 |
|
Раціональне використання ресурсів
Для того, щоб створити необхідну продукцію, одержати енергію, сировину, людина знаходить і видобуває природні ресурси, переміщує їх до місць переробки, виробляє з них продукти, які надходять у споживання. Таким чином, людина втягує природні ресурси в ресурсний цикл.
Під ресурсним циклом розуміють сукупність перетворень і просторових переміщень певної кількості речовини або групи речовин на всіх етапах використання їх людиною (виявлення, підготовку до експлуатації, вивільнення з природного середовища, переробка, перетворення, повернення в природне середовище).
В природі всі хімічні речовини рухаються у замкнених колах. Коли б не було замкненості, ці речовини виявилися б вже вичерпаними. А ресурсний цикл, який спочатку можна назвати антропогенним кругообігом, є фактично, незамкнений. Дійсно, якщо вироблений рослинами вуглець, який видобутий та перевезений до місця його використання, назад у своє сховище не вертається.
Якщо ресурсом слугує паливо (наприклад, те ж саме кам’яне вугілля), то при його спалюванні утворюється велика кількість золи, шлаків, різного типу окисів, що викидаються в атмосферу або у відвали на поверхні Землі.
Отже, виходить, що забруднення середовища створюють природні ресурси. На їх видобування, транспортування витрачені величезні кошти, енергія, час, та ці ж забруднення кінець кінцем погіршують стан середовища.
Зараз зусилля вчених спрямовані на те, щоб зробити ресурсний цикл замкненим, тобто, з одного боку, розроблюються і вдосконалюються процеси, зв’язані з видобуванням і переробкою необхідних ресурсів, а з другого – обумовлюється їх повернення в зміненому стані у виробництво для вторинного використання.
Отже, людина своєю діяльністю фактично замикає на собі процеси природного кругообігу речовин. І для повернення речовин в кругообіг вона повинна витрачати енергію.
Інтенсивний шлях розвитку народного господарства неможливий без різкого підвищення ефективності використання природних ресурсів. Не менш ніж 75-80% приросту потреб населення повинно задовольнятися за рахунок раціонального використання природних ресурсів, основним шляхом якого є безвідходне виробництво.
Безвідходність – це не стільки перешкода появленню відходів, скільки максимальне їх використання, як джерел сировини і енергії. Ресурсний цикл незамкнений, але перед людиною постає завдання замкнути його. В цьому випадку безвідходність, як відсутність відходів, буде досягнута внаслідок кругообігу матеріальних та енергетичних ресурсів в циклі “природні ресурси – виробництво – вторинні ресурси – виробництво – навколишнє середовище”.
Людина втягує в кругообіг речовини, об’єм яких співставимий з об’ємом речовин, що діють у природних кругообігах. Це протиріччя можна подолати, якщо зробити ресурсний цикл замкненим. Водночас треба розвивати й альтернативний напрямок – перехід виробництва до безвідходних методів. В будівництві це перехід до синтетичних матеріалів, до легких сплавів титану, алюмінію, магнію, легованої сталі, внаслідок чого одержують в 2-3 рази більш легкі конструкції, які не іржавіють і дуже економічні.
Відзначимо, що озброєння виробництв очисними спорудами загалом неефективно, потрібен більш комплексний підхід – безвідходне виробництво, ресурсозбереження. Існує кілька напрямків створення і впровадження ефективних безвідходних виробництв:
- впровадження більш досконалих конструкцій очисних споруд, за допомогою яких вловлюються відходи одного виробництва і використовуються в якості сировини для другого;
- створення замкнених технологічних систем з використанням надійних методів очищення на різних стадіях процесу і з багаторазовим використанням води або технологічних газів;
- зменшення утворення відходів на основі комплексного використання сировини;
- розробка й впровадження системи утилізації відходів;
- формування комплексів взаємозв’язаних галузей, що мають замкнену структуру матеріально-енергетичних потоків сировини і відходів.
Масштаби й склад відходів виробництва і споживання такі, що вони є цінними сировинними ресурсами. На Україні щорічно утворюється біля 1,5 млрд. т відходів, а всього нагромаджено на звалищах більш ніж 17 млрд. т відходів. Під ними зайнято біля 1 млн. га сільськогосподарських угідь. Отже, вловлювання й переробка відходів дозволить не тільки внести в господарство вторинну сировину і вивільнити первинну, але й рекультивувати ґрунти.
