Ekologiya

СИСТЕМА «ПРИРОДА – НАСЕЛЕННЯ – ГОСПОДАРСТВО»

§ 13.

Сутність техногенезу. Техногенез – це сукупність геохімічних і геофізичних процесів, пов’язаних з діяльністю людини, що істотно змінили і продовжують змінювати геохімічну ситуацію у біосфері. У геохімічному аспекті техногенез включає: а) видобуток хімічних елементів із природного середовища і їхню концентрацію; б) перегрупування хімічних елементів, зміну хімічного складу сполук, у які входять ці елементи, а також створення нових хімічних речовин; в) розсіювання залучених у техногенез елементів у навколишньому середовищі.

Розрізняють стихійне і заплановане розсіювання продуктів техногенезу. До стихійного розсіювання належать викиди техногенних речовин в атмосферу, забруднення ґрунтів і водойм промисловими стоками, твердими відходами промислових підприємств, викиди внаслідок аварійних ситуацій. Заплановане розсіювання продуктів техногенезу відбувається в процесі внесення хімічних добрив, отрутохімікатів, зрошення стічними водами і компостами.

Негативна дія техногенезу об’єднується поняттям забруднення природного середовища. Під забрудненням розуміють потрапляння в навколишнє середовище продуктів техногенезу, які здійснюють негативний вплив на людину, біологічні компоненти і технічні споруди.

Людство щорічно видобуває з надр і розсіює при спалюванні горючих корисних копалин більші обсяги хімічних елементів, ніж їх споживається рослинністю суходолу для створення річного приросту. Щорічно внаслідок спалювання вугілля у навколишнє середовище потрапляє більше, ніж залучено до біологічного колообігу, ртуті у 8700 разів, урану в 60 разів, кадмію у 40 разів, літію і берилію у 10 разів, олова у 4 рази. Незважаючи на часткове винесення хімічних елементів з річковим стоком і циркуляцією повітряних мас, поверхня суходолу щороку «збагачується» на мільйони і сотні тисяч тонн фосфору (Р), купруму (Cu), мангану (Mn), плюмбуму (Pb), хрому (Cr), нікелю (Ni), урану (U), кобальту (Co), ванадію (V), молібдену (Mo). Розвиток ноосфери супроводжується глобальним зростанням концентрації хімічних елементів.

Міру використання елемента щодо його вмісту в літосфері називають його технофільністю. Це поняття було запропоновано відомим російським геохіміком А.І. Перельманом у 1973 році. Показником технофільності є відношення маси щорічного видобутку елемента до його вмісту (кларку) у літосфері. Можна розрахувати як глобальну технофільність елементів, використовуючи показники світового видобутку, так і регіональну технофільність.

Етапи розвитку техногенезу. Початковий етап техногенезу пов’язують з використанням вогню первісною людиною, що сприяло збільшенню ареалу поширення людини, доповнило полювання і збиральництво новими прийомами, змінило способи приготування їжі, зародило можливість розвитку термотехнологій.

Із зародженням землеробства і скотарства частина людей звільнилась від добування їжі і почала розвивати ремесла, що сприяло професійному розподілу праці. Це була епоха мускульної енергетики, коли у розпоря-

52

ТЕМА

Техногенез і економіка

дженні людини була власна сила, а також сила приручених тварин і най- ІІІ

простіші механізми перетворення мускульної енергії.

Починаючи з VІІІ ст. масово будуються млини, які використовують силу води і вітру. Настала епоха механічної енергетики, що базувалася на відновлювальних природних ресурсах. Це розширило технічні можливості і збільшило вплив людини на природу. Ключовим моментом у розвитку техногенезу була поява парової машини. Машина повсюдно замінила мускульну тяглову силу, однак використовувала невідновні енергоносії – кам’яне вугілля, а з часом – нафту, нафтопродукти, природний газ. Наступила епоха хімічної теплоенергетики на невідновних енергоресурсах і масштабне забруднення навколишнього середовища продуктами техногенезу.

