Основні техногенні забруднювачі й методи їх контролю

У світі широко використовується близько 60 тис. хімічних речовин, та пише кілька сотень із них досить повно досліджено. (З доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)).

Частина біосфери, охоплена впливом діяльності людини, її технічних засобів, об´єктів, які працюють або споруджуються, називається техносферою. Вона почала формуватись у XVIII—XIX ст. водночас із бурхливим розвитком науки та техніки й до другої половини XX ст. стала силою планетарного масштабу. Це пов´язано з активізацією діяльності людини й появою нових факторів негативного впливу на природу: розвиток атомної енергетики, розробка нових видів озброєнь, хімізація сільського господарства, подальший розвиток усіх видів транспорту, гірничодобувної, металургійної промисловості, машинобудування та освоєння космічного простору. В результахі збільшилося забруднення всіх компонентів довкілля — повітря, води, ґрунтів, продуктів харчування. В біосфері почалися процеси міграції речовин, спричинені виробничою діяльністю людини, утворився третій вид кругообігу речовин у природі (крім геологічного й біологічного) — технологічний. Виникла необхідність детально вивчати, класифікувати різні техногенні забруднення довкілля, передбачати їх, уміти запобігати їм, зменшувати, нейтралізувати, нарешті, боротися з наслідками різних негативних дій людини на природу. Це зумовило розвиток багатьох нових напрямів у сфері прикладної екології, які узагальнено називають «техноекологією».

Основні техногенні забруднювачі природного середовища — це різні гази, газоподібні речовини, аерозолі, пил, які викидаються в атмосферу об´єктами енергетики, промисловості й, радіоактивні, електромагнітні, магнітні й теплові випромінювання та поля, шуми й вібрації, «збагачені» шкідливими хімічними сполуками промислові стоки, комунальні й побутові відходи, хімічні речовини (передусім пестициди й мінеральні добрива), що у величезній кількості використовуються в сільському господарстві, нафтопродукти.

Сьогодні довкілля забруднюють більше ніж 7 тис. хімічних сполук, що виділяються в процесі промислового виробництва, багато з яких — токсичні, мутагенні й канцерогенні.

До найпоширеніших і найнебезпечніших забруднювачів повітря належать діоксид азоту, бензол, води — пестициди, нітрати (солі азотної кислоти), ґрунту — поліхлоровані дифеніли, соляна кислота. Кількість техногенних забруднювачів зараз величезна й, на жаль, продовжує зростати. Особливу небезпеку становлять важкі метали, які дедалі в більшій кількості нагромаджуються в ґрунті, воді й продуктах харчування.

Щорічно: в результаті згоряння палива в атмосферу планети викидається приблизно 22 млрд. т діоксиду вуглецю й 150 млн. т сірчистих сполук; світова промисловість скидає в річки понад 160 км3 шкідливих стоків; у ґрунти вноситься близько 500 млн. т мінеральних добрив і 4 млн. т пестицидів. За останні 50 років використання мінеральних добрив збільшилося в 45 разів, а отрутохімікатів — у 10 разів, і хоча врожайність при цьому підвищилася тільки на 15— 20 %, проте в багато разів зросла забрудненість природних вод, ґрунтів і продуктів харчування.

У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення довкілля класифікуються так:

– за походженням — механічні, хімічні, фізичні, біологічні; матеріальні, енергетичні;

– за тривалістю дії — стійкі, нестійкі, напівстійкі, середньої стійкості;

– за впливом на біоту — прямої й непрямої дії;

– за характером — навмисні (заплановані), супутні, аварійно-випадкові.

Механічні забруднювачі — це різні тверді частинки або предмети (викинуті як непотрібні, відпрацьовані, невикористані) на поверхні Землі, в ґрунтах, воді, в Космосі (пил, уламки машин та апаратів).

Хімічні забруднювачі — тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи та сполуки штучного походження, які надходять у біосферу й порушують природні процеси кругообігу речовин та енергії (особливо небезпечні — хімічна зброя).

Фізичні забруднення — це зміни теплових, електричних, електромагнітних, гравітаційних, світлових, радіаційних полів у природному середовищі, шуми, вібрації, які створює людина.

Біологічні забруднення — поява в природі в результаті діяльності людей нових різновидів живих організмів (наприклад, вірусу СНІДу), підвищення патогенності паразитів та збудників хвороб, а також спровоковане людиною катастрофічне розмноження окремих видів (наприклад, унаслідок необґрунтованої інтродукції, порушень карантину тощо).

До матеріальних належать різні атмосферні забруднення, стічні води, тверді відходи, до енергетичних — теплові викиди, шуми, вібрації, електромагнітні поля, ультразвукове, інфразвукове, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове, іонізуюче, електромагнітне випромінювання.

До стійких належать забруднювачі, які довго зберігаються в природі (пластмаси, поліетилени, деякі метали, скло, радіоактивні речовини з великим періодом напіврозпаду тощо).

Нестійкі забруднювачі швидко розкладаються, розчиняються, нейтралізуються в природному середовищі під впливом різних факторів і процесів.

Навмисні забруднення — це умисні (заборонені) протизаконні викиди й скиди шкідливих відходів виробництва у водні об´єкти, повітря й на земельні ділянки, цілеспрямоване знищення лісів, пасовиськ, перевилов риби, браконьєрство, утворення кар´єрів, неправильне використання земель, природних вод і т. д.

Супутні забруднення — це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери в окремих районах, регіонах планети в цілому в результаті діяльності людини (спустелювання, висихання боліт, зникнення малих річок, поява кислотних дощів, парникового ефекту, руйнування озонового шару).

Нижче наведено короткі характеристики найбільш поширених і небезпечних забруднювачів довкілля.

Оксид вуглецю (СО), або чадний газ, не має кольору й запаху, утворюється в результаті неповного згоряння кам´яного вугілля, природного газу, деревини, нафти, бензину. Якщо в повітрі міститься 1 % СО, то це вже негативно впливає на біоту, а 4 % для багатьох видів є летальною дозою. Один автомобіль викидає в повітря близько 3,65 кг СО за добу; щільність потоків автомобілів на основних магістралях Києва сягає 50—100 тис. машин за добу, щогодинний викид у повітря СО становить 1800—2000 кг.

Оксиди азоту, що в 10 разів небезпечніші для людини, ніж СО, викидаються в повітря переважно підприємствами, які виробляють азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, целулоїд, віскозний шовк, а також паливними агрегатами ТЕС і ТЕЦ, металургійними заводами й спричинюють утворення кислотних дощів. На територіях, що межують із основними автомагістралями Києва (10—30 км), концентрації NО2 в 10 — 30 разів перевищують гранично допустимі (ГДК), бензпіренів — у 3—10 разів.

Аміак (МН3), що застосовується для виробництва, зокрема азотної кислоти, подразнює дихальні шляхи людей і тварин.

Шкідливі вуглеводні (ароматичні, парафіни, нафтени, бензпірени) містяться у вихлопних газах автомобілів (недосконалість процесів згоряння бензину в циліндрах двигунів), картерних газах, випарах бензинів. Дуже шкідливі також сажа (оскільки добре адсорбує забруднювачі), ненасичені (олефінові) вуглеводні (етилен та інші), які становлять 35 % загальної кількості вуглеводневих викидів і є однією з причин утворення смогів — фотохімічних туманів у містах-гігантах. У вихлопних газах автомобілів міститься близько 200 шкідливих компонентів, найнебезпечніші з яких — бензпірени, оксиди азоту, сполуки свинцю та ртуті, альдегіди.

Діоксид сірки (SО2), або сірчистий газ, виділяється під час згоряння палива з домішкою сірки (вугілля, нафта), переробки сірчаних руд, горіння териконів, виплавляння металів.