Зараз в господарчий обіг втягнуто багато видів вторинної сировини.
Зола і золошклакові відходи частково використовуються в промисловості будівельних матеріалів (34%), в будівництві (43%), сільському господарстві (23%). В будівництві їх використовують для теплоізоляції, стабілізації ґрунтів при їх насипанні; у виробництві будівельних конструкцій зола і золошклакові відходи використовуються, як інертні заповнювачі для цементу, бетону й залізобетону.
Доменні шлаки використовують для виробництва цементного клінкеру, гранульованого шлаку, щебінки, шлакової пемзи, керамзиту, шлаковати, мінеральної вати, литих плит та брусчатки. З доменних шлаків одержують також шлакосіталли;
З відвальніх порід зараз виготовляють щебінку, пісок, пісчано - гравійну суміш;
Фосфогіпс – відхід виробництва фосфорних добрив, використовується для виготовлення гіпсового в’яжучого, цементу. Можна використовувати фосфогіпс для виробництва різних штукатурних розчинів, шпаклівок;
Дерев’яні відходи лісозаготівельної та лісопереробної промисловості йдуть на виготовлення дерев’яно - волокнинних та дерев’яно - стружкових плит;
З вторинних полімерних матеріалів можна виготовляти будівельні вироби – труби, плінтуси, плівку, тощо.
Внаслідок використання вторинних матеріалів досягається суттєвий економічний ефект поряд із зменшенням забруднення навколишнього середовища.
Контрольні запитання
6.1. Хто вперше ввів в екологічну науку термін “біосфера”?
6.2. Чим відрізняється біосфера от від ряду геосфер землі?
6.3. З чого утворився озоновий екран на Землі?
6.4. Які живі організми можуть безпосередньо використовувати сонячну енергію?
6.5. Що є регулятором незмінності рівня безстічного водоймища?
6.6. Яка галузь є основним споживником води?
6.7. Яку роль виконує озоновий шар на планеті?
6.8. Що відноситься до природних ресурсів?
6.9. Що відноситься до вичерпних та невичерпних природних ресурсів?
6.10. Які вичерпні ресурси відноситься до відновлених та невідновлених природних ресурсів?
6.11. Які існують напрямки створення і впровадження ефективних безвідходних виробництв?
6.12. Які види вторинної сировини втягнуто в господарчий обіг?
Розділ 7 Система “Біосфера – людина”
Еволюція біосфери
Біосфера як глобальна екосистема Землі – це продукт декількох міліардів років еволюційних змін в будові земної кори. Вік Землі приблизно оцінюється в 4-5 млрд років. Вона утворилася з хмари космічного пилу, яка породила сонячну систему. Спочатку, як передбачають вчені, Земля була мертвою скелястою масою, що омивалася атмосферою, насиченою водяною парою, аміаком, воднем та метаном, так званою первинною атмосферою. Така атмосфера майже не затримувала сонячне проміння, особливо ультрафіолетове, згубне для живих істот. Серед питань, що цікавлять науку, релігію, кожну людину, найбільш важливим є – що таке життя, звідки воно з’явилося. Традиційно багато років головною теорією походження життя була теорія академіка О.І.Опаріна. Згідно з його уявою внаслідок геохімічних процесів з простих компонентів в первісній атмосфері або в океані виникли перші дуже прості органічні речовини, тобто, здійснився абіогенний синтез.
В 1953 році американський дослідник Стенлі Ллойд Міллер експериментально відтворив умови первісної Землі в своїй лабораторії. В сулію він налив підігріту воду, а залишок простору в ньому заповнив тими газами, що складали первинну атмосферу планети. Електричні розряди потужністю 1000 Вольт, що він пропускав крізь газову суміш, відігравали роль блискавок. Через деякий час в сулії утворилися складні органічні речовини, в тому числі, амінокислоти і цукри. Послідовникам Міллера вдалося більше – вони синтезували подібним чином прості білки. Отже, є тверда основа вважати, що в умовах первісної планети з простих компонентів первинної атмосфери поступово утворилися різноманітні органічні сполуки, або, за висловом академіка О.І. Опаріна, на землі виник свого роду “органічний бульйон”. В цьому “органічному бульйоні” 2-3 млрд. років тому і з’явилися перші живі організми В ранній атмосфері Землі кисень був відсутній, тому перші живі організми повинні були одержувати енергію безпосередньо від їжі, без окислювальних процесів.