З середини ХХ ст. бурхливо розвивається ядерна теплоенергетика на невідновних ресурсах. Безаварійно діючі АЕС є екологічно безпечнішими, ніж теплові, що спалюють високозольне вугілля низької якості чи мазут. Однак численні аварії на АЕС, у тому числі і Чорнобильській, показують значно більшу загрозу для довкілля відходів і викидів атомної енергетики.

На початку ХХІ ст. впроваджуються принципово нові маловідходні, маловодні, малоенерго- і ресурсоємні технології, які розглядають як альтернативні щодо традиційних технологічних процесів. Серед них: виробництво біопалива; спорудження вітрових, сонячних, припливних, геотермальних електростанцій; зростання частки електротранспорту, особливо в міських поселеннях; запровадження замкнутих циклів водоспоживання; переробка й утилізація виробничих і побутових відходів.

Аргументи і факти

Маси хімічних елементів, що залучаються в основні глобальні і техногенні потоки біосфери (за Добродєєвим О.П.)

53

СИСТЕМА «ПРИРОДА – НАСЕЛЕННЯ – ГОСПОДАРСТВО»

Ключові категорії і поняття

техногенезетапи розвитку техногенезухімічні елементитехнофільністьзабруднення природного середовища

ВИСНОВКИ

1.Головними складовими техногенезу є технічний прогрес і економічне зростання. У ХХ ст. техногенез набув глобального характеру і якісно нових форм, що сприяє швидкому просторовому розширенню техносфери Землі.

2.Найбільш рельєфно етапи техногенезу відображають залучення в економіку відновних і невідновних енергетичних ресурсів і потужніших перетворювачів енергії.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Що таке техногенез?

2. Які складові техногенезу виділяють під час характеристики його геохімічного аспекту?

3. Яким поняттям об’єднується негативна дія техногенезу?

4. Що характеризує технофільність хімічного елемента?

5. Визначте відповідність видів енергетики доіндустріальній, індустріальній і постіндустральній епохам техногенезу.

6. *Порівняйте масштаби антропогенних (світовий видобуток і спалювання корисних копалин) і природних процесів (споживання рослинністю суходолу хімічних елементів, винос річковими водами), наведених у таблиці.

§ 14.

Технічний прогрес. Метою науково-технічного прогресу є збільшення обсягів виробництва, розширення асортименту продукції та її споживацьких якостей. Однак науково-технічний прогрес другої половини ХХ та початку ХХІ ст. і створені ним засоби виробництва загострили протиріччя між технікою, технологіями і природним середовищем. Сучасні технології не можуть задовольнити екологічні й естетичні вимоги, оскільки функціонують з використанням типових конструкцій і домінуючою економічною доцільністю.

Окремо взяті досягнення науки і техніки – це, незаперечно, прогрес у галузі знань і практиці. Проте чи стануть вони прогресом культури загалом і зокрема щодо стану природи? Науково-технічний прогрес є екологічно доцільним за таких умов, коли його досягнення перебувають у гармонії з природою.

А.О. Горєлов вважає, що для поєднання науково-технічного прогресу із соціально-природним необхідно дотримуватись трьох принципів впровадження науки і техніки:

існує, зазвичай, декілька варіантів перетворення природи, з яких належить вибрати найкращий, у тому числі з екологічної точки зору (принцип альтернативності);

усілякі новації, науково-технічні розробки мають проходити перевірку (експертизу) на екологічну безпеку і ризик негативного екологічного впливу (принцип перевірки);

54

55

СИСТЕМА «ПРИРОДА – НАСЕЛЕННЯ – ГОСПОДАРСТВО»

Аргументи і факти

Мал. 23. Зміни структури споживання паливно-енерге- тичних ресурсів у світі у ХХ ст.