Триоксид сірки (SО3), або сірчаний ангідрид, утворюється внаслідок окиснення SО2 в атмосфері під час фотохімічних і каталітичних реакцій і є аерозолем або розчином сірчаної кислоти в дощовій воді, яка підкислює ґрунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, спричинює загострення захворювань легень і дихальних шляхів. Нагромаджується в районах хімічної, нафтової й металургійної промисловості, ТЕЦ, цементних і коксохімічних заводів. Украй шкідливий також і для рослин, оскільки легко засвоюється ними й порушує процеси обміну речовин і розвитку.

Сірководень (Н2S) і сірковуглець (СS2) викидаються в повітря окремо й разом з іншими сірчистими сполуками, але в менших кількостях, ніж SО2, підприємствами, які виробляють штучне волокно, цукор, а також нафтопереробними й коксохімічними заводами. Характерна ознака цих забруднювачів — різкий, неприємний, подразнювальний запах. Мають високу токсичність (у 100 разів токсичніші, ніж SО2). В атмосфері Н2S повільно окиснюється до SО3. Потрапляє в атмосферу також у районах діяльності вулканів. Крім того, в природних умовах сірководень — це кінцевий продукт сульфатредукуючих бактерій — на дні боліт і річок, озер, морів і навіть у каналізаційних системах.

Сполуки хлору з іншими елементами концентруються навколо хімічних заводів, які виробляють соляну кислоту, пестициди, цемент, суперфосфат, оцет, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду, органічні барвники тощо. В атмосфері містяться у вигляді молекулярного хлору й хлористого водню.

Сполуки фтору з іншими елементами нагромаджуються в районах виробництва алюмінію, емалі, скла, кераміки, фарфору, сталі, фосфорних добрив. У повітрі вони містяться у вигляді фтористого водню (НР) або пилуватого флюориту (СаР2). Сполуки фтору надзвичайно токсичні, до них дуже чутливі комахи. Фтор нагромаджується в рослинах, а через рослинний корм — в організмі тварин.

Свинець (РЬ) — токсичний метал, який міститься у вихлопних газах автомобілів, свинцевих фарбах, матеріалах покриттів, ізоляцій електрокабелів і водопроводів, різних прокладок та ін.

В організмі людини міститься в середньому близько 120 мг свинцю, який розподілений по всіх органах, тканинах, кістках. Із кісток він виводиться дуже повільно (десятки років)! Органічні сполуки свинцю надходять в організм людини крізь шкіру, слизові оболонки, з водою та їжею, а неорганічні — дихальними шляхами. Сьогодні житель великого міста щодня вдихає близько 20 м3 повітря з вихлопними газами, до компонентів яких належить свинець, отримує його з їжею (до 45 мкг), і в організмі затримується до 16 мкг свинцю, котрий проникає в кров і розподіляється в кістках (до 90 %), печінці й нирках. Іноді загальна кількість свинцю в організмі городянина становить 0,5 г і більше, тоді як його ГДК в крові — 50—100 мкг/100 мл.

Кадмій (Сd) — одна з найотруйніших речовин. Його ГДК — 0,001 мг/л.

Так, у 1956 р. в Японії тяжке захворювання кісток, відоме як ітай-ітай, було викликане хронічним отруєнням людей кадмієм, що містився в рисі. Цей рис вирощувався неподалік гірничодобувного комбінату, який сильно забруднював околиці відходами з умістом кадмію. В організм японців, котрі мешкали поблизу, щодня потрапляло до 600 мкг цієї отрути!

За даними Всесвітньої організації охорони здоров´я (ВООЗ), у наш час у США щодоби в організм дорослої людини потрапляє майже 50—60 мкг кадмію, у Швеції — 15—20, в Японії — до 80 мкг. Рятує лише те, що основна маса кадмію виводиться з організму дуже швидко, а залишається всього близько 2 мкг (за добу). Підвищений уміст кадмію спостерігається в морських фосфоритах, морських рослинах і кістках риб, у деяких поліметалічних рудах. Нагромаджується він у золі під час спалювання сміття на звалищах.

Ртуть (Нg) — високотоксична речовина, особливо ртутьорганічні сполуки — метилртуть, етилртуть та ін. В довкілля потрапляє з відпрацьованих люмінесцентних ламп, батарейок тощо.

«Нові» забруднювачі, винайдені людиною, яких природа раніше не знала й не мала часу підготувати до них екосистеми, за своєю фізико-хімічною структурою чужі всьому живому й не можуть перероблятися, втягуватися в обмінні процеси. До таких небезпечних забруднювачів належать поліхлорбіфеніли (ПХБ), полібромні біфеніли (ПББ), поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — їх виробляють понад 600 видів, нітрозоаміни, вінілхлориди (містяться в різних плівках, поліетиленових упаковках, пакетах, трубах), майже всі синтетичні пральні порошки. Більшість із цих речовин є канцерогенними, вони впливають на генетичний апарат людей. Прихований період хвороб (а це дуже небезпечно!) від отруєння такими речовинами становить 10—15 років/

Якщо не вжити термінових заходів до зменшення забруднень довкілля, то, за розрахунками спеціалістів, через 50 років, зважаючи на зростання виробництва, вміст оксиду заліза в ґрунтах і водах планети подвоїться, сполук цинку й свинцю збільшиться в 10 разів, ртуті, кадмію, стронцію — в 100, арсену (миш´яку) — в 250 разів!

Важливо наголосити: за сучасних умов атмосферне повітря, води, ґрунти водночас забруднюються кількома шкідливими речовинами. Кожна з них, узята окремо, може мати концентрацію, меншу за ГДК (тобто не становить небезпеку для здоров´я), але сукупна дія всіх забруднювачів дає сильний негативний ефект, як і в разі, коли набагато перевищується ГДК якого-небудь токсиканта. Це явище називають ефектом підсумовування дії шкідливих речовин, або синергічним ефектом. Прикладом може бути сукупна сильна негативна дія діоксиду сірки й сірководню, ацетону й фенолу, ацетальдегіду й вінілацетату, діоксиду азоту й формальдегіду, сірчистого газу й діоксиду азоту, суміші сильних кислот (НС1, Н2SO4, Н2PO3), метанолу й етанолу, «помірної» радіації й деяких важких металів, радіації й пестицидів, радіації й шуму.

Методи визначення якості та обсягів забруднень. Для з´ясування, ступеня забруднення довкілля та впливу того чи іншого забруднювача (полютанта, токсиканта) на біоту й здоров´я людини, оцінки шкідливості забруднювачів і міри їхньої небезпечності, проведення екологічних експертиз довкілля в межах районів, регіонів чи окремих об´єктів Сьогодні в усьому світі використовують такі поняття, як гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин, гранично допустимі викиди (ГДВ) і скиди (ГДС), гранично допустимі екологічні навантаження (ГДЕН), ступінь екологічної витривалості ландшафту (СЕВЛ), максимально допустимий рівень забруднення (МДРЗ), кризова екологічна ситуація (КЕС), санітарно-захисні зони (СЗЗ) та ін.

Гранично допустимі концентрації визначаються головними санітарними інспекціями в законодавчому порядку або рекомендуються відповідними установами, комісіями на підставі результатів складних комплексних наукових досліджень, лабораторних експериментів, а також відомостей, добутих під час і після різних аварій і катастроф на виробництвах, воєн, стихійних лих, із використанням матеріалів тривалих медичних спостережень на шкідливих підприємствах.

Використовують два нормативи ГДК шкідливих речовин:

1) максимальна разова доза, яка не викликає рефлекторних реакцій у людини;

2) середньодобова ГДК — максимальна доза, що не шкідлива для людини в разі тривалої (впродовж місяців, років) дії.

За даними ВООЗ, у чистому й здоровому довкіллі продуктивність праці підвищується на 10—15 %. Людині, яка перебуває в зеленій зоні, для відновлення сил після важкого робочого дня потрібно на 60 % менше часу, ніж в індустріальному місті.

В Україні стан довкілля контролюється кількома відомствами. Основний контроль здійснюється Міністерством екології і природних ресурсів, Міністерством охорони здоров´я, санітарно-епідеміологічними службами, гідрометслужбою та їхніми відділами в областях і районах, а додатковий контроль — службами комунального господарства, рибнагляду, геології та охорони надр, товариствами охорони природи, «зеленими» організаціями.