Життя, яке швидко розвивалося, здійснювало в той же час непоправну помилку – воно обов'язково повинно було поглинути «органічний бульйон» Землі, тобто повинно було зруйнувати умови свого власного виживання. Виживання – властивість, що нині так глибоко асоціюється з життям – стало можливим внаслідок революційних змін в історії еволюції. Біля 3,5 млрд. років тому здійснилася перша революція. Клітини деяких первинних істот набули можливості використовувати енергію сонячного світла, тобто, фотосинтезувати, створювати органічні речовини з неорганічних. В той же час ці незвичайні організми стали вивільнювати в атмосферу кисень. Ця вирішальна подія зробила їжею відход перших форм життя – вуглекислий газ, перетворюючи його в органічні речовини. Здійснилося замикання, процес трансформувався в круговий цикл, який самовідновлювався. З тих самих пір продовження життя на Землі залежить від практично невичерпного джерела енергії – Сонця.
Проте, виникнення життя на Землі – це питання дискусійне. В.І. Вернадський вважав життя явищем вічним, подібно до матерії або енергії. За його думкою у відомій геологічній історії утворення живої речовини з неживої на Землі здійснитися не могло. Дійсно, у теорії абіогенного синтезу є ряд суттєвих недоліків:
- Немає жодного факту, який би підтвердив можливість абіогенного синтезу на Землі хоча б найпростішого живого організму з неорганічних сполук. У численних лабораторіях світу здійснено тисячі спроб такого синтезу. Так, вдалося одержати молекули амінокислот, короткі ланцюжки пептидів(простих білків) і тільки. Жодного, хоча б найпростішого живого організму нікому не пощастило синтезувати. Нині знов став популярним принцип Ф. Реді “Живе – лише від живого”.
- Останнім часом нищівного удару гіпотезі абіогенного синтезу завдали математичні дослідження. Математики підрахували, що ймовірність зародження живого організму з неживих блоків практично дорівнює нулю. Так, ймовірність випадкового утворення за весь час існування Землі хоча б однієї молекули ДНК (дезоксірібонуклеїнової кислоти – однієї з найважливіших складових частин генетичного коду) становить 10-800. Якщо образно висловити таку величину, можна сказати, що скоріше буревій, який пронесеться над кладовищем старих літаків, збере новенький суперлайнер, ніж внаслідок випадкового процесу виникне життя з неживих молекул.
- Суперечать теорії абіогенного синтезу й геологічні відомості. Як би далеко ми не проникали вглиб геологічної історії, не знаходимо слідів, коли на Землі не існувало життя. Нині палеонтологи в породах, вік яких досягає 3,8 млрд. років, тобто, близький до часу утворення Землі, знайшли викопні рештки досить складних організованих істот – бактерій, синьо-зелених водоростей, простих грибів. Ось чому В.І. Вернадський був упевнений, що життя геологічно вічне, тобто, в геологічній історії не було епохи, коли наша планета була неживою. Життя – така ж вічна основа Космосу, як матерія і енергія. В.І. Вернадський висловлював думку: “початку життя в тому Космосі, який ми спостерігаємо, не було, оскільки не було початку цього Космосу, життя вічне, оскільки вічний Космос”.
7.2 Цивілізація і біосфера
Еволюція живої речовини йшла шляхом ускладнення структури біологічних угрупувань, зростання кількості видів і вдосконалення їх пристосованості. Ускладнення життя зв’язано з розвитком багатоклітинних організмів. Еволюційний процес супроводжувався підвищенням ефективності перетворення енергії і речовини організмами, популяціями і угрупуваннями. І в цій еволюції спостерігається поступовий розвиток і ускладнення нервової системи.
