Екологічні проблеми транспорту

1. Екологічні проблеми викликані сучасною

електроенергетикою.

Електроенергетика вкрай потрібна галузь для сучасного суспільства. Однак крім великої користі вона приносить чимало екологічних проблем. Використання лише традиційних джерел енергії (нафти, газу, ядерного палива) руйнує і забруднює землю, водні ресурси й повітря. Спробуємо розглянути їх та визначити можливі шляхи їх вирішення.

Гідроенергетичні технології мають багато переваг, але є й значні недоліки. Приміром, дощові сезони, низькі водні ресурси під час засухи можуть серйозно впливати на кількість виробленої енергії. Це може стати значною проблемою там, де гідроенергія складає значну частину в енергетичному комплексі країни; будівництво гребель є причиною багатьох проблем: переселення мешканців, пересихання природних русел річок, замулення водосховищ, водних суперечок між сусідніми країнами, значної вартості цих проектів.

Будівництво ГЕС на рівнинних річках призводить до затоплення великих територій. Значна частина площі водойм, що утворюються, – мілководдя. У літній час за рахунок сонячної радіації в них активно розвивається водяна рослинність, відбувається так зване «цвітіння» води.

Зміна рівня води, яка подекуди доходить до повного висушування, призводить до загибелі рослинності. Греблі перешкоджають міграції риб.

Багатокаскадні ГЕС уже зараз перетворили річки на низку озер, де виникають болота. У цих річках гине риба, а навколо них змінюється мікроклімат, ще більше руйнуючи природні екосистеми.

Щодо шкідливості ТЕС, то під час згоряння палива в теплових двигунах виділяються шкідливі речовини: закис вуглецю, сполуки азоту, сполуки свинцю, а також виділяється в атмосферу значна кількість теплоти. Крім того, застосування парових турбін на ТЕС потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара.

Щорічно у світі спалюється 5 млрд. тонн вугілля і 3,2 млрд. тонн нафти. Запаси органічного палива на Землі розподілені вкрай нерівномірно, і за теперішніх темпів споживання вугілля вистачить на 150–200 років, нафти – на 40–50 років, а газу приблизно на 60 років.

Весь цикл робіт, пов'язаних з видобутком, перевезенням і спалюванням органічного палива (головним чином вугілля), а також утворенням відходів, супроводжується виділенням великої кількості хімічних забруднювачів. Видобуток вугілля пов'язаний із чималим засоленням водних резервуарів куди скидаються води із шахт. Крім цього, у воді, що відкачується, містяться ізотопи радію і радон.

У наш час в атмосферу щорічно викидається 20–30 млрд. тонн оксиду вуглецю. Прогнози свідчать, що при збереженні таких темпів у майбутньому до середини століття середня температура на Землі може підвищитися на декілька градусів, що призведе до непередбачених глобальних кліматичних змін.

Порівнюючи екологічну дію різних енергоджерел, необхідно врахувати їх вплив на здоров'я людини. Високий ризик для працівників у випадку використання вугілля пов'язаний із його видобутком у шахтах і транспортуванням і з екологічним впливом продуктів його спалювання. Останні дві причини стосуються нафти й газу та впливають на все населення.

Встановлено, що глобальний вплив викидів від спалювання вугілля й нафти на здоров'я людей діє приблизно так само, як аварія типу Чорнобильської, що повторюється раз на рік. Це - «тихий Чорнобиль», наслідки якого безпосередньо невидимі, але постійно впливають на екологію. Концентрація токсичних домішок у хімічних відходах стабільна, і врешті-решт усі вони перейдуть у екосферу, на відміну від радіоактивних відходів АЕС, що розпадаються.

Але головною проблемою залишається поховання високоактивних відходів. Обсяг особливо небезпечних радіоактивних відходів становить приблизно одну стотисячну частину загальної кількості відходів, серед яких є високотоксичні хімічні елементи та їх стійкі сполуки.

Серйозним недоліком атомної енергетики є радіоактивність використовуваного палива і продуктів його поділу. Це вимагає створення захисту від різного типу радіоактивного випромінювання, що значно підвищує вартість енергії, яку виробляють АЕС. Крім цього, ще одним недоліком АЕС є теплове забруднення води, тобто її нагрівання.