В основу нормування всіх забруднювачів покладено визначення ГДК у різних середовищах. У нормативних документах різних країн ГДК забруднювачів у воді, повітрі й фунтах, на жаль, часто відрізняються, хоча й неістотно (за рідкісним винятком, наприклад, норми вмісту діоксинів).

ГДК полютанта — це такий його вміст у природному середовищі, за якого не знижується працездатність і не погіршується самопочуття людей, не завдається шкода їхньому здоров´ю в разі постійних контактів, а також відсутні небажані негативні наслідки для нащадків.

Визначаючи ГДК, ураховують не лише ступінь впливу полютанта на здоров´я людей, а й також його дію на свійських і диких тварин, рослини, гриби, мікроорганізми й природні угруповання в цілому.

Новітні дослідження свідчать, що нижніх безпечних меж впливу канцерогенів та іонізуючої радіації немає. Будь-які дози, що перевищують звичайний природний фон, шкідливі.

За наявності в повітрі або воді кількох забруднювачів їхня сукупна концентрація має не перевищувати одиницю (1).

Для визначення максимальної разової ГДК використовують різні високочутливі тести, за допомогою яких виявляють мінімальні впливи забруднювачів на здоров´я людини в разі короткочасних контактів (вимірювання біопотенціалів головного мозку, реакції ока тощо). Для з´ясування наслідків тривалих впливів полютантів проводять експерименти на тваринах, використовують дані спостережень під час епідемій, аварій, додаючи до певного граничного значення коефіцієнт запасу, який знижує ГДК ще в кілька разів.

Для різних середовищ значення ГДК одних і тих самих токсикантів різні, як і максимальні разові та середньодобові ГДК одних і тих самих забруднювачів.

На сьогодні визначено близько 3 тис. ГДК для забруднювачів води (близько 1500), повітря (близько 1000) і ґрунтів (близько 300), що найчастіше трапляються в оточенні людини, хоча необхідно знати принаймні 20 тис. ГДК різних забруднювачів, які виробляє людина й які негативно впливають на її здоров´я та існування.

Якщо жабу кинути в посудину з гарячою водою, вона намагатиметься виплигнути звідти різким стрибком. Та коли посадити жабу в посудину з холодною водою й повільно її нагрівати, жаба загине, не помітивши поступового зростання температури... Як би й нам не опинитися в становищі жаби, що не помітила перегріву. (О. В. Яблоков).

Для всіх об´єктів, що забруднюють атмосферу, обчислюють і внормовують гранично допустимі викиди, тобто кількість шкідливих речовин, яка не має бути перевищеною під час викидів у повітря за одиницю часу, аби концентрація забруднювачів повітря навколо об´єкта (на межі санітарної зони) не перевершувала встановленої ГДК. Для того щоб, за законом про охорону довкілля, контролювати якість димогазових викидів різних підприємств і об´єктів, здійснюються обов´язкова інвентаризація всіх джерел забруднення атмосфери, їх екологічна паспортизація й періодична екологічна експертиза. Перевіряється відповідність затвердженим екологічним стандартам розмірів санітарно-захисних зон (їх п´ять класів — завширшки від 5—50 до 1000 м і більше, залежно від ступеня небезпечності токсикантів, які викидаються підприємством), їхнього стану, стану очисних установок, ефективності їхньої роботи тощо.

Оцінюючи екологічні ситуації при складанні екологічних карт, використовують такі поняття, як екологічне навантаження, рівень техногенного навантаження.

Розрізняють кілька видів екологічних ситуацій: критичні (кризові), складні, помірної складності, близькі до нормальних (початково негативні) та нормальні (умовно нормальні).

Наприклад, кризові екологічні ситуації склалися в 30-кілометровій зоні навколо Чорнобильської АЕС, в Аральському та Азовському морях, містах Нижній Тагіл, Ангарськ, Кемерово,

Єреван, Донецьк, Дніпродзержинськ, Лисичанськ, Луганськ. У складних екологічних ситуаціях перебувають Москва, Київ, Ялта, Одеса, Кривий Ріг, Нікополь, більшість обласних центрів України та ін.

Близькі до нормальних екологічні ситуації складаються в районах, де концентрація промисловості й населення на 1 км2 ландшафту найменша, а природні ресурси вичерпані на 40—50 % (Карпати, Полісся).

Ш Контроль шумових, вібраційних та електромагнітних забруднень. Під шумом розуміють усі неприємні й небажані звуки та їх поєднання, які заважають нормально працювати, сприймати необхідні звукові сигнали, відпочивати. Шум — одна з форм фізичного (хвильового) забруднення природного середовища. Адаптація до нього практично неможлива. Шумове забруднення підлягає обов´язковому жорсткому контролю.

Звукові хвилі, або звук, — це механічні коливання, які поширюються у твердих, рідких і газоподібних середовищах. До найважливіших фізичних характеристик звуку належать: швидкість, звуковий тиск, інтенсивність звуку та його спектральний склад. У зв´язку зі слуховими відчуттями, що викликаються чутними звуками, користуються такими характеристиками, як гучність звуку, його висота й тембр.

Інтенсивність, або сила, звуку визначається зміною звукового тиску в навколишньому повітряному середовищі (це енергетична характеристика), а гучність звуку, тобто міра сили слухового відчуття, залежить також і від частоти звуку. Звуковий діапазон частоти, який сприймає вухо людини, становить 16 Гц—20 кГц (чутний звук). Звукові коливання з частотою, нижчою за 16— 20 Гц, називають інфразвуковими, вищою за 20 кГц — ультразвуковими.

Спектр — це складові звуку, прості гармоніки коливань, які мають певну частоту, фазу та амплітуду.

Рівень звукового тиску виражає сукупний тиск складних звуків, а октавні слухові рівні визначають частину різних частотних смуг спектра.

Для визначення рівня звукового тиску розроблено логарифмічну шкалу, кожен ступінь якої відповідає зміні інтенсивності шуму в десять разів і називається белом (Б) на честь винахідника телефону американського вченого А. Белла. На практиці використовують зручнішу одиницю — децибел (дБ), яка в десять разів менша від бела. Для вимірювання інтенсивності шуму розроблено спеціальні прилади — шумоміри.

Збільшення якоїсь частоти вдвоє сприймається нами як підвищення тону звуку на певну величину (октаву). Звичайна розмова між людьми ведеться в межах частот 250 Гц—10 кГц та інтенсивності звуку приблизно 30—60 дБ.

Як і для хімічних забруднювачів, установлено нормативи шумів. Допустимим вважається такий шум, тривала дія якого не спричинює зниження гостроти сприйняття звуку й забезпечує задовільну розпізнаваність мови на відстані 1,5 м від того, хто говорить. Допустимі межі в різних мовах становлять 45-85 дБ.

Унормовано також шумові характеристики місць перебування людей. Наприклад, рекомендуються такі діапазони звукового тиску всередині приміщень: для сну, відпочинку — 30—45 дБ; для розумової праці — 45—55; для лабораторних досліджень, роботи з персональним комп´ютером — 50—65; для виробничих цехів, магазинів, гаражів — 56—70 дБ.

Шум тим небезпечніший, чим вища тональність звуків. Так, низькочастотні шуми навіть до 100 дБ особливої шкоди органові слуху не завдають, а високочастотні стають небезпечними вже за рівня 75—80 дБ.

Останнім часом проблемі шуму надають великої ваги. Є багато способів боротьби з ним: використання шумопоглинальних екранів, фільтрів, матеріалів, зміна технології виробництва, запровадження безшумних механізмів і деталей, зміна режиму, динаміки та особливостей транспортних потоків у містах.