За мільярди років розвитку в біосфері створився чудово перевірений і чітко працюючий механізм, в якому кожному видові, кожному організмові було відведене власне місце і власна роль, де кожний здійснював свою функцію і для себе і, крізь величезну кількість зв’язків – для інших, а всі разом забезпечували загальне існування і розвиток. І так було, доки в біосфері не з’явилася людина – ще одна таємниця світу, яка непокоїть розум людства. Також, як теорія Опаріна пояснювала виникнення життя, так певний час господарювала теорія Дарвіна. За цією теорією ми не можемо сказати, як, чому, де і коли у одного або кількох видів мавп об’єм головного мозку, структурні особливості і розташування нейронів в його сірій речовині досягли такого рівня, що в цих тварин з’явилася здатність до мислення і мови. Це так звана передлюдина. І тут же ми одразу стикаємося з невідомим. До цього часу ведуться пошуки недостатньої ланки – ось була тварина і ось стала людина, хоч і примітивна. Зараз багато вчених висловлюють сумніви проти теорії Дарвіна:
Зародок людини проходить усі стадії розвитку. Що підсказує клітині, коли слід зупинитися? Це дуже нагадує програму для ЕОМ. Ця програма, що записана в хромосомній структурі клітини і працює з моменту її запліднення. Це наводить на думку, що людина – це складова частина біосфери, певний етап у її розвиткові. І процес еволюції – це не що інше, як зростання об’єму генетичної інформації (у людини об’єм інформації в 100000 разів більший ніж у бактерії). Темпи еволюції зростають. Якщо життя і вік землі прийняти за 1 день, то час, коли організми вийшли на сушу – 6,5 годин, появлення ссавців – 3,45 години, появлення людини – 10 секунд. Верхівкою еволюції живого на Землі стала людина, з її появлення почався новий етап розвитку життя – антропогенез.
У людини дуже складний мозок і його складність не змінюється, не зростає, вона була такою ж до того, як виникла культура. Мозок використовується тільки на 2-5%, тобто, програма діє, вона поступово може розблоковувати нові ділянки мозку.
Відкриття і вивчення генетичного коду свідчить, що індивідуальний розвиток будь-якої живої істоти (онтогенез) і розвиток групи істот (філогенез) скоріше схожі на редагування та розпечатування готового тексту, або введення в ЕОМ програми, зашифрованої в дискеті. Тут ми бачимо парадокс: організми відтворюють себе, тобто відтворюють нові організми без зменшення складності своєї будови. А спроби кібернетиків відтворити автомати, які б відтворювали себе, потерпіли крах – вони самовідтворювалися, але зменшували складність, вироджувалися. Тобто, складається уявлення, що живі організми одержують вказівку зверху, причому, система, що керує розвитком індивіда, розгортанням інформації, записаної в його генетичному коді, набагато складніша від організму.
Для того, щоб передлюдина стала людиною, треба було, щоб вона оволоділа і навчилася користуватися додатковим джерелом енергії і стала незалежною від клімату, кількості і якості їжі. За даними археологів, ця подія здійснилася біля 1,4 млрд. років тому. Вона полягала в тому, що людина того періоду вперше використала вогонь. Потім настала заміна на протязі кількох тисячоліть людини неандертальського типу (неандертальця) на кроманьйонця. Він був більш високорозвиненим інтелектуально і оволодів методами видобуття вугілля, виготовлення глиняних виробів і зброї не тільки з каміння, але й з кісток та дерева.
Своєрідний “демографічний вибух”, що здійснився на світанку розвитку людства і викликавший розселення кроманьйонців по просторах Землі, знаменував початок принципово нового етапу розвитку біосфери. З цього періоду почався викликаний до життя людиною процес зменшення і погіршання видової різноманітності рослинного світу, погіршання його генофонду і звуження бази для повноцінного відновлення життя на планеті.
За думкою багатьох вчених-екологів, збіднення екосистеми всього навіть на 10% видів або істот виводить її із стану рівноваги і переводить на більш низький ступінь організації і функціонування. Якщо збіднення продовжується і складає ще 10-20%, то хоч зовні екосистема і збереже ознаки характерних для неї функцій і об’єм біомаси, її доля буде вирішена, тому що для збереження і самопідтримування біосфера не може втратити навіть половину об’єму, структури, інформаційної складності. Після переходу цієї межі деградація стає незворотною.