Зростання масштабів використання електричної енергії, загострення проблем охорони навколишнього середовища значно активізували пошуки екологічно чистіших способів вироблення електричної енергії.

Інтенсивно розробляються способи використання не паливної відновлюваної енергії – сонячної, вітряної, геотермальної, енергії хвиль, припливів і відпливів, енергії біогазу тощо.

Джерела цих видів енергії – невичерпні, але потрібно розумно оцінити, чи зможуть вони задовольнити усі потреби людства. Новітні дослідження направлені переважно на вироблення електричної енергії за рахунок енергії вітру. Споруджуються ВЕС переважно постійного струму. Вітряне колесо приводить у рух динамо-машину – генератор електричного струму, який одночасно заряджає паралельно з'єднані акумулятори.

Віками люди роздумували над причиною морських припливів і відпливів. Сьогодні ми достовірно знаємо, що могутнє природне явище – ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Енергія припливів величезна, її сумарна потужність на Землі становить близько 1 млрд. кВт, що більше за сумарну потужність усіх річок світу.

Серед переваг сонячної енергії – її вічність і виняткова екологічна чистота. Сонячна енергія надходить на всю поверхню Землі, лише полярні райони планети страждають від її нестачі. Тобто, практично на всій земній кулі лише хмари та ніч заважають користуватися нею постійно. Така загальнодоступність робить цей вид енергії неможливим для монополізації, на відміну від нафти і газу.

Зараз розроблено технології, які дають змогу добувати горючі гази з біологічної сировини в результаті хімічної реакції розпаду високомолекулярних сполук на низькомолекулярні за рахунок діяльності особливих бактерій (які беруть участь у реакції без доступу кисню з повітря).

Схема реакції: біомаса + + бактерії → горючі гази + інші гази + добрива.

Відновлювані джерела (крім енергії води, що падає) мають спільний недолік: їхня енергія дуже слабо сконцентрована, що створює чималі труднощі для практичного використання. Вартість відновлюваних джерел (не враховуючи ГЕС) набагато вища, ніж традиційних.

Як сонячна, так і вітрова та інші види енергії, можуть успішного використовуватись для вироблення електроенергії в діапазоні потужностей від кількох до десятків кіловат. Але ці види енергії цілком неперспективні для створення потужних промислових енергоджерел.

2. Екологічні проблеми сільського господарства.

Виробництво сільськогосподарської продукції є одним з найпоширеніших видів людської діяльності. У процесі ведення сільського господарства змінюються екологічні умови навколишнього середовища.

Площі, зайняті лісами, чагарниками і луками з різноманітною природною рослинністю зменшуються. Зазнають істотних змін природний біологічний кругообіг внаслідок втрати величезної маси хімічних елементів, радіаційний і водний баланс величезних територій, гідрологічний режим. Погіршуються природні умови проживання тварин і птахів. Забруднюються атмосфера, гідросфера і літосфера. Ґрунти в процесі тривалого господарського використання втрачають свою природну родючість, деградують або повністю руйнуються.

Дуже поширилась на земній поверхні вітрова та водна ерозія ґрунтового покриву. В давні геологічні періоди інтенсивність ерозійних процесів була незначна. Проте під їх впливом відбувалося поступове нівелювання рельєфу, формування схилів і акумулятивних рівнин. Такого роду ерозію називають геологічною, або нормальною.

Сучасну ерозію, яка пов'язана з господарською діяльністю людини, називають прискореною. Особливо значна інтенсивність розмиву ґрунтів спостерігається на орних землях, розташованих на схилах рельєфу. Тому в гірських районах темпи ерозії при нераціональному природокористуванні, як правило, найбільш великі.

Ерозія проявляється на всіх материках. Водна ерозія охоплює майже дві третини всіх земель суходолу. Вона найбільш притаманна розчленованим регіонам гір та височин, а також землям рівнин, що надмірно розорані. За даними польових обстежень ґрунтів України, ерозією різного ступеня пошкоджено 9,9 млн. га, що становить майже третину всієї площі орних земель.