Вібрації — це механічні коливання, що виникають під час роботи різних технічних пристроїв, вузлів, агрегатів. У техніці розрізняють корисну й шкідливу вібрації. Корисна вібрація збуджується навмисне спеціальними вібраційними машинами й використовується, наприклад, під час укладання бетону, трамбування, штампування й т. д. Шкідлива вібрація виникає спонтанно, під час циклічної роботи будь-яких механізмів.

Значення вібрацій як фактора забруднення природного середовища залежить від їхньої потужності й частоти. Слабкі вібрації помітної шкоди біоті й довкіллю не завдають. Навпаки, в деяких випадках вони стимулюють розвиток рослин і тварин, використовуються в медицині (наприклад, під час масажу). Сильні вібрації, як шкідливі, так і корисні, з технічного погляду, негативно впливають на довкілля й біоту, в тому числі й на людину.

Електромагнітні поля.

Інтенсивний розвиток електроніки й радіотехніки призвів до забруднення природного середовища електромагнітними випромінюваннями. Головне їхнє джерело — радіо-, телевізійні й радіолокаційні станції та центри, високовольтні лінії електропередач і підстанції, електротранспорт, телевізори й комп´ютери (особливо — телевізійні зали, студії, комп´ютерні центри, де зосереджено багато цієї техніки).

Останніми роками в країнах, де дуже широко використовується теле- й комп´ютерна техніка, помітно зросла захворюваність осіб, які протягом тривалого часу працювали з нею. Тому переглядаються й стають жорсткішими нормативи режиму роботи, застосовуються спеціальні захисні екрани, сітки тощо. Та, незважаючи на це, виявляється дедалі більше даних про різні негативні дії комп´ютерів на здоров´я людини, які необхідно вивчати, нормувати і обов´язково враховувати в майбутньому. Зокрема, персональні ЕОМ і відеотермінали — це джерела м´якого рентгенівського, ультрафіолетового, інфрачервоного, електромагнітного випромінювань. Крім того, ЕОМ — джерело утворення магнітних полів і, в разі тривалої роботи, — значної іонізації повітря.

II Екологічний моніторинг. У зв´язку зі збільшенням негативного впливу на довкілля всіх видів людської діяльності останніми роками виникла потреба в організації періодичних і безперервних довгострокових спостережень, оцінках становища в цілому. Контролюються екологічні умови як навколо окремих об´єктів-забруднювачів, так і в межах районів, регіонів, континентів, усієї планети. Склалася ціла система таких досліджень, спостережень і операцій, яку назвали екологічним моніторингом.

Основна мета моніторингу — об´єктивна оцінка стану довкілля, його складових у межах досліджуваних територій, аби залежно від цієї оцінки приймати правильні рішення щодо охорони природи, раціонального використання її ресурсів.

У 1975 р. під егідою ООН створено глобальну систему моніторингу.

Найважливіші питання екологічного моніторингу:

– за чим спостерігати (за якими об´єктами, геосистемами, екоситемами, елементами геосфер або техносфери)?

– як спостерігати (які метоли, масштаби спостережень, засоби)?

– коли спостерігати (які природні чи техногенні цикли, ритми, явища відслідковувати, в які періоди доби, місяця, року)?

– які основні екологічні параметри фіксувати (які типи забруднювачів, їх концентрації в повітрі, воді, ґрунті)?

– які висновки щодо поліпшення екологічної ситуації можна зробити ?

Сьогодні під екологічним моніторингом (від лат. топііог — що попереджає, остерігає) розуміють систему спостережень, оцінки й контролю стану довкілля для вироблення заходів на його захист, раціональне використання природних ресурсів, передбачення критичних екологічних ситуацій та запобігання їм, прогнозування масштабів можливих змін.

Організація, нагромадження, обробка й поширення даних моніторингу мають забезпечити необхідною інформацією для розв´язання управлінських задач на різних рівнях — від окремого об´єкта (хімічного заводу, тваринницької ферми, аеродрому й т. д.) до великого регіону чи всієї планети, бо всі три рівні пов´язані між собою.

Дані екологічного моніторингу стають ефективним інструментом охорони природи лише в тому разі, якщо вони доступні широким масам населення завдяки засобам масової інформації (це підтверджує досвід Німеччини, США, Швеції, Японії, Норвегії та інших країн).

Дані моніторингу мають допомагати в пошуку шляхів оптимізації взаємин людини й природи.

На локальному рівні — це стеження за конкретними об´єктами, їхнім ресурсо- та енергоспоживанням, складом та обсягами забруднень довкілля, контроль за дотриманням законів про охорону природи, станом звалищ, зберіганням мінеральних добрив і отрутохімікатів, забороненими (таємними) викидами й скидами відходів.

На регіональному рівні (басейни великих річок, водосховищ, географічні або економічні райони чи регіони) — це виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин (повітряні, водні), з´ясування обсягів токсикантів, що мігрують, головних джерел забруднення середовища в регіоні, вибір постійних станцій екологічного контролю, визначення першорядних екологічних завдань, складання регіональних планів охорони природи.

На глобальному рівні — це спостереження за станом озонового шару, розвитком парникового ефекту, формуванням і випаданням кислотних дощів, станом гідросфери планети (особливо в разі аварій на морях та океанах), лісовими пожежами, утворенням і рухом ураганів, піщаних бур та інших стихійних і техногенних катастрофічних явищ глобального масштабу.

Станції стеження розміщуються в екологічно чистих районах.

Спостереження за станом довкілля можуть бути наземними (за безпосереднього контакту) й за допомогою літаків, гелікоптерів, супутників, космічних кораблів, метеорологічних ракет. Вони можуть відрізнятися завданнями, методиками, обсягом робіт, мати хімічний, фізичний, біологічний, комплексний характер, бути геологічними, географічними, медичними й т. д.

Нині виконуються всі види екологічного моніторингу на всіх рівнях у всьому світі. Міжнародне співробітництво допомагає здійснювати глобальний екологічний моніторинг, а його дані опрацьовуються в спеціальних міжнародних центрах і передаються для вивчення та ухвалення рішень у спеціальні екологічні міжнародні організації при ООН, урядам найбільших країн світу.

З 1991 р. в межах України виконується програма системного екологічного моніторингу (СЕМ «Україна»), в якій беруть участь близько 30 різних організацій нашої держави, в тому числі інститути Національної академії наук України, Міністерство екології і природних ресурсів України, Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків чорнобильської катастрофи, Міністерство охорони здоров´я та ін.

Енергетика

Альтернатива нестримному нарощуванню енергетичних біцепсів існує. Вона полягає в підвищенні енергоефективності: краще менше, та краще. А. Шейндлін, російський академік, енергетик).

Розвиток людської цивілізації базується на енергетиці. Від стану паливно-енергетичного комплексу залежать темпи науково-технічного прогресу й виробництва, а отже, життєвий рівень людей. Як уже зазначалося, темпи зростання виробництва енергії у світі сьогодні є вищими за темпи приросту населення, що зумовлюється індустріалізацією, збільшенням енергозатрат на одиницю продукції в сільському господарстві, в гірничорудній промисловості й т. д.

Джерела енергії, які використовує людство, поділяються на відновлювані — енергія Сонця, вітру, морських припливів, гідроенергія річок, внутрішнього тепла Землі — й невідновлювані — викопне мінеральне паливо та ядерна енергія. Перші не порушують теплового балансу Землі, оскільки під час їх використання відбувається лише перетворення одних видів енергії на інші (скажімо, енергія Сонця перетворюється спочатку на електроенергію й тільки потім переходить у тепло). Зате використання других спричинює додаткове нагрівання атмосфери й гідросфери. Це небезпечно, бо може призвести до зміни рівня води у Світовому океані, що, своєю чергою, змінить співвідношення площі суші й водного дзеркала, вплине на клімат Землі, на тваринний і рослинний світ (див. гл. 3).