Мал. 24. Індекс антропогенного навантаження на біосферу (не заштриховані стовпчики) і річна рента за користування біосферою (заштриховані стовпчики) великими країнами світу: 1 – світ загалом, 2 – країни колишнього СРСР, 3 – Франція, 4 – Китай, 5 – Італія, 6 – Індія, 7 – Велика Британія, 8 – Німеччина, 9 – США,

10 – Японія (за Т.А. Акімовою і В.В. Хаскіним, 2001)

Ключові категорії і поняття

науково-технічний прогрестехнікатехнологіяекономічний рістенергоспоживання

ВИСНОВКИ

1. Розвиток науково-технічного прогресу (НТП) на сучасному етапі віддзеркалює наукові, технічні та технологічні досягнення в окремих галузях господарства. Він сприяє росту технічної оснащеності світового виробництва, однак посилює його негативний вплив на природні процеси і компоненти.

2. Економічне зростання має характеризуватися не тільки підвищеними темпами росту, а і його доцільністю, екологічністю, виваженістю.

56

1.Чому науково-технічний прогрес у галузі науки і техніки є регресом у сфері охорони природи?

2.Яких принципів необхідно дотримуватися для поєднаного розвитку науково-технічного і соціально-економічного прогресів?

3.Доведіть тенденції зростання світового виробництва і споживання на конкретних фактах.

4.Охарактеризуйте основні риси економічного зростання і всесвітнього техногенезу.

5.Проаналізуйте і поясніть зміни структури споживання паливноенергетичних ресурсів світу в ХХ ст. (мал. 23).

6.*До яких висновків можна прийти в результаті поєднаного аналізу індексу антропогенного навантаження на біосферу і річної ренти за користування її ресурсами (мал. 24).

Техносфера, її склад.

§ 15. Роль техносфери на сучасному етапі розвитку суспільства і природи

Сутність і склад техносфери. Діяльність людської цивілізації привела до появи нової глобальної матеріальної системи (сфери) штучно створених об’єктів, яку іменують техносферою. Техносферу можна розглядати як частину ноосфери, трансформованої під впливом техногенної діяльності людини. У генетичній схемі геосфери Землі техносфера є наймолодшою її складовою частиною. Оскільки найстарша літосфера зародилася близько 4–5 млрд років тому, то вік техносфери становить усього 180–200 років. Нинішній етап розвитку техносфери охоплює індустріально-технічний прогрес розвитку людства (див. § 4).

Існують інші назви цієї частини геосфери, зокрема антропосфера. Техносферу визначають як планетарний простір, який перебуває під впливом інструментальної і технічної виробничої діяльності людей і зайнятий продуктами цієї діяльності. Оскільки техносфера і біосфера взаємопов’язані, то їхню сукупність називають екосферою (Л. Кол, 1958). Під екосферою розуміють сукупність усього живого на Землі разом з його оточенням і ресурсами.

Елементи техносфери простежуються на десятки і сотні тисяч кілометрів у навколоземному просторі за рахунок поширення радіохвиль, орбіт штучних супутників Землі та інших планет, в атмосфері постійно переміщуються тисячі літальних апаратів, на поверхні Землі поширені простори окультурених і штучно створених ландшафтів, населених пунктів, споруд, транспортних комунікацій; із земних надр видобува-

ються сотні мільярдів тонн корисних копалин, утворюються велетенські площі, зайняті промисловими та побутовими відходами; техногенними системами викидаються сотні мільярдів тонн газових, аерозольних, енергетичних викидів, скидаються десятки мільярдів тонн рідких стоків. Природна гідросфера, атмосфера, літосфера, біосфера насичені тисячами штучно створених об’єктів.