Боротьба з ерозією вимагає планомірної комплексної роботи і величезних капітальних вкладень. За реалізацією програм протиерозійних заходів потрібний постійний державний контроль.

Зниження продуктивності сільськогосподарських культур спричинене не тільки ерозією. Впливають на урожайність і такі природні явища, як посухи або, навпаки, надлишки атмосферних опадів, холодні безсніжні зими, коли вимерзають озимі, тощо. Слід зазначити, що амплітуда коливань урожаїв постійно зростає в міру збільшення середніх врожаїв, що, зокрема, пов'язано зі зменшенням стійкості нових високоврожайних сортів і коливаннями погоди.

Нині досить поширеним явищем стало пошкодження культурних рослин різними хворобами і шкідниками. Вирощування одних і тих самих видів рослин на великих площах робить їх більш вразливими щодо захворювань, а також створює сприятливі умови для розвитку окремих видів шкідників.

Останнє наглядно можна проілюструвати на прикладі колорадського жука. Перші його екземпляри були випадково завезені разом з картоплею з Америки до Європи спочатку на Піренейський півострів. Звідти і почалася його поступова експансія на схід де він знаходив досить сприятливі умови для свого розвитку. Зараз його можна зустріти практично на будь-якому картопляному полі.

У боротьбі зі шкідниками і хворобами застосовуються різні засоби (отрутохімікати, сівозміна, агротехніка, біологічні), але проблема в цілому ще далека від розв'язання. Крім того, використання хімічних засобів захисту рослин призводить до збільшення забруднення навколишнього середовища.

Серйозні проблеми для навколишнього середовища виникають у зв'язку із застосуванням в сільському господарстві мінеральних добрив. Внесені на поля, вони лише частково поглинаються рослинами. Значна кількість азоту і фосфору потрапляє в ґрунтові і підземні води, а з них мігрує до рік і озер. Найбільше їх накопичується в слабо проточних водоймах. Однак ведення інтенсивного сільського господарства без застосування добрив неможливе, бо нереально було б підтримувати і збільшувати родючість ґрунтів. Тому важливо знати деякі властивості основних видів добрив.

Азот особливо необхідний для формування нових клітин, тому його найактивніше поглинають молоді рослини. В залежності від забезпеченості ґрунту поживними речовинами і сільськогосподарської культури на поля вносять від 100 до 300 кг/га.

Надлишок азоту небажаний, бо він зумовлює надмірний ріст вегетативних органів та погіршує якість рослинної продукції. Він особливо небезпечний в нітратній формі, бо може бути причиною отруєння організмів. Частина азоту випаровується в атмосферу у вигляді газоподібних сполук, забруднюючи ними повітря.

Значна частина фосфорних добрив також не поглинається рослинами. Незважаючи на низьку розчинність фосфорних добрив та їх слабку міграційну здатність, все ж головні геохімічні напрями їх глобального кругообігу спрямовані у бік озер, гирл рік, морів і шельфів океану. В малих водоймах сполуки фосфору сприяють евтрофікації (протуханню) озер.

Використання у сільському господарстві отрутохімікатів дає можливість зберегти значну частину врожаю. При обробці посівів пестицидами основна їх частина нагромаджується на поверхні ґрунтів і рослин. Вони адсорбуються органічною речовиною ґрунту і мінеральними колоїдами. Надлишок пестицидів може мігрувати з низхідними токами вологи і потрапляти до ґрунтових вод.

Нинішнє світове виробництво зернових дає щорічно 1700 млн. т соломи, більша частина якої не використовується і забруднює середовище. Великі відходи дає виробництво бавовни і цукрової тростини. Значна кількість відходів вирощеної сільськогосподарської продукції опиняється на смітниках. Органічні рештки в багатьох випадках просто спалюють, викидають на вітер нагромаджену віками ґрунтову родючість.

Серйозною проблемою залишається забруднення гідрографічної сітки відходами боєнь, м'ясопереробних і молочних підприємств.

У гірських районах тваринництво є провідною галуззю сільського господарства. У зв'язку зі швидким зростанням народонаселення збільшується попит на м'ясо-молочну продукцію, вовну, шкіру. Це змушує постійно нарощувати кількість великої рогатої худоби, оленів, яків, лам, кіз, овець, що призводить до надмірного випасу.