Отже, є теплова межа, яку людство не повинне переступати, інакше це матиме для нього катастрофічні наслідки. За розрахунками вчених, небезпечної межі буде досягнуто в разі використання невідновлюваних джерел енергії в кількості, яка перевищить 0,1 % потужності потоку сонячної енергії, що надходить на Землю, тобто більш як 100 млрд. кВт. Сьогодні на базі невідновлюваних джерел виробляється енергії в 10 разів менше за гранично допустиму кількість. Якщо темпи збільшення виробництва енергії запишаються такими самими, то теплової межі буде досягнуто приблизно в середині XXI ст. А людство ще й нарощує темпи, і нині 70 % усієї енергії воно отримує за рахунок спалювання вугілля, нафти й газу плюс 7 % — за рахунок роботи атомних електростанцій.

В енергетичних розрахунках застосовується спеціальна одиниця — вироблена маса палива (умовного): 1 т умовного палива еквівалентна 1 т кам´яного вугілля, або 2,5 т бурого вугілля, або 0,7 т нафти, або 770—850 м природного газу (залежно від його складу й відповідно до теплоти згоряння). Теплота згоряння 1 кг умовного палива дорівнює 29,3 ГДж.

У масштабних прогнозних розрахунках використовується також умовна одиниця 0, що дорівнює 36 млрд. т умовного палива. За даними геологів, світові розвідані запаси вугілля становлять 17,7, нафти — 30, газу – 20, урану — 3,7.

Якщо мінеральне паливо й далі спалюватиметься сьогоднішніми темпами, то, за розрахунками, всі його запаси будуть вичерпані через 130 років.

Необхідно наголосити, що спалювання мінеральної сировини — вкрай нераціональний спосіб використання природних ресурсів. Нафта, наприклад, — дуже цінна сировина для хімічного синтезу (сьогодні з неї отримують безліч потрібних матеріалів — синтетичні тканини й каучук, пластмаси, добрива, фарби й тисячі інших). Ще видатний російський хімік Д. І. Менделєєв з обуренням говорив: «Нафта — не паливо, топити можна й асигнаціями!»

Крім вуглеводневого палива й урану, в природі є ще одне невідновлюване джерело енергії. Це дейтерій, або важкий водень, — потенційне паливо для термоядерних електростанцій майбутнього. Запаси його у Світовому океані оцінюються в 19000.

Запаси енергії відновлюваних джерел становлять: вітру — 0,40, морських припливів і хвиль — 0,2—0,30, внутрішнього тепла Землі — 0,20, сонячного випромінювання — 20000.

Паливна проблема — одна з найзлободенніших для незалежної України. За даними вчених, наша держава забезпечена власним вугіллям на 95 %, нафтою — на 8 % і природним газом — на 22 %.

Вплив на довкілля ТЕС.

Виробництво електроенергії на ТЕС супроводжується виділенням великої кількості теплоти, тому такі станції, як правило, будуються поблизу міст і промислових центрів для використання (утилізації) цієї теплоти. Зважаючи на обмеженість світових запасів мінерального палива, вчені й технологи продовжують працювати над поліпшенням параметрів енергоблоків, підвищенням їхніх коефіцієнтів корисної дії (ККД), що забезпечує ощадливіше витрачання палива. Так, істотну економію палива дає збільшення одиничної потужності енергоблоків. Сьогодні на ТЕС установлюються енергоблоки потужністю 1000—1200 МВт. Сучасна технологія дає змогу підвищити цю потужність до 3000 МВт, що заощадить кілька процентів палива. Подальше зростання потужності блоків (до 5000 МВт) можливе в разі запровадження так званих кріогенних генераторів, які охолоджуються зрідженим гелієм.

Знизити питому витрату палива вдається також підвищенням ККД генераторів ТЕС. Нині максимальне значення ККД становить близько 40 %, але в принципі його можна збільшити до 60 % за рахунок упровадження перспективних магнітогідродинамічних (МГД) генераторів, дослідні зразки яких сьогодні випробовуються в ряді країн.

Спалювання мінерального палива супроводжується сильними забрудненнями довкілля. Розглянемо головні з них.

Забруднення атмосфери газовими й пиловими викидами.

Під час спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також у двигунах внутрішнього згоряння виділяється вуглекислий газ, концентрація якого в атмосфері збільшується приблизно на 0,25 % за рік. Це спричинює розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту (див. гл. 3). З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидаються також оксиди сірки й азоту, внаслідок чого випадають кислотні дощі (див. гл. 3). Атмосфера забруднюється й дрібними твердими частинками золи, шлаку, не повністю згорілого палива (сажа) (табл. 4. 1.).

Для зменшення шкоди від цих забруднень вдаються до таких технологічних заходів:

– вугілля перед його спалюванням у топках ТЕС очищають від сполук сірки;

–вловлюють із диму ТЕС оксиди сірки й азоту, пропускаючи його крізь спеціальні поглиначі;

– частинки золи й сажі вловлюють за допомогою установок типу «Циклон» та іншими способами;

– для зменшення токсичності вихлопних газів автомобілів застосовують регулювання двигунів, переходять на «екологічно чисті» марки палива, встановлюють на автомобілях спеціальні каталізатори, що допалюють чадний газ до вуглекислого, і т. д.

Радіоактивне забруднення. У викопному вугіллі й пустих породах містяться домішки природних радіоактивних елементів (урану, торію та ін.). Після спалювання вугілля ці елементи концентруються в частинках золи, яка виявляється більш радіоактивною, ніж вихідне вугілля й пусті породи (сланці тощо). Таким чином відбувається радіоактивне забруднення атмосфери й земної поверхні. Щоправда, воно не настільки небезпечне, як радіоактивне забруднення від АЕС (див. нижче), оскільки у вугіллі й вугільних породах містяться радіоактивні ізотопи, що існують у біосфері впродовж мільярдів років, і до них живий світ пристосувався. Більшість рослин і тварин не нагромаджують ці ізотопи у своєму організмі, на відміну від штучних радіонуклідів, які викидаються АЕС. Розроблені методи очищення відхідних газів ТЕС від частинок золи дають змогу зменшити це забруднення в 100—200 разів і звести його в такий спосіб майже до фонового рівня.

Забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар´єрами.

Після спалювання в топках ТЕС вугілля залишається багато твердих відходів (шлаку, золи). Вони забирають великі площі землі, забруднюють підземні й поверхневі води шкідливими речовинами. Ще більші ділянки землі порушуються величезними вугільними кар´єрами. Так, шлакові відвали й терикони пустих порід лише в Донбасі займають площу понад 50 тис. га, і вона дедалі збільшується.

Зменшення шкоди від такого забруднення досягається утилізацією (корисним використанням) шлаків і пустих порід, з яких виготовляють будівельні матеріали, засипають ними яри, болота й кар´єри під час рекультивації. Ефективними є й економічні санкції, зокрема введення високої платні за порушення земель, особливо родючих. Завдяки цим обмеженням у більшості західних країн відмовилися від кар´єрного способу видобування корисних копалин у сільськогосподарських районах, оскільки платня за землю виявляється вищою, ніж та вигода, яку може дати відкритий спосіб розробки родовища порівняно з шахтним. В Україні питання про відведення сільськогосподарських земель під будівництво великого кар´єру або ТЕС вирішує найвищий законодавчий орган країни — Верховна Рада.

Вплив на довкілля АЕС.

За даними Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ), у 26 країнах світу експлуатується 416 ядерних енергоблоків, які виробляють близько 16 % усієї електроенергії. Деякі країни основну ставку зробили саме на АЕС. Наприклад, у Франції АЕС виробляють більш як 70 % електроенергії. Але інші країни (Швеція, Данія, Австрія, Філіппіни) заявили про свій намір цілком відмовитися від АЕС і демонтував ти ядерні блоки, які працюють там. Палкі суперечки особливо посилилися після катастрофи на Чорнобильській АЕС у 1986 р. Одні вчені, енергетики й політичні діячі обстоюють думку, що без атомної енергетики людство не зможе обійтися, і слід лише зробити все можливе, щоб звести ризик аварії на АЕС до мінімуму. Як доказ на користь атомної енергетики наводяться дані про те, що АЕС використовують мало «палива» порівняно з ТЕС (добова витрата мазуту на тепловій електростанції потужністю 2000 МВт становить 8,3 тис. т, вугілля — 10 тис. т, а урану на атомній — 180 кг). Вітчизняні енергетики-атомники протягом тривалого часу доводили також, що електроенергія, яку виробляють АЕС, дешевша від тієї, яку виробляють ТЕС, і що АЕС, мовляв, менше забруднюють навколишнє середовище, ніж ТЕС.

