Екологічні аспекти геологічної діяльності людини, Детальна інформація

Для будь якого промислового виробництва характерна тенденція до концентрації. Вона випливає з нерівномірного розподілу ресурсів, а також пов’язана з тим що територіальна сконцентрованість видобувної та переробної галузей дає економію транспортних засобів. Виникають територіально виробничі комплекси – групи технологічно та економічно зв’язаних виробництв та підприємств. Розташовуються промислові підприємства в основному в містах. При їхньому розміщенні за межами міста вони швидко перетворюються в міста або населені пункти міського типу.

Протиріччя між природним середовищем та промисловим виробництвом почали формуватися з самого початку виникнення виробництва, оскільки за своєю суттю воно більш відчужене від природних процесів порівняно з сільським господарством.

Екологічна оцінка типів промислового виробництва базується на оцінках виду та розмірів речовин, що вилучаються з природного середовища та характеру і кількості відходів.

Вилучаються з природного середовища, в першу чергу, гірські породи, що вміщують руди металів, нафта, газ або інші необхідні для промислового виробництва речовини. Масштаби такого вилучення досить великі. Так, наприклад, при розробці Курської магнітної аномалії був виритий кар’єр глибиною до 500 м і в довжину до 500 км. Йдуть аналогічні процеси при промисловому виробництві на території України, тим більше, що країна багата на корисні копалини – існує більше 7 тис. родовищ та добре розвинутий гірничодобувний комплекс.

Але найбільші екологічні проблеми створюють відходи, що в досить великій мірі властиві промисловому виробництву. Для гірничодобувної промисловості властивий особливий тип відходів – відали гірської породи. Вони займають великі території і призводять, до сильного запилення атмосфери. Металургійна промисловість додає до них гори шлаку та попелу. За даними Х. Шимогакі (1993), в світі за рахунок спалювання кам’яного вугілля в рік утворюється 3,91*106 тонн вуглезольних відходів, які на 60% зберігаються у відкритих відкладах. Відвали гірновидобувних та металургійних підприємств забруднюють природне середовище не тільки пилом, але й стоком поверхневих та грунтових вод. Такі території завжди вимагають дорогої рекультивації, але й вона не в змозі повністю відновити природу таких “місячних ландшафтів”.

Залежно від типу промислового виробництва на його проміжних етапах до навколишнього середовища потрапляє чимало найрізноманітніших відходів. Це й окисли сірки, азоту та вуглецю, і фреони, фенол, сульфати, і речовини з поверхнево-активними властивостями. Загально відома висока відходність хімічної промисловості, що виробляє азотну, сірчану, соляну кислоти, луги та пластмаси.

Енергетика.

В основі будь-якого виробництва лежить проблема забезпечення енергією. Промисловість майже повністю базується на енергії викопного палива та частково атомній енергетиці (табл. 1). Головне невичерпне джерело енергії – потік сонячної радіації, що майже не використовується. Енергетичні потреби промислового виробництва дуже великі, бо витрачається не тільки не пряме виробництво, а й на роботи з відновлення порушень у навколишньому середовищі, з витратами на охорону здоров’я і т.п.

Усі промислові системи у екологічному розумінні є гетеротрофними. Вони базуються на зв’язаній енергії органічних речовин, викопних енергоносіїв, людській праці або, в останній час, частково на атомній енергії. При очевидному різноманітті джерел енергії для промислового виробництва енергію отримують, головним чином, за рахунок спалювання викопного пального – вугілля, нафтопродуктів та газу. За оцінками Г. Дейвіса (1992), сучасне людство отримує 78 % енергії за рахунок спалювання викопного пального, 18 % від відновлюваних джерел (енергія текучої води та спалювання деревини) та 4 % - ядерна енергетика. Отже, сучасна енергетика використовує головним чином невідновлювані ресурси, які утворилися в далекому минулому внаслідок життєдіяльності на планеті.

Ріст споживання невідновлюваних енергоносіїв ставить людство перед складною проблемою виснаження їхніх запасів. Так, при сучасних темпах використання розвіданих запасів нафти людині вистачить її всього на сто років, а вугілля на триста. Однак споживання енергії в індустріалізованому світі швидко зростає. У розрахунку на одну людину воно характеризується такими показниками: 1910 рік – 1т. умовного палива, 1950 – 1,4 т., 1970 – 2,5т. 1990 – 2,7 т. Загальний показник використання енергії у первісної людини не перевищував 8 мДж на добу, а в сучасної дорівнює 1 тисячі мДж на добу, що еквівалентно спалюванню 2,7 тонн вугілля. Сучасне людство споживає 10 млрд. тонн умовного палива на рік, з них 35 % попередньо перетворюються на електроенергію.

