СИРОВИНА

Сировина – це природні ресурси, які використовують у виробництві промислових продуктів. Вона є одним з основних компонентів технологічного процесу, який значною мірою визначає технологію виробництва, його економічність, якість продукту та екологічне навантаження на навколишнє природне середовище. У разі, коли вихідним матеріалом виробництва є сировина, яка вже зазнала промислової переробки, її називають напівфабрикатом. Як сировину використовують також відходи та побічні продукти інших виробництв.

За походженням сировину поділяють на мінеральну, рослинну і тваринну. Близько 70 % світової промислової продукції виробляють з мінеральних копалин, які видобувають з надр. За агрегатним станом розрізняють тверду (руда, вугілля), рідку (нафта, розсоли) і газоподібну (атмосферне повітря, природний газ) сировину. Мінеральну сировину, в свою чергу, поділяють на.рудну, нерудну і горючу (органічну). Рудною мінеральною сировиною називають гірські породи або мінеральні агрегати, які містять метали, що можуть бути економічно вилучені в технічно чистому вигляді. Домішки в рудах, які не використовують у виробництві для отримання продуктів, називають пустою породою.

Нерудною (неметалевою) називають усю неорганічну сировину, яку використовують у виробництві хімічних, будівельних та інших неметалічних матеріалів, але яка не є джерелом добування металів. Горюча мінеральна сировина, тобто органічні копалини – вугілля, торф, нафта, сланці тощо – використовується як енергетичне паливо і як хімічна сировина.

Мінеральні ресурси належать до невідновних і характеризуються рудним резервом, під яким розуміють мінеральний матеріал, придатний для розробки в даний час. Резерви поділяють на визначені, передбачувані і прогнозовані. Визначені – це резерви, обсяг яких обчислено на підставі геологічної розвідки. Передбачувані-резерви, обсяг яких визначено шляхом екстраполяції даних геологічної розвідки. Прогнозовані – резерви, кількісна оцінка яких ґрунтується на геологічному характері родовища.

Показником виснаження ресурсів є видобуток на душу населення, який розраховують шляхом ділення загальної кількості видобутих ресурсів на чисельність населення країни або світу (світові запаси). Світові витрати ресурсів розподілені нерівномірно і їх можна характеризувати індексом використання ресурсів (ІВР) – коефіцієнтом витрати резервів за рік. Використання більшості металів становить 0,4--6 %. Якщо ІВР якогось металу становить 5 %, то його запаси будуть виснажені протягом 100 : 5 = 20 років. Найбільшу тривалість «життя» серед металів мають залізо – 177, алюміній – понад 200 і титан понад 300 років, найменше – золото, олово, свинець – близько 20 років, срібло – 14 років.

За ІВР ресурси поділяють на групи:

1) ресурси з великою швидкістю виснаження – ІВР >1,7 % (золото, срібло, ртуть, олово, свинець, цинк, уран, мідь, стибій, вольфрам та ін.);

2) ресурси з малою швидкістю виснаження – ІВР <1,3 % (молібден, нікель, титан, залізо, манган, кобальт, хром, алюміній та ін.).

Запаси руд у багатих родовищах на верхніх горизонтах Землі майже вичерпані. Нині видобувають бідніші руди (з меншим вмістом металів, родовища яких залягають на більшій глибині і в складніших геологічних умовах).

Подовжити термін використання мінеральних ресурсів можна прискоренням пошуку нових родовищ, вдосконаленням технології видобутку руд, економічною та раціональною переробкою сировини, повторним використанням металів (переробка брухту) та пошуком замінників металів.

Балансові запаси залізних руд в Україні становлять 2 млрд т. Загальна кількість манганових руд – близько 2 млрд т, що становить 66 % світових запасів. На території країни є поклади хроміту, силікатів, уранових, нікелевих, титанових руд, ртуті, олова тощо. До нерудних належать родовища графіту – найбільші в Європі, фосфоритів, солей, доломітів, вогнетривких глин, пісків, кам’яних будматеріалів – граніту, мармуру, вапняку і крейди. В Україні зосереджені найбільші поклади каолінових глин для фарфоро-фаянсової та інших галузей промисловості.

