. Чому в педосферу не входить дно океану, морів чи глибоких озер?

3. Які дощі і зливи, звичайні чи кислотні, небезпечніші для гумусу, чому?

4. Чи входять у групу пестицидів так звані дефоліанти, які застосовують для звільнення рослин від листя?

5. Чому ущільнення верхніх сантиметрів грунту призводить до посилення випаровування води з його поверхні?

6. Навіщо навесні спеціальними знаряддями розвивають тверду суху кірочку на поверхні грунту, називаючи цю операцію „закривання вологи”?

7. Чим пояснюється необхідність поступової зміни пестицидів на щораз нові їх варіанти? Чи не краще застосовувати одні й ті ж самі, збільшуючи їх дози?

8. Чому сухі гальванічні елементи належать до особливо шкідливого для довкілля сміття, а подрібнене скло - ні?

9. Чи можна стверджувати, що якість оранки з перевертанням пласта для будь-якого грунту тим краща, чим вона глибша? Відповідь обґрунтуйте.

Антропогенний вплив на рослинний і тваринний світ

Людина завжди існувала в оточенні різноманітного рослинного і тваринного світу. Задовольняючи свої потреби, вона дедалі активніше втручалася у взаємозв'язки живої природи. Природні екосистеми, в яких протягом тривалої еволюції виробилася стійкість до зовнішніх впливів, нині відчувають принципово нові, антропогенні навантаження, що призводять до змін динамічної природної рівноваги. Результатом цього є перебудова екологічних систем, наслідки якої важко прогнозувати. Наприклад, різко скоротилися ареали і чисельність сотень видів рослин. Саме про втрати, яких сьогодні зазнає рослинний і тваринний світ, розповідається в цій темі.

Після вивчення цього матеріалу Ви дізнаєтесь:

· чому зменшення кількості видів рослин і лісових ресурсів негативно впливає на екологію;

· навіщо потрібна Червона книга;

· чому вимирають тварини;

· які заходи сприяють збереженню рідкісних та зникаючих тварин.

1. Значення рослин у житті людини

Життя на Землі пов'язане Сонцем через зелені рослини. Усі вищі й нижчі рослини є частиною земної біосфери і однією з умов її існування. Обмін речовин та енергії на земній поверхні, кругообіг вологи та елементів живлення, збагачення атмосферного повітря на кисень і очищення його, нагромадження у ґрунті органічних речовин, захист ґрунту і води, регулювання клімату - все це функції зелених рослин.

Флора України завдяки сприятливим кліматичним умовам дуже багата.

Тут росте близько 5 тис. видів диких і 1 тис - культурних та занесених з інших районів рослин. Найбагатша флора в Карпатах та в Криму.

Рослини планети засвоюють 170 млрд т вуглекислого газу і виділяють в атмосферу 115 млрд т кисню. У середньому за рік 1 га лісу очищає близько 18 млн куб. м повітря. Лише одне дерево, що росте біля автостради, за вегетаційний період вбирає таку кількість сполук свинцю, що виділяються з вихлопними газами автомобілів, яка міститься в 130 кг бензину. Один грам фітонцидів, виділених зеленими рослинами, очищає від шкідливих мікроорганізмів кілька сот кубометрів повітря. Листя листяних і глиця хвойних дерев поглинають 50% радіоактивного пилу з повітря.

Існує тісний зв'язок між рослинністю та всіма іншими компонентами біосфери. Вона є найважливішим елементом біогеоценозів, впливає на родючість ґрунту, тваринний світ мікроорганізми. Від характеру рослинності залежить характер і структура біогеоценозів. Зменшення в них зеленої маси спричинює порушення нормального процесу кругообігу речовин у природі, зниження родючості ґрунту тощо.

Рослини - це джерело харчових продуктів, технічної і лікарської сировини, будівельних матеріалів тощо. З рослинних решток утворюються корисні копалини. Рослинність захищає землю від руйнівних потоків води й вітру, від засипання родючих ґрунтів пісками. Нарешті, рослини дають людині естетичну насолоду, справляють на неї позитивний психогігієнічний вплив.

Негативний вплив рослин дуже незначний порівняно з користю від них. Немає цуциком шкідливих рослин, а є непізнані.

З усіх живих організмів рослини найменш захищені від господарської діяльності людини. Ступінь пластичності (пристосованості) багатьох їх видів відстає від темпів зміни екологічних умов.

Вплив людини на рослинність може бути позитивним і негативним.