Перспективи використання енергоресурсів.

Енергетичні ресурси характеризують кількість років, впродовж яких даного ресурсу вистачить для виробництва енергії на сучасному кількісному рівні. Якщо брати оцінку кількості палива по всіх категоріях (розвідані, можливі, ймовірні), то вугілля вистачить на 600 років, нафти – на 90, природного газу – на 50 та урану (при реакторах на повільних нейронах, що нині застосовуються) – на 27 років. Якщо ж того додати придуману для урану четверту категорію запасу – потенційну, то його вистачить на 60 років. Це ми приймемо для подальшого розгляду, хоча таким методом розрахунку дещо порушується коректність порівняння на користь атомної енергетики. Отже, як не прикро, але всі види палива по всіх категоріях будуть спалені за 800 років. Якщо ж витрати здійснюватимуть ся на рівні енергетики теплового бар’єру, то все паливо згорить за 80 років. У дійсності, очевидно енерговиробництво спочатку буде зростати до 60-х рр. ХХІ ст. до досягнення бар’єру а далі залишиться на цьому рівні. Тоді всі види палива, що нині використовуються, будуть витрачені на початку ХХІІ ст. Якщо частка кожного виду палива у загальному енергобалансі буде пропорційна запасу, то всі вони вичерпаються одночасно, тобто кожного виду палива вистачить на 125 років. При цьому вугілля повинно забезпечити 70% виробництва енергії, нафта – 11%, природний газ – 7%, уран – 7%, гідроенергія – 5%.

Враховуючи цінність газу й особливо нафти як серовини для хімічної промисловості, повинна зменшуватись їх частка в енергобалансі. В 90-х рр. ХХ ст. порівняно з 70-ми рр. у США частка вугілля зросла з 12,5 до 23%, а частка нафти знизилась з 45% до 41%, газу – з 36 до 21%, причому частка гідроенергетики залишається незмінною на рівні 5,5%, а частка атомної енергії зросла до 8%. У США проведено велику роботу щодо створення екологічно чистої вугільної енергетики, створено нові технології спалювання вугілля, що виключають викиди шкідливих газів, і побудовано відповідну техніку. В Україні, незважаючи на ресурсні багатства вугілля, відбулось в продовж 70-90-х рр. зниження частки вугілля в енергобалансі, а частка газу підвищилась, частка ядерної енергетики зросла. Слабке використання вугілля в енергетиці України при екологічно застарілій технології його спалення, можливо, й виправдане. Однак, необхідно закупити в США та інших розвинених країнах світу відповідну техніку та забезпечити більше використання вугілля.

Потрібно вказати на особливе використання урану. Перехід на реактори на швидких нейтронах дозволить у 40-50 разів збільшити вихід енергії з тієї ж кількості природного урану завдяки виробленню нового ядерного палива – плутонію. Це рівнозначно збільшенню в стільки ж разів строку вичерпанню запасів урану, що становить тепер 2500 років. Це може врятувати складне кризове становище в енергетиці. Однак швидкі реактори, що використовують плутоній відзначаються великою реактивністю, швидкими змінами енергії, що виділяється, а це на багато порядків збільшує можливість вибуху. Плутоній використовується в ядерній зброї. Будівництво АЕС на швидких нейтронах створює грунт для ядерного тероризму та шантажу і, ймовірно, поширення ядерної зброї. Всі ці небезпечні особливості та ряд інших спонукали США ще в 1977 році відмовитися від використання швидких реакторів і припинити асигнування на проектування та будівництво першої американської АЕС з реакторами на швидких нейтронах.

Як підкреслював видатний радянський вчений-атомник академік Валерій Легасов, “ядерна енергетика з реакторами на теплових нейтронах при вказаних ресурсах палива в принципі не може служити крупномасштабним джерелом енергії… При планових темпах розвитку ядерної енергетики достовірні запаси урану будуть вичерпані вже до кінця нашого століття, а сумарні (достовірні та додаткові) – в першому десятиріччі наступного століття”. Звідси виходить: єдиним типом палива на якому може базуватися масштабний розвиток світової енергетики, є вугілля.

Екологічне обмеження розвитку різних видів енергетики.