Значним і поки що невикористаним резервом природних ресурсів є Світовий океан. Вже нині з морської води добувають калій, магній, бром, йод, кухонну сіль тощо. Геологи вважають, що в океанах більше, ніж на суші: мангану в – 1,5 раза, нікелю – в 3, кобальту – в ЗО разів. У США, Бразилії, Австралії та інших країнах з берегових моноцитових пісків добувають цирконій, титан і рідкісноземельні елементи. Розробляється технологія добування золота з морської води. У Червоному морі з розсолів починають добувати срібло. Біля островів Японії з морського дна видобувають вугілля й залізну руду.

Дно океану на досить значних площах покрите залізомангановими конкреціями, в яких міститься 25 % мангану, 10-15 % заліза та близько 30 % інших елементів: міді – 1,9 %, кобальту – 1,5 %, нікелю – 2 % тощо. Останнім часом в придонних осадах виявлено промислові запаси газогідратів. Світовий океан є великою коморою природних ресурсів рослинного й тваринного походження (водоростей, риби, молюсків, ракоподібних тощо).

ҐРУНТИ

Ґрунти належать до біокосного компонента біосфери і утворюють педосферу. За визначенням В. В. Докучаєва (засновника вчення про ґрунти), під ґрунтами розуміють органо-мінеральний продукт багаторічної спільної діяльності живих організмів, води, повітря, сонячного тепла та світла, що утворився з гірських порід. Залежно від кліматичних і геолого-географічних умов вони мають товщину від 15-25 см до 2-3 м. Основна маса організмів і мікроорганізмів літосфери зосереджена в ґрунтах на глибині не більше кількох метрів. Ґрунт забезпечує рослини поживними речовинами та водою. Він трансформує кліматичні фактори, відіграючи велику роль у колообігу речовин, води та вуглекислого газу. Ґрунт може підсилювати дію окремих абіотичних факторів (наприклад, зменшувати вплив атмосферної посухи за рахунок водоутримувальної здатності гумусу, руйнувати біологічно шкідливі токсичні речовини тощо).

Ґрунт, як елемент біосфери, покликаний забезпечити біологічне середовище для людини, тварин, рослин та інших організмів. Він має високу буферність та енергоємність, значний резерв механізмів самоочищення, які так важливі для підтримання збалансованої взаємодії ґрунтової біоти і людини. Тільки ґрунтом можуть бути забезпечені повноцінні умови для виробництва продуктів харчування і корму для тварин. Ґрунт перебуває и постійних обмінних взаємодіях з іншими елементами біосфери і залежить від їх стану. Він істотно впливає на прилеглі елементи біосфери та поверхневі й підземні води, атмосферне повітря тощо. Ґрунти перебувають під постійною дією клімату, флори і фауни та антропогенної діяльності. Ґрунт є середовищем існування багатьох комах.

У ґрунті можна виділити кілька основних горизонтів: гумусовий, в якому зосереджена основна маса органічної речовини (підстилка і перегнійний горизонт); ілювіальний, в якому накопичуються поживні речовини; материнська вивітрена гірська порода і незмінена материнська порода. Степові ґрунти містять до 12 тис. т гумусу на 1 га, а лісові – до 100 тис. т.

Процес переробки опаду рослин і решток тіл тварин називають гуміфікацією. У процесі гуміфікації мертвою органічною речовиною живляться детритофаги та редуценти (комахи, бактерії та гриби). Гумус запобігає вимиванню поживних речовин, поліпшує структуру ґрунту і забезпечує утримання вологи в своїй товщі. Одночасно з гуміфікацією відбувається процес мінералізації органічної речовини. В результаті цього процесу з органічних речовин виділяються йони фосфору, нітрогену, калію та інших мінеральних елементів, які є джерелом поживних біогенних речовин для рослин. Біогенні речовини поділяють на макроелементи (азот, фосфор, калій та ін.) та мікроелементи (манган, залізо, мідь, молібден, бор, кобальт та ін.).