Позитивний вплив виявляється в тому, що люди вирощують на великих площах різні культурні рослини, які дають багато зеленої маси. Загальна її кількість збільшується внаслідок різних меліоративних заходів, окультурення пасовищ, лісопоновлення, озеленення територій. До позитивних дій людини щодо рослинного світу належить і влаштування заповідників.

Негативний вплив може бути прямим і опосередкованим. Прямий - це знищення рослин у процесі їх використання: вирубування лісів, збирання рослин для різних потреб, випасання домашніх тварин, а також пожежі, розорювання нових угідь.

Опосередкованим негативним впливом є погіршення умов існування рослин, наприклад при засоленні грунтів, зміні гідрології водойм, забрудненні середовища шкідливими хімічними речовинами, при занесенні збудників хвороб рослин, шкідників, конкурентів.

У забрудненому середовищі в процесі газообміну в клітини рослин з повітря потрапляють оксиди азоту, сірки, аміак та інші шкідливі речовини. Внаслідок їх поглинання у квіткових рослин відбувається параліч деяких клітин, відмирають ділянки листка, розпадається хлорофіл, знижується фотосинтез, порушується обмін речовин. В результаті порушується ріст, знижується врожайність культур.

Значення лісу. Серед усіх угрупувань особливу роль відіграють ліси, що займають майже третину земної суші. Від лісів залежить клімат, вони виконують ґрунтозахисну, природоохоронну, водорегулюючу функції.

Під замкнутим лісовим покривом не буває поверхневого стоку, що розмиває грунт, навіть під час злив. Лісова підстилка дуже волого містка, а грунт під нею легко пропускає воду. Під лісовим покривом більше накопичується снігу, ніж на безлісих територіях. Тут менш6 промерзає грунт і краще берігається коріння багаторічних рослин. У лісі сніг тане повільніше, ніж на відкритій місцевості, і талі води встигають проникнути вглиб грунту, не руйнуючи його. Ліс постійно продукує органічну масу. Ліси регулюють температуру і вологість повітря, силу вітру, поглинають радіоактивні речовини, знижують шум у містах, біля автострад. Повітря у лісі майже позбавлене шкідливих газів і пилу. Деревні породи виділяють фітонциди, які перешкоджають розвитку мікробів та вірусів.

Наслідки скорочення тропічних лісів: скорочення надходження кисню в атмосферу; посилення ерозії грунту; забруднення і порушення систем водопостачання; зростання кількості повеней; поширення посух і пилових бур; руйнування природної екосистеми і знищення генофонду; зниження врожайності сільськогосподарських культур; „парниковий ефект” і потепління клімату.

2. Червона книга. Заповідна справа

Внаслідок впливу негативних антропогенних факторів вже зникли з нашої планети деякі види рослин, численні види їх перебувають на межі повного знищення. У світі налічується понад 30 тис. дуже рідкісних видів і тих, що перебувають під загрозою знищення, що становить 1/10 частину загальної кількості рослин Землі.

Вивчення та охорона рідкісних і зникаючих видів - дуже серйозна міжнародна проблема. Ще в 1948 році було створено постійну Комісію з охорони зникаючих видів рослин і тварин. Протягом п'яти років (1949-1955) вона збирала інформацію про рідкісну та зникаючі види тварин і рослин. За ініціативою відомого англійського зоолога Пітера Скотта було створено Червону книгу - зібрання фактів про унікальних представників флори та фауни нашої планети, яким загрожує зникнення, та складено Чорний список видів тварин і рослин, що вже зникли за період з 1600 р. і до наших часів. Кожен вид рослин, який включено до списку, належить до однієї з чотирьох категорій:

0 - напевно зниклі види (вони не траплялися в природі протягом кількох років, проте, може збереглися у недоступних місцях);

1- перебувають під загрозою зникнення (кількість особин швидко скорочується, подальше існування їх неможливе без здійснення спеціальних охоронних заходів);

2 - кількість видів скорочується (наявної кількості особин ще достатньо для їх виживання, однак вона стрімко зменшується протягом певного часу);

3 - рідкісні (не перебувають під прямою загрозою зникнення, але трапляються в такій незначній кількості, або на обмежених площах, що можуть незабаром зникнути);

4 - невизначені, маловідомі види (очевидно, перебувають під загрозою зникнення, проте через обмежені відомості про них, вірогідно, неможливо оцінити їх сучасний стан).