Противники АЕС (їх значно побільшало після аварії на Чорнобильській АЕС і розсекречення матеріалів, пов´язаних із діяльністю Мінатоменерго колишнього СРСР) наполягають на якнайшвидшій забороні цього способу добування енергії як шкідливого й небезпечного для біосфери.

Сьогодні доведено: твердження про «дешевизну» атомної енергії (вважалося, що в колишньому СРСР вона коштувала в три рази менше, ніж у розвинених країнах Заходу) — це навмисна фальсифікація. Річ у тім, що проектувальники вітчизняних АЕС не вносили у вартість «атомного» кіловата такі затрати, як переробка й поховання радіоактивних відходів, а за оцінками спеціалістів, вони становлять понад 75 % вартості всього паливного циклу АЕС. Не враховувалася також вартість демонтажу АЕС, а втім АЕС через 25—30 років роботи має бути зупинена, розібрана або похована, оскільки радіоактивність її агрегатів та обладнання перевищить норми. А вартість демонтажу, за оцінками західних фахівців, дорівнює вартості її будівництва. Не були враховані й інші затрати, пов´язані з експлуатацією АЕС, зокрема зумовлені вимогами стосовно безпеки її роботи (на АЕС, що функціонують у розвинених країнах, ці вимоги були набагато жорсткіші, ніж на радянських). Доведено, що вартість «атомного» кіловата насправді втроє вища, ніж «газового», й удвоє, ніж «вугільного». Як пишуть німецькі експерти в цій галузі, «атомна енергія дешева лише там, де безпека стоїть на другому плані, й доти, доки людство мириться з тим, що його сьогоднішнє марнотратство щодо електроенергії загрожує майбутнім поколінням пекельним радіоактивним жахом».

Найголовніше ж полягає в тому, що атомна енергетика настільки згубно впливає на біосферу, а потенційна небезпека аварії на АЕС така велика (адже це — техніка, й не можна дати стопроцентної гарантії її безвідмовності), що обстоювати цей спосіб добування енергії недопустимо й аморально.

Паливний енергетичний цикл АЕС передбачає видобування уранової руди й вилучення з неї урану, переробку цієї сировини на ядерне паливо (збагачення урану), використання палива в ядерних реакторах, хімічну регенерацію відпрацьованого палива, обробку й поховання радіоактивних відходів. Усі ці операції (рис. 4. 1.) супроводжуються небезпечним радіоактивним забрудненням природного середовища.

Жоден із запропонованих методів зберігання радіоактивних відходів нині не є задовільним. Проблему необхідно вирішити до того, як різко збільшиться кількість атомних електростанцій, що закриваються.

Висновки експертів «Ренд корпорейшн», одного з провідних «мозкових» трестів США.

Забруднення починається на стадії видобування сировини, тобто на уранових рудниках. Після вилучення урану з руди залишаються величезні відвали слабко радіоактивних пустих порід — до 90 % добутої з надр породи. Ці відвали забруднюють атмосферу радіоактивним газом радоном, небезпечним для біоти (наприклад, медики довели, що внаслідок вдихання повітря з підвищеним умістом радону в ссавців розвивається рак легень).

Кількість радіоактивних відходів зростає на стадії збагачення уранової руди, з якої виготовляють твели — спеціальні елементи, що виділяють тепло, котрі надходять потім на АЕС. У реактор типу РБМК (сумнозвісний після аварії на Чорнобильській АЕС) завантажується близько 180 т таких твелів, які в результаті роботи реактора перетворюються на високорадіоактивні відходи. АЕС — це, по суті, підприємство, яке поряд з електроенергією виробляє величезну кількість украй небезпечних речовин. Лише в США нагромадилося близько 12 тис. т таких відпрацьованих твелів, а на початку XXI ст. до них додасться ще 40 тис. т цього пекельного матеріалу.

Відпрацьовані твели кілька років зберігаються на території АЕС у спеціальних басейнах із водою, поки трохи знизиться їхня радіоактивність, після чого в особливих контейнерах спеціальними поїздами їх перевозять на фабрику для регенерації ядерного палива. Тут твели обробляють, вилучаючи з них уран, який іще не «вигорів», і виготовляють із нього нові твели.

Прихильники атомної енергетики довго переконували у великій перевазі АЕС: мовляв, відпрацьоване паливо можна багаторазово переробляти й знову використовувати в реакторі, доки не «вигорить» весь уран. Насправді вже після другого такого циклу регенерації залишки палива у твелах насичуються великою кількістю сторонніх ізотопів і продуктів розщеплення, а це внеможливлює використання їх у реакторі втретє. «Вигоряє» лише 2 % урану, який був у твелі першого циклу. А сам твел стає надзвичайно небезпечним радіоактивним матеріалом, який потрібно десь зберігати сотні й тисячі років.

Радіація має дуже негативну особливість: усе, що контактує з радіоактивною речовиною (і машини, і контейнери, і обладнання, і приміщення, і навіть одяг персоналу), саме стає радіоактивним, а отже, небезпечним. Радіацію неможливо зупинити, «вимкнути» чи знищити. Всі ці відпрацьовані радіоактивні матеріали необхідно десь надійно зберігати, поки не розпадуться радіоактивні ізотопи. Але серед них багато таких, період напіврозпаду яких обчислюється тисячами років! У процесі зберігання контейнерам з відходами не можна контактувати з підземними водами, сховища необхідно вентилювати (сотні років!), бо за рахунок виділення з відходів тепла контейнери нагріваються до температури 200 °С і можуть розтріскатися. Крім того, ці сховища треба надійно охороняти (сотні років!), щоб до них не проникли сторонні люди або зловмисники.

Сьогодні на всіх АЕС України нагромаджено до 70 тис. м3 радіоактивних відходів, 65,5 млн. т — у видобувній та переробній урановій промисловості, 5 тис. м3 — в Українському державному об´єднанні «Радон» та 1,1 млрд. м3 відходів міститься в зоні відчуження ЧАЕС. Близько 85—90 % радіоактивних відходів належать до категорії низько- та середньоактивних.

Сказане цілком стосується й самих АЕС. Через 25—30 років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, місткості, приміщення, транспортні засоби й т. д. стають настільки радіоактивними, що їх необхідно демонтувати й поховати на сотні років. А для поховання лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.

Немає жодного іншого енергоносія, використання якого залишало б хоч приблизно стільки відходів, скільки дає ядерна енергетика, і немає таких відходів, які за ступенем небезпечності хоча б приблизно нагадували продукти розщеплення. (Е. Гауль, німецький учений-атомник).

Аналіз, здійснений провідними фахівцями світу в галузі енергетики, показав, що найближчими десятиліттями атомна енергетика все ще відіграватиме значну роль у житті людства, а для деяких країн (Франція, Японія, Китай та ін.) буде основним джерелом енергозабезпечення. Низка важливих факторів, насамперед економічних, не дозволяє в найближчій перспективі відмовитися від атомної енергетики й в Україні. Тож постає необхідність підвищувати екологічну безпеку галузі.

Досвід переконливо свідчить, що однією з основних проблем, пов´язаних із використанням атомної енергії, є поховання ядерних відходів. Ця проблема з часом стає гострішою й із регіональної переростає в глобальну. В країнах, де функціонує багато атомних електростанцій (США, Франція, Велика Британія, Китай, Росія, Японія), нині нагромаджено величезну кількість як твердих, так і рідких ядерних відходів, що становлять чимдалі серйознішу небезпеку для довкілля. Атомні енергетичні компанії змушені витрачати дедалі більші кошти на розширення площ ядерних сховищ і поховань, на забезпечення їх безпеки, на переробку відходів ядерного палива (ВЯП), яка, на думку вчених, пов´язана з великим ризиком для навколишнього природного середовища.