Отже, гумус визначає родючість ґрунтів. Залежно від його вмісту розрізняють чорноземи, що містять 7-10 % гумусу, та підзолисті ґрунти з 2-3 % гумусу. Чорноземи є головним природним багатством країн. За співвідношенням у ґрунті піщаних і глинистих часточок їх поділяють на піщані, супіщані, суглинкові, глинисті та щебнисті. Ґрунтові пори заповнені водою й повітрям. Вода необхідна для кореневих систем рослин та ґрунтових тварин. Повітря є джерелом кисню для дихання. Склад ґрунтового повітря відрізняється від атмосферного підвищеним вмістом (до 26 %) вуглекислого газу, який виділяється під час дихання організмів, що знаходяться в ґрунті. Поступово вуглекислий газ виділяється з ґрунту (до 25 кг/га СО₂ за годину). Чим вища температура ґрунту, тим активніше він «дихає». Виділюваний активний вуглекислий газ є продуктом живлення для зелених рослин, особливо низькорослих. Вода та її розчини в ґрунті є ресурсом для живлення тварин і рослин. Крім того, вона транспортує мінеральні речовини в різні ділянки ґрунту.

Спостерігаються циклічні добові, сезонні та багаторічні коливання властивостей ґрунту. Змінюється вологість, вміст вуглекислого газу, концентрація мікро- та макроелементів, вміст гумусу. У різні сезони може навіть змінюватись тип ґрунту, наприклад, болотно-лучний трансформується в лучний. Проте порівняно з іншими компонентами екосистем ґрунт стабільніше зберігає свої властивості й структуру.

Таблиця 3.3. Структура земельного фонду України

Родючі ґрунти є важливим потенціалом для розвитку сільського господарства. В Україні найродючішими є чорноземи з вмістом гумусу 3- 7 % і товщиною гумусового шару 130-150 см. Вони займають понад 10 % території. Великі площі під сірими лісовими ґрунтами в Лісостеповій зоні та каштановими в Степу, що характеризуються високою якістю для сільськогосподарського виробництва.

Україна характеризується високим рівнем землезабезпечення. Земельний фонд її становить 60,3 млн га (табл. 3.3).

КЛІМАТ

Клімат – це статичний багаторічний режим погоди, який є однією з основних характеристик місцевості. Основні особливості клімату визначаються надходженням сонячної радіації, процесами циркуляції, характером підстилаючої поверхні. Впливають також широта й висота місцевості, наближення її до морського берега, рослинний покрив, наявність снігу та льоду, ступінь забруднення атмосфери. Ці фактори визначають широтну зональність клімату і сприяють формуванню місцевих різновидів (гірський, гумідний, арктичний, континентальний, морський, мусонний, субтропічний, тропічний, екваторіальний тощо). Клімат істотно впливає на водний режим, ґрунт, рослинний покрив та інші компоненти природи.

У змінах клімату виділяються циклічні процеси від 3-, 11-, 33-річного до вікового, а також спрямовані зміни. Циклічні процеси є проявом автоколивань, які виникають під впливом флуктуації сонячної радіації, прозорості атмосфери тощо.

Клімат України помірно континентальний. Південний берег Криму належить до субтропічного поясу. Сумарна сонячна радіація змінюється під 4022 на півночі до 5237 МДж/м² на півдні Криму. На її території переважають північно-західні повітряні переміщення. Впродовж року над територією країни відбувається в середньому 45 циклонів і 35 антициклонів. Найвищі середні температури спостерігаються в третій декаді липня (+20...25 °С), найнижчі – в третій декаді січня (-3...-10 °С). Кількість опадів становить від 1500 (ст. Турбат у Карпатах) до 300 мм/рік на Азово-Чорноморському узбережжі, близько 550-760 мм/рік – у Лісостепу.

Люди живуть в усіх кліматичних зонах. Проте в екстремальних умовах холодної Півночі чи спекотної екваторіальної Африки чисельність населення зменшується, що пояснюється більшими витратами сил і ресурсів. У зв’язку зі зменшенням енергоресурсів дехто з футурологів пророкує, що в майбутньому переважна частина населення Землі проживатиме в південних широтах з теплим кліматом. Тут менші витрати теплоти на опалення житла, не потрібен теплий одяг. Проте й середні широти з Помірним кліматом не залишаться безлюдними. З метою зменшення енерговитрат на опалення житло будуватимуть глибоко під землею. Це заощадить будівельні матеріали та енергію на обігрівання.