Тенденції змін довкілля. На основі розвитку сучасних екологічних і соціально-економічних ситуацій у світі В. Данилов-Данильян та інші

57

СИСТЕМА «ПРИРОДА – НАСЕЛЕННЯ – ГОСПОДАРСТВО»

вчені прогнозують такі тенденції змін довкілля під впливом техногенної діяльності на наступні 30 років:

зростання споживання первинної біологічної продукції на 80–85 % на суходолі;

прискорене збільшення концентрації СО2 і СН4 унаслідок знищення

біоти;значний приріст кількості парникових газів;

скорочення потужності озонового екрану на 1–2 % щороку;скорочення площ лісів зі швидкістю від 177 до 180 тис. км2/рік

(у тропіках до 9–11 млн км2 при одночасному скороченні площі лісів і в помірних широтах);

зростання площі пустель;посилення ерозії сільськогосподарських земель;

збільшення обсягів стічних вод і кількості забруднювачів;виснаження водних запасів суходолу;деградація і зникнення видів біоти;погіршення природних умов життя людей;збільшення кількості генетичних хвороб;зростання дефіциту харчових продуктів.

Аргументи і факти

У 1650 р. чисельність населення Землі становила близько 500 млн осіб; упродовж наступних 200 років вона збільшилась удвічі, ще раз удвічі зросла вже впродовж наступних 80 років, у 1975 році досягла 4 млрд осіб, в 1999 р. перевищила 6 млрд, у 2009 році склала близько 6,8 млрд осіб. Чисельність населення Землі нині вже така, що якби людей рівномірно розподілили на поверхні планети, то відстань між ними становила б лише 300 м. Щохвилини населення нашої планети збільшується на 172 людини. Це означає: щотижня до населення Землі додається 1,7 млн осіб – стільки, скільки тепер проживає у таких містах України, як Вінниця, Запоріжжя і Житомир взятих разом.

Нині під загрозою зникнення на Землі опинилося близько 30 тис. видів вищих судинних рослин і близько 150 тис. видів тварин. Щодня на планеті зникає декілька видів тварин, а щотижня мінімум один вид рослин.

Понад 6 млн га земель щороку деградують і перетворюються на пустелю.Кількість людей, які споживають забруднену воду, досягла 1,5 млрд осіб і про-

довжує зростати. Причинами дефіциту і нестачі прісних вод є надмірне водоспоживання (пересічний європеєць витрачає 500 л прісної води на добу, а центральноафриканець – 8 л); забруднення поверхневих і підземних вод; скорочення водності річок і запасів підземних вод. У 2100 році можуть бути вичерпані запаси прісної води.

Ключові категорії і поняття

техносфера ноосфера антропосфера екосфера

ВИСНОВКИ

1. Техносфера є наймолодшою геосферою Землі, однак її вплив на природні процеси і компоненти природи є наймасштабнішим і найнепередбачуванішим.

2. В результаті техногенного впливу на біосферу Землі простежуються несприятливі тенденції глобальних змін природних процесів і компонентів природи, які проявляються у порушенні теплового балансу, зміні ланок колообігу речовин, забрудненні природи, деградації її компонентів, формуванні антропогенних ландшафтів.

58

1.Що таке техносфера?

2.Чому техносферу вважають наймолодшою із земних сфер?

3.Як співвідносяться між собою поняття «техносфера» і «екосфера»?

4.Які тенденції змін довкілля відбуваються під впливом техногенної діяльності?

5.*Спрогнозуйте термін зникнення вологих екваторіальних лісів, якщо щороку їх знищують на площі близько 10 млн км2.

Ресурси техносфери – § 16. масштаби і межі споживання

Серед основних чинників, що визначають масштаби споживання ресурсів, можна відзначити розширення обсягів виробництва, зростання енергоспоживання, різке зростання чисельності населення Землі.