У Міжнародній Червоній книзі відомості про види, що належать до першої категорії, друкують на червоних арк4ушах паперу, до другої - на жовтих, до третьої - на білих і до четвертої - на сірих. Вже існують види, які раніше належали до зникаючих, але завдяки вжитим заходам нині вважаються врятованими від зникнення, їх було вирішено віднести до категорії поновлених. Відомості про них дають на зелених аркушах.

Червону книгу України вперше було видано у 1977 році.

Шляхи і форми охорони рідкісних та зникаючих видів рослин можуть бути різними. В Червоній книзі зазначаються такі природоохоронні заходи:

· забезпечення недоторканості і збереження рослин на всій площі їх ареалу (повна охорона виду), збереження виду передбачається в умовах заповідників, заказників, повністю заборонено його заготівлю і продаж;

· створення постійних або тимчасових заказників для збереження і відновлення чисельності популяцій зникаючого виду в його природних місцях існування;

· обмеження збирання харчових, лікарських, декоративних рослин і впровадження ліцензування заготівлі їх;

· заборона збору рідкісних дикорослих рослин приватними особами;

· організація регулярного контролю з боку кваліфікованих спеціалістів за станом локальних популяцій рідкісних і зникаючих видів рослин з метою оцінки їх стану і вжиття у разі потреби відповідних охоронних заходів;

· вирощування рідкісних рослин у ботанічних садах для збереження їх генофонду та відновлення запасів.

Рівновагу екологічних систем у багатьох випадках людина порушила своєю діяльністю. Тому ці системи треба поступово відтворювати. Для цього потрібно виділяти й охороняти такі природні об'єкти, на яких не позначився або слабко позначився антропогенний вплив. Вони мають бути своєрідними еталонами, за якими можна вивчати природний процес формування і розвитку екосистем, що має надзвичайне наукове і господарське значення.

Заповідання буквально означає „заборона”, а щодо охорони навколишнього середовища - вилучення з господарського користування певних територіальних комплексів з метою підтримання екологічної рівноваги, збереження еталонів незайманої природи тощо.

Заповідні, або охоронні, території - це природні комплекси-ландшафти, в яких охороняють і вивчають всі елементи їх: атмосферу, Гідросферу, ґрунти, рослинний і тваринний світ, пам'ятки природи. Форми заповідних територій можуть бути різними: заповідники, заказники, національні і природні парки, резервати, пам'ятки природи, ділянки дикої природи. Нині у світі налічується понад 20 тис. заповідних територіальних комплексів. Площа їх дорівнює приблизно 92 млн. га, що становить 1,6% території суші.

В Україні існує 20 заповідників, великі заповідні території належать національним паркам, заповідно-мисливським господарствам. За останні роки в Україні спостерігається тенденція до збільшення природно-заповідного фонду.

Заповідники - це територіальні комплекси, які збереглися в незайманому стані і назавжди вилучені з господарського користування. Тут підлягають охороні усі природні тіла та взаємозв'язки між ними. Головне призначення заповідників полягає в збереженні і розвитку в природних умовах особливо цінних або тих, що зникають, представників рослинного і тваринного світу, збереженні екологічних систем як еталонів природи.

В Україні найбільшими є заповідники Чорноморський, Дунайський, Карпатський біосферні, Поліський, Асканія-Нова.

У зв'язку з тим, що антропогенний вплив набув глобального характеру, а екологічні зміни стають дедалі необоротнішими, виникла потреба створити спеціальну систему екологічного моніторингу (стеження) навколишнього середовища. З цією метою на базі звичайних заповідних територій у різних географічних зонах на великих площах було створено біосферні заповідники. На відміну від звичайних, до біосферних належать території не тільки з природними, а й з господарськими або іншими дуже зміненими екосистемами, що потребують відновлення. Біосферні заповідники мають три основні зони: 1) ядро, яке утворює територія, досить віщальна від районів з інтенсивною господарською діяльністю, де майже не відчувається антропогенний вплив; 2) буферна зона, яка охоплює території, де вплив людини виявляється слабко; 3) зона, яка охоплює площі, де відбувається активна господарська діяльність, наслідки якої вивчаються.

Функції біосферних заповідників такі: об'єктивне оцінювання стану навколишнього середовища і прогнозування техногенного впливу на біосферу; джерело інформації про стан екосистем, що зазнали змін внаслідок господарської діяльності людини; міжнародне співробітництво в галузі контролю й охорони природного середовища, збереження генофонду біосфери.