Послаблення ж дернового покриву супроводжується ерозією ґрунтів, яка нерідко повністю знищує родючі горизонти

Отже, сучасне сільське господарство створює для жителів планети цілу низку гострих екологічних проблем. їх успішне розв'язання можливе тільки на основі раціонального природокористування, здійснення комплексної системи заходів з охорони природи і підвищення продуктивності землеробства і тваринництва.

3. Екологічні проблеми лісового господарства.

Погіршення стану лісів на сьогоднішній день є однією з найбільш актуальних тем. Ця проблема останнім часом бентежить багатьох екологів, простих громадян.

Ліс – багаторівнева біосоціальна система, де незліченні елементи спільно існують, впливають один на одного. Ці елементи – дерева, чагарники, трав'янисті рослини і інша флора, птахи, тварини, мікроорганізми, грунт з її органічними та неорганічними складовими частинами, вода і мікроклімат.

Ліси планети є потужним джерелом атмосферного кисню (1 га лісу виділяє в атмосферу 5 тонн кисню на рік).

Не слід думати, що в глобальному плані важливі лише тропічні дощові ліси. На території Росії знаходиться унікальний лісовий масив - сибірська тайга, постачальна киснем не тільки свій регіон, а й Північну Америку (де близько 95% власних лісів було знищено).

Вироблений лісами та іншими компонентами рослинного покриву Землі кисень важливий не тільки сам по собі, а й у зв'язку з необхідністю збереження озонового екрану в стратосфері Землі. Озон утворюється з кисню під впливом сонячного випромінювання. Його концентрація в стратосфері неухильно знижується під впливом хлорфторпохідних вуглеводнів (компонентів пластмас і т.д.).

Незважаючи на вжиті нині в міжнародному масштабі обмежувальні і заборонні заходи (наприклад, Монреальський протокол про хлорфторвмісні органічні сполуки), які до того ж не виконуються повсюдно, озон буде далі знищуватися протягом ряду років одними тільки хімічними сполуками, що повільно піднімаються в стратосферу.

Це сприяє збільшенню «озонової діри», яка, поширюючись з Південного полюса, досягла широти Вогненної Землі і «накрила» в 2000 р. населений пункт Пунта-Арренас (Чилі).

Даючи цілющий кисень, який протидіє формуванню «озонової діри», ліси ще й поглинають вуглекислий газ, перетворюючи його на біомасу в процесі фотосинтезу (100 м² лісу поглинають 400 кг СО₂ на рік).

Промисловість виділяє значні кількості цього газу, одного з основних винуватців «парникового ефекту», який загрожує глобальним потеплінням (вже почався), зрушенням сільськогосподарських зон планети до полюсів, заболочуванням ділянок суші з вічною мерзлотою, таненням льодовиків, затопленням прибережних міст, все більш частими катаклізмами (урагани, смерчі та ін.).

Ліси також поглинають шум, пом'якшують сезонні коливання температури, гальмують сильні вітри, сприяють випаданню атмосферних опадів. Вирубка тропічних лісів Амазонії вже призвела до скорочення тривалості сезону дощів, що загрожує катастрофічними наслідками для сільського господарства. Можна було б продовжити перелік причин, за якими лісові масиви планети життєво важливі для нас.

Однак до збереження лісів нас, звичайно, мають спонукати не тільки прагматичні міркування. Збереження лісів – частина більш широкої біоцентричної програми збереження біорозманіття. Тільки тропічні дощові ліси Амазонії, басейну Конго, Південно-Східної Азії містять близько 1,7 млн. видів рослин і тварин.

Як це не сумно, ліси знищуються в останні десятиліття приблизно в темпі 1 га на день, причому відновлення лісу на кожному гектарі вимагає 15-20 років. За час існування цивілізації ліквідовано більше 42% всієї первісної площі лісу на планеті, причому, звичайно, ліси знищуються в наростаючому темпі. Так, за період 1955-1995 роки вирубано близько 40% тропічних лісів. При збереженні нинішнього темпу їх ліквідації (близько 15 млн. га в рік) тропічні дощові ліси будуть без остачі знищені між 2030 і 2050 роками.