У розвинених країнах (США, Японія) опрацьовуються різні проекти поховання та знешкодження ВЯП, навіть такий, як будівництво могильника на Місяці. Найреальнішими з них вважаються спорудження великого підземного сховища в надрах гори Юкка на півдні США (в пустелі Невада, в 140 км від Лас-Вегаса), а також поховання ВЯП у спеціальних сховищах у Сибіру (Новосибірська область), на що Росія погоджується, незважаючи на гучні протести громадськості.

Вартість першого із зазначених проектів — 58 млрд. доларів. Наукові дослідження, на які було витрачено майже 7 млрд. доларів, тривали 20 років і завершилися вибором саме г. Юкка, де можна буде поховати близько 80 тис. т ядерних відходів, запобігти їх негативному впливові на довкілля, здійснювати багаторічний екологічний моніторинг і розмістити відповідні служби науково-технічного забезпечення й контролю. Сьогодні ВЯП зберігаються в більш як 130 різних сховищах по всій території США. Американські фахівці гарантують надійність сховища ВЯП у пустелі Невада на 10 тис. років. Єдина небезпека — це привабливість об´єкта для терористів.

В Україні за роки незалежності не вдалося створити замкненого циклу виробництва палива для АЕС і поховання ядерних відходів.

Проблема поховання ВЯП для нашої держави не менш гостра, ніж для США. Була спроба організувати сховища ВЯП у соляних шахтах м. Артемівська (Донбас), є проекти поховання в надрах Українського кристалічного щита — в спеціально створених сховищах у гранітних товщах. В Інституті геологічних наук НАНУ ведуться пошукові роботи (вони триватимуть до 2005 р.) найбезпечнішого, з усіх поглядів, місця поховання ВЯП. А поки що ВЯП наших АЕС відправляються на тимчасове зберігання в Росію, звідки ці відходи Україна повинна забрати назад у 2010 р.

АЕС виробляють сотні видів радіоактивних речовин, яких раніше не було в біосфері, й до яких живі істоти не пристосовані. Так, після аварії на Чорнобильській АЕС в атмосферу було викинуто близько 450 видів радіонуклідів. Серед них багато довгоіснуючих, таких як цезій-137 (період напіврозпаду 80 тис. років) і стронцій-90 (період напіврозпаду 20 тис. років). Вони за своїми хімічними властивостями подібні до калію й кальцію, які відіграють велику роль у біохімічних процесах. Живі організми не можуть відрізнити ці ізотопи від калію та кальцію й нагромаджують їх, що є причиною найнебезпечнішого внутрішнього опромінення, яке викликає тяжкі захворювання й шкідливі мутації.

Штучний елемент плутоній (період напіврозпаду перевищує 20 тис. років!), який нагромаджується в атомних реакторах, — це найтоксичніша речовина з усіх, що будь-коли створені людиною: 450 г плутонію (за об´ємом це кулька розміром з апельсин) достатньо, щоб убити 10 млрд. людей; 1 мкг цієї речовини викликає рак легень у людини. А нині на Землі в ядерних боєголовках, відпрацьованих твелах та інших відходах АЕС накопичено тисячі тонн цієї суперотрути.

Нагромадження в природі невластивих для неї радіоактивних речовин украй шкідливо діє на біосферу. В зонах, забруднених унаслідок аварії на ЧАЕС, уже сьогодні спостерігаються масові аномалії: у рослин — гігантизм листя дерев, такі зміни деяких рослин, що важко визначити їх вид; у тварин — народження нежиттєздатних мутантів (поросят без очей, лошат із вісьмома кінцівками тощо); у людей і тварин — пригнічення функцій імунної системи, в результаті чого ускладнився перебіг таких захворювань, як грип, запалення легень, збільшилася смертність від «звичайних» захворювань.

«Мирний атом» загострив питання про відповідальність учених, змусив замислитися про такі поняття, як совість, людяність, порядність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілюзорних вигод ризикувати здоров´ям і життям майбутніх поколінь.

Всемогутність і безсилля людини продемонстрував Чорнобиль. І застеріг: не захоплюйся своєю могутністю, людино, не жартуй із нею. Бо ти й причина, ти й наслідок. (Г. О. Медведсв, російський публіцист).

До сказаного слід додати, що АЕС спричинюють також велике теплове забруднення, особливо гідросфери. Лише мала частина теплоти, що виділяється під час роботи реакторів, може бути утилізована й перетворена на електроенергію. Левова ж її пайка у вигляді гарячої (45 °С) води й пари викидається у водойми та в повітря. Вище вже наводився приклад Хмельницької АЕС,. яка використовує для охолодження своїх реакторів усю воду річки Горинь.

Термоядерна енергетика.

У зв´язку з величезною потенційною небезпекою АЕС для біосфери вчені та енергетики сьогодні покладають надії на інший спосіб добування енергії, а саме з допомогою термоядерних електростанцій (ТЯЕС). І хоча в світі поки що не діє жодна ТЯЕС, є переконання (особливо на Заході), що цей спосіб добування енергії стане основним у XXI ст. й витіснить АЕС і ТЕС.

На ТЯЕС енергія добуватиметься не за рахунок розщеплення важких ядер урану, а внаслідок злиття легких ядер ізотопів водню (дейтерію й тритію) та утворення з них ядер гелію. Такі реакції живлять енергією Сонце й незліченну кількість інших зірок у Всесвіті.

Нині над розробкою промислових термоядерних реакторів працюють учені багатьох країн: Європейського Союзу, США, Росії, Японії, Канади. Як вважає більшість учених, зайнятих цією проблемою, перший прототип комерційного термоядерного реактора планується створити в першій чверті XXI ст.

Цей спосіб добування електроенергії матиме безумовні переваги над тими, що використовуються сьогодні на ТЯЕС і АЕС:

– ТЯЕС характеризуватимуться високим ступенем безпеки роботи, бо конструкція термоядерного реактора така, що за будь-якого її пошкодження чи порушення режиму автоматично припиняється термоядерна реакція й вимикається реактор;

– у термоядерному реакторі водночас міститиметься лише кілька грамів «палива» — дейтерію й тритію, що є відносно низько-радіоактивними (порівняйте з 180 т урану, який завантажується в реактор АЕС!);

– запаси одного з компонентів палива для ТЯЕС — дейтерію — на Землі величезні: їх достатньо, аби забезпечити електроенергією людство на кілька мільйонів років (наприклад, дейтерію, що міститься у 500 л води з будь-якої водойми, достатньо для задоволення всіх енергетичних потреб однієї людини протягом усього її життя);

– внаслідок термоядерної реакції не утворюються радіонукліди — продуктом реакції є нерадіоактивний газ гелій;

– ТЯЕС не забруднюватимуть атмосферу речовинами, здатними спричинити кислотні дощі, парниковий ефект або руйнування озонового шару.

Проте в ТЯЕС будуть і недоліки:

– теплота, яка у великій кількості виділяється внаслідок термоядерної реакції, за законами термодинаміки, не може бути цілком перетворена на електроенергію й спричинює підігрівання атмосфери й гідросфери Землі;

– на розвиток термоядерної енергетики накладається те саме обмеження, що й на використання інших невідновлюваних джерел енергії, — це тепловий рубіж;

– робота термоядерного реактора супроводжується дуже потужним нейтронним потоком, а отже, відбувається радіоактивне забруднення конструкцій, тому по певному часі необхідно його розбирати й ховати (як і реактори АЕС);

– до компонентів «палива» для ТЯЕС, крім дейтерію, належить літій, запаси якого на Землі дуже невеликі, а родовища небагаті й трапляються дуже рідко, або тритій, що виробляється штучно, з великими затратами енергії.