Загально відомо, що існуюча технологія енергетики на вугіллі та нафті завдає шкоди природі та людині в наслідок викидів летючого попелу, сірчистого газу, окису азоту, деяких вуглеводів. Природний газ – найчистіше паливо. Він утворює лише викиди окислів азоту, що практично нейтралізуються сучасною технологією його спалювання. Нині є багато апробованих ефективних способів очищення димових газів, що дозволяють усунути вказані вище викиди шкідливих компонентів в атмосферу. Таким чином, чиста енергетика на викопних видах палива – це лише проблема виділення необхідних коштів на очищення газів, що відходять, які, за оцінками спеціалістів на багато менше, ніж затрати на запобігання радіоактивних викидів АЕС.

У вигляді аргументів проти розвитку хімічної теплової енергетики вказується велике споживання нею кисню та можливість додаткового нагрівання біосфери, за рахунок парникового ефекту, що виклаєтья накопиченням СО2 в атмосфері планети. Розрахунки вчених показують, що збільшення концентрації СО2 в 2 ризи призведе до підвищення середньої температури біосфери на 1-2%, що є для людства катастрофічним. За даними останніх років (дані акад. Валерія Троїцького, концентрація СО2 зростає на 0,003% за рік. Отже, при досягненні теплового бар’єру за рахунок хімічного палива до 50-60-х років ХХІ ст. вона росте на 20%. Це обумовить підвищення середньої температури біосфери не більше, ніж на 0,2-0,4%. З другого боку, відомо, що за сто років – з 1890 до 1990 – концентрація СО2 зросла на 14-15%, але клімат Землі не потеплів і став холоднішим. Очевидно, побоювання про настання парникового ефекту у ХХІ ст. не зовсім обгрунтовано і потрібне подальше вивчення цього важливого питання. Що стосується споживання кисню. То сучасна паливна енергетика щорічно споживає 0,03% його запасу в атмосфері. Спалювання всіх ресурсів хімічного палива потребує близько 2% загальної кількості. Однак більша частина кисню повертається зеленими рослинами назад в атмосферу, тому людство не відчуває зміни його вмісту.

В ряді наукових праць наводяться дані про те, що електростанції на вугіллі створюють більш радіоактивне забруднення місцевості, ніж АЕС при нормальній роботі. Таке забруднення обумовлюється викидами з димовими газами летючого попелу. Це пилові часточки осадових порід землі (пісок, глинозем, тощо), що знаходяться у вугіллі і містять, як і будь яка порода природні радіоактивні домішки урану, торію, радію та кисню. Саме ж вугілля не має радіоактивності. За даними наукового комітету по дії атомної радіації (НКДАР) при ООН, річна сумарна доза від викидів усіх ТЕС на вугіллі в 1995 році – дорівнювала 250000 людино-бер. Оцінки зроблено із урахуванням рівня очищення від летючого попелу всього на 90%. Між тим сучасні методи очищення дозволяють вловити 99,5% попелу, що зменшує вказану вище оцінку дози ТЕС у 20 разів і робить її непомітно малою порівняно з дозою від АЕС.

Очевидно також, що додаткове до фону радіоактивне забруднення може бути лише в тому випадку, якщо включені в вугілля особливі породи, що викидаються у вигляді попелу чомусь більш радіоактивні, ніж в середньому звичайний грунт. дійсно, хіба зміниться радіоактивність грунту, якщо посипати тим же грунтом? Інша справа якщо є вугілля в якому радіоактивність мінеральних включень вища середньої. Є навіть таке вугілля, що за радіоактивністю придатне для видобутку урану, але воно тоді не придатне для печей ТЕС.

Підрахунки вчених засвідчують, що за останні три десятиріччя 20-го ст. шкода від забруднення повітря ТЕС у 10 разів перевищує шкоду аварії на Чорнобильській АЕС, а у 2000 році витрати кисню на планеті перевищать межу фотосинтезу, концентрація окислів вуглецю може збільшитись до реальної небезпеки парникового ефекту. А від так тоді ядерній енергетиці не буде альтернатив. Та людство може час та можливості, якщо буде ігнорувати розвиток атомної енергетики.

В опублікованій літературі наводяться дані, що характеризують значно більшу захворюваність працівників вугільної промисловості порівняно з працівниками ядерної енергетики. Але таке порівняння некоректне бо групи людей, які зіставляються, дуже розрізняються за соціальним становищем (освіта, медичне обслуговування, заробітна плата, загальна культура тощо).