Світова промисловість нині виробляє у 7–100 разів більше товарів і видобуває у три-чотири рази більше корисних копалин, ніж 25–30 років тому. Водночас щорічно світова промисловість виробляє 2,1 млрд т твердих відходів, із яких 340 млн т є потенційно небезпечними. Щороку у світі синтезується близько 250 тис. нових хімічних сполук, десятки тисяч шкідливих речовин забруднюють атмосферу, воду і ґрунти. У водойми світу щороку скидається понад 500 млрд т промислових і побутових стоків, для нейтралізації і розбавлення яких використовується у десятки разів більше чистої води. Близько 130 млрд т корисних копалин щороку видобувається із земних надр. При цьому в корисну для людини продукцію використовується тільки 10 % мінеральних ресурсів.

Наприкінці ХХ ст. у світі щорічно видобувалось близько 3,2 млрд т вугілля, 3 млрд т нафти і близько 3 трлн м3 природного газу. Якщо першу половину ХХ ст. можна назвати «ерою вугілля», початок другої половини – «ерою нафти», то початок нового тисячоліття називають «ерою газу». Загальне споживання енергетичних ресурсів у світі складає близько 30 млрд т умовного палива. Якщо мінеральне паливо спалюватиметься й надалі такими темпами, то, за розрахунками спеціалістів, усі його запаси будуть вичерпані через 130 років.

Спалювання енергетичних ресурсів призводить до масштабних забруднень атмосфери. Тільки теплова енергетика сьогодні продукує близько 25 % промислових забруднень атмосфери.

У масштабних прогнозних розрахунках використовується умовна одиниця Q, що дорівнює 36 млрд т умовного палива. За даними спеціалістів, світові розвідані запаси вугілля становлять 18 Q, нафти 3 Q, газу 2 Q, урану 4 Q. Водночас запаси сонячної енергії оцінюються у 2000 Q.

За умов домінування стратегії сталого розвитку важливим є збалансоване використання природних ресурсів власної держави. Наша держава забезпечена вугіллям на 95 %, нафтою – на 8 %, природним газом – на 22 %. Дані таблиці (табл. 1) демонструють розрахункову забезпеченість України запасами мінеральних ресурсів. Дефіцитними для України є руди кольорових металів, а також нафта і газ.

59

СИСТЕМА «ПРИРОДА – НАСЕЛЕННЯ – ГОСПОДАРСТВО»

Враховуючи явно виражену сировинну спрямованість економіки України на початку ХХІ ст. і зростання частки сировинних галузей у продукції експорту, можна зробити висновок, що спостерігається невиважене і нераціональне використання мінерально-сировинної бази держави.

Енергоємність виробництва одиниці продукції в Україні у дев’ять разів більша, ніж у країнах Європи. Ресурсоємність виробництва одиниці продукції у декілька разів перевищує пересічний єпропейський показник.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 3

Оцінка ресурсозабезпеченості світового господарства

1.На основі аналізу статистичних джерел складіть перелік категорій

природних ресурсів, забезпеченість якими світового господарства є найменшою.

2.Аналізуючи структуру економіки України за 1990 та 1999 рр., з’ясуйте тенденції її трансформації (мал. 25).

Мал. 25. Структура економіки України за 1990, 1999 рр. (%)

60

* Гбіт = 109 біт, запас генетичної інформації обраховується шляхом відношення числа видів у біосфері на середню кількість інформації в геномі одного виду.

**Об’єм інформації довготривалої пам’яті однієї людини.

Порівняльний аналіз кількісних характеристик біосфери і техносфери дає можливість зробити наступні висновки:

людина контролює і в певній мірі використовує незначну частину біологічних видів у біосфері;

нетто-продукція техносфери у 1000 разів менша за нетто-продукцію біосфери;витрати води в техносфері тільки у шість разів менші, ніж в біосфері, однак

водомісткість продукції техносфери у 140 разів більша;ступінь замкнутості колообігу речовин у техносфері на порядок менший, ніж у

біосфері;швидкість прогресу цивілізації у ХХ ст. на вісім порядків більша, ніж швидкість

біологічної еволюції у біосфері.

61