Схожа доля ще раніше цього терміну спіткає сибірську тайгу, якщо не буде зупинена її нестримна експлуатація, в якій беруть участь зарубіжні компанії (наприклад, CFMG з США, а також китайські підприємства).

У цілому скорочуються площі хвойних лісів, які змінюються менш цінними дрібнолистими лісами. У багатьох районах заготовляють деревини більше її приросту; особливо страждають гірські ліси.

4. Екологічні проблеми транспорту.

Однією з важливих екологічних, медико-соціальних проблем є транспортні системи пересування, зокрема ті, що забезпечують функціонування великих населених пунктів, зв'язків між його частинами. Насамперед це масові види транспортних засобів – автомототранспорт, електротранспорт, які функціонують у межах міста.

Для глобального пересування використовують літаки, ракети. До транспортних систем належать трубопроводи (продуктопроводи), які передають сипучі речовини, а частіше всього – газоподібні, рідинні нафто-, водопроводи.

Майже всі види масового сучасного транспорту небезпечні з екологічної точки зору. Особливо шкідливий автомототранспорт, який і дає найбільший внесок в забруднення довкілля – утворюють смог, шкідливі аерозолі, які руйнують озоновий шар.

На планеті нараховується близько одного мільярда автомототранспортних одиниць і кількість їх зростає. На їх долю припадає до 50% загальної маси викидів, що складає 500 тис. тон чадного газу, близько 1 млн. т вуглеводнів, сполук із канцерогенними властивостями – бензопирен, диоксини. До головних шкідливих забруднювачів відноситься монооксид вуглецю – чадний газ (отрута крові) – 70%, незгоріле пальне (вуглеводні – загальна отрута) – 20%, оксиди азоту (отрута крові, руйнівники озоносфери) – близько 10%.

Кожна автомототранспортна одиниця за один км пробігу виділяє в середньому 30 г чадного газу, який утилізується дуже повільно (головним чином грибами), 4 г оксидів азоту і 2 г отруйних вуглеводнів. Інші транспортні засоби пересування дають менший внесок в забруднення природного середовища: літаки – 5%, залізничний транспорт – близько 2% від загальної маси шкідливих речовин, що викидаються автомототранспортними засобами.

Дуже шкідливий етилований бензин, який містить високотоксичні сполуки свинцю, з яких 70% потрапляють у повітря, а з них близько 40% в організм людини – легені, кров, сприяючи захворюванням, в тому числі і онкологічним. На поверхню землі його випадає 30%, що призводить до забруднення поверхневих вод, рослин. Через це не можна влаштовувати городи, сади, пасовища уздовж автомобільних шляхів. Всі шкідливі речовини потрапляють в приземний шар повітря, яким дихають люди, все живе.

Свинець дуже шкідливо впливає на стан здоров'я людей, викликає патологію вагітності, сприяє безпліддю. Особливо чутливий до повітряних забруднень дитячий організм, бо викиди з вихлопних труб потрапляють безпосередньо в зону дихання. Менш шкідливими є засоби пересування на електричній тязі – трамваї, тролейбуси. Хоча слід підкреслити, що їх потужні електромагнітні поля екологічно небезпечні для людини, шкідливим є шум.

Таким чином, існує велика проблема – заміна екологічно небезпечних засобів пересування екологічно безпечними, наприклад на сонячній енергії, паливних елементах.

Законодавство України, зокрема закон "Про охорону атмосферного повітря" забороняє експлуатацію технічних об'єктів, у викидах яких перевищені нормативи значень ГДК шкідливих речовин.

Питання для самоконтролю

1. Дати порівняльну характеристику альтернативним способам отримання енергії з погляду збереження якості природного середовища.

2. Складіть схему катастрофічних наслідків для всього людства в результаті посилення парникового ефекту?

3. Дайте характеристику важким металам, які потрапляють у грунт? Що є джерелом їх утворення і викиду?

4. Проаналізйте, які джерела енергії використовує людина і які наслідки цього використання?