Вплив на довкілля ГЕС. У наш час ГЕС виробляють близько 20 % електроенергії у світі. Деякі країни з гірським рельєфом і швидкими річками (Норвегія, Таджикистан, Киргизстан) свої потреби в електроенергії задовольняють переважно за рахунок ГЕС.

Гідроенергетичний потенціал України становить 44,7 млрд. кВт/год, проте лише 21,5 млрд. кВт/год припадає на ресурси, які технічно можливо використати (46 % їх сконцентровано в басейні Дніпра, по 20 % — у басейнах Дністра й Тиси, 14 % — інших річок). Щодо економічно доцільних для використання гідроенергоресурсів, то вони загалом не перевищують 16—17 млрд. кВт/год (61 % зосереджено в басейні Дніпра, 22 % — Тиси, 17 % — Дністра). Отже, за запасами гідроенергоресурсів Україна посідає досить скромне місце серед інших держав світу, Європи та СНД.

Установлена потужність ГЕС України становить 4,7 млн. кВт, 98 % якої припадає на гідроелектростанції Дніпровського каскаду та Дністровської ГЕС.

Порівняно з ТЕС і АЕС гідроелектростанції мають низку переваг:

– вони зовсім не забруднюють атмосферу;

– поліпшують умови роботи річкового транспорту;

– працюючи в парі з ТЕС, беруть на себе навантаження під час максимального (пікового) споживання електроенергії;

– агрегати ГЕС уводяться в дію дуже швидко, на відміну від агрегатів ТЕС, яким потрібно кілька годин для розігрівання й виходу на робочий режим (або ж треба утримувати один з агрегатів ТЕС у «гарячому» режимі, витрачаючи дефіцитне паливо). Разом із тим ГЕС, особливо ті з них, що побудовані на рівнинних річках, завдають шкоди довкіллю.

На Дніпрі, наприклад, водосховищами затоплено величезні площі найродючіших у Європі земель: Київським — 922 км2, Канівським — 675, Кременчуцьким — 2250, Дніпродзержинським — 567, Дніпровським — 410, Каховським — 2155 км2. У сумі це становить майже 7000 км2 — чверть території Бельгії! Важко уявити, скільки сільськогосподарської продукції недоодержала Україна через це. Із затоплюваних ділянок довелося відселяти жителів сотень сіл, прокладати нові дороги й комунікації тощо. Пішло під воду багато історичних і ландшафтних пам´яток.

У місцевостях, розташованих поблизу водосховищ, піднімається рівень ґрунтових вод, заболочується територія, виводяться із сівозмін великі площі землі.

На водосховищах тривають обвали берегів, які на окремих ділянках відступили вже на сотні метрів.

Греблі перетворили Дніпро на низку застійних озер, що мають слабкий водообмін та погану самоочищуваність і стають уловлювачами промислових забруднень.

Дуже потерпають від гребель мешканці річок — планктон і риба. Риба не може проходити крізь греблі до місць своїх звичних нерестовищ, які до того ж стають непридатними для нересту через заглиблення. Багато риби й планктону гине в лопастях турбін. Водосховища, забруднені стоками й добривами, що змиваються з полів, улітку нерідко «цвітуть», що спричинює масову загибель риби та інших мешканців водойм.

Якщо підрахувати всі ці збитки від будівництва й роботи ГЕС на рівнинних територіях, стає зрозуміло, що твердження про «найдешевший кіловат», який нібито дають ГЕС, не відповідає дійсності. Очевидно, що великі ГЕС раціонально будувати лише в гірських районах. Можливо, в майбутньому нам чи нашим нащадкам доведеться спускати воду з деяких «рукотворних морів» на тому ж Дніпрі.

Альтернативні джерела енергії — це енергія вітру, морів та океанів, внутрішнього тепла Землі, Сонця.

Енергія вітру.

За оцінками вчених, загальний вітроенергетичний потенціал Землі в 30 разів перевищує річне споживання енергії людством. Однак використовується лише мізерна частка цієї енергії. Так було не завжди. За даними статистики, до революції в кожному другому селі України працював вітряк. Але парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Добре відомо також, що до появи пароплавів усі морські перевезення здійснювалися вітрильниками.

Можливості використання енергії вітру в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітроелектричних двигунів швидкість вітру в середньому за рік має бути не меншою ніж 4—5 м/с, а краще, коли вона становить 6—8 м/с. В Україні до таких зон належать узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) був видатний український учений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю. Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт більш як 10 років забезпечувала місто електроенергією.

Сьогодні на Заході, особливо в Данії та США, серійно випускаються ВЕС потужністю від 1,5 до 100 кВт, діє також кілька експериментальних потужністю до 30 тис. кВт.

У донецькому Приазов´ї споруджується найбільша в Україні ВЕС — Новоазовська. В степу вже змонтовано комплекс із 15 генераторів. Планується, що до 2005 р. потужність цієї прибережної станції досягне 50 МВт. Цього цілком достатньо, щоб забезпечити електроенергією найбільший в області Новоазовський сільськогосподарський район, де розташовано більш як сто оздоровниць і баз відпочинку. Цікаво, що в цій частині Приазовської низовини понад триста днів на рік напористо дме «калмик» — стабільний вітер із Калмицьких і Сальських степів (своєрідна «вітрова труба», за визначенням синоптиків).

Услід за Новоазовською планується спорудження подібних ВЕС у Володарському й Першотравневому районах.

Вітроелектростанції не забруднюють довкілля. Єдиний негативний фактор — низькочастотний шум (гудіння) під час роботи ВЕС та ще одиничні випадки загибелі птахів, які потрапляють у лопаті вітродвигунів.

Думки інженерів і вчених повертаються й до, здавалося б, давно забутих вітрильників.

Відомий океанолог Ж.-І. Кусто наприкінці 80-х років сконструював і випробував вантажне судно, в якого, крім дизельного двигуна, є й вітрила. Щоправда, цей вітрильник мало схожий на оспівані бригантини минулих віків — його вітрила являють собою вертикальні напівциліндричні конструкції з алюмінієвого сплаву, якими керує комп´ютер. Використання цих вітрил під час трансокеанічного плавання дає змогу економити значну (до 70 % за сприятливого вітру) кількість палива.

Енергія морів та океанів.

Світовий океан містить колосальні запаси енергії. По-перше, це енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, яка виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів води. По-друге, це енергія тяжіння Місяця й Сонця, що спричинює морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал іще дуже мало.

Першими об´єктами такої енергетики можна вважати морські хвильові електростанції, які акумулюють енергію вертикальних коливань води. Хвиля метрової висоти забезпечує від 25 до 35 кВт енергії, навіть хвиля заввишки всього 35 см може обертати спеціальну турбіну й давати електричний струм. Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт ось уже близько 30 років успішно діє поблизу норвезького міста Бергена.

Збудовано також перші морські електростанції, що утилізують енергію припливів і відпливів, — на узбережжі Ла-Маншу у Франції потужністю 240 тис. кВт і в Кольській затоці (Росія) потужністю 400 кВт.

А на тихоокеанському острові Науру діє електростанція потужністю 100 кВт, яка використовує (за принципом термопари) різницю температур нагрітого тропічним сонцем поверхневого шару води й холодного придонного.

Енергія внутрішнього тепла Землі.

З глибиною підвищується температура в земній корі (в середньому на 30 °С на 1 км, а у вулканічних районах — набагато швидше). За оцінками геологів, до глибин 7—10 км загальна кількість теплоти в 5000 разів перевищує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі. Теоретично лише 1 % цього тепла достатньо, аби забезпечити людство енергією на найближчі 4000 років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі результати досягаються в районах активної вулканічної діяльності (Ісландія, Камчатка, Гавайські острови), де близько до поверхні є термальні води. Крізь свердловини гаряча водяна пара надходить у турбіни, що виробляють електроенергію. Відпрацьована гаряча вода йде на обігрівання теплиць, житла тощо. В холодній Ісландії в таких оранжереях вирощують овочі й наві