Порівняння радіоактивного впливу на людину природних радіонуклідів грунту з впливом не існуючих у природі, але таких, що вироблені ядерним циклом, не дає справжньої картини. Справа в тому, що до природних нуклідів живий світ еволюційно пристосувався. Це виражається, наприклад, у тому, що природні радіонукліди не концентруються в рослинах і тваринах. Рослини мають в 10-100 разів меншу концентрацію природних радіонуклідів, ніж є у середньому в грунті. Зворотна ситуація має місце з нуклідами ядерної енергетики. Відомо, що у своїй життєдіяльності тварини та рослини засвоюють кальцій та калій. Між тим, дуже небезпечне для людини довготривалі радіоактивні нукліди ядерного циклу сронцій-90, цезій-137, що за хімічними властивостями еквівалентні відповідно кальцію та калію і тому засвоюються тваринами та рослинами в результаті їх концентрація в деяких сільськогосподарських рослинах перевищує концентрацію у зараженому грунті в 70-100 разів. Наведемо яскравий приклад щодо радіоактивного забруднення води: водяні рослини та риби накопичюють небезпечні радіонукліди до концентрації, що перевищує їх концентрацію у воді в десятки і сотні разів.

Таким чином, радіонукліди ядерної енергетики попадають через харчовий цикл в організм людини, накопичуються, створюючи найнебезпечніше внутрішнє опромінення. Цього не відбувається з природними радіонуклідами грунту.

Окрім можливого катастрофічного радіаційного впливу, ядерна енергетика при “нормальній роботі” піддає населення безперервним опромінення малим дозами, наслідком якого є виникнення онкологічних та генетичних захворювань. Вчені доводять, що навіть невелика доза створює певну ймовірність захворювання. За даними НКДАР, всі АЕС світу, що мають електричну потужність 500 млн. кВт, здійснюють опромінення населення Землі, середня індивідуальна доза дорівнює 1 мілібер за рік. Це в сто разів менше дози від природного радіаційного фону. Зростання повної потужності всіх АЕС світу до третини бар’єрної, тобто в 75 разів, збільшують дозу до 150 мілібер. Доза опромінення людини за покоління (30 років) становила 4,5 бера. Заспокоюючи людей, вказують, що за рахунок рентгенодіагностики кожна людина за ті ж тридцять років одержує дозу в середньому 4,5 бера. А відтак стверджують, нічого страшного на має якщо до цього стільки ж додасть ядерна енергетика. Таке міркування спотворює істину за допомогою середніх даних. У розглянутому випадку відомо, що для дітей і вагітних жінок внаслідок її онкологічної та генетичної небезпеки, як правило, не застосовується, в той час як від АЕС певну дозу опромінення вони неминуче одержать. Отже за екологічними міркуваннями атомна енергетика не може і не повинна виконувати роль масштабної енергетики, її рівень не повинен перевищувати вже досягнутий.

Отже, атом повинен служити людям. Але мирний атом не повинен отруювати планету. І те й інше цілком досяжно. І зовсім не резон відмовлятися від великого досягнення науки, яким є використання атомної енергії. Або людство буде розумно і обережно використовувати енергію атома, або воно не зможе зберегти свою цивілізацію, не кажучи вже про подальше просування вперед.

Альтернативні джерела енергії – вихід зі складної ситуації.

Альтернативою енергетичній кризі є використання природних, невичерпних джерел енергії. Наведу декілька прикладів. Середня швидкість вітру на території України 6 м/с, а для використання повітряних генераторів енергії достатньо 4 м/с. зараз людиною для своїх потреб виробляє близько 100 млрд. кВт/год в рік; цього поки що цілком достатньо, але чисельність людства постійно зростає, а кількість ресурсів неухильно зменшується. В даній ситуації найкращим вирішенням цієї проблеми для людства було б використання сонячних батарей для захоплення енергії сонця. За підрахунками, заставивши 10% території суші батареями ми могли б отримувати 1,5 триліона кВт в рік що більше ніж в 10 разів перевищує потреби людства. Але виникає проблема затінення цих 10% території суші, хоча це й не така велика проблема, якщо врахувати, що 15% території Землі – пустелі.

Геологічні проблеми на Україні

Декілька слів скажемо про основні екологічні проблеми пов’язані з геологічною діяльністю на Україні. Територія України характеризується складними і різноманітними природними і інженерно - геологічними умовами. Багато районів відносяться до категорії техногенно навантажених. Дія різних галузей промисловості, сільського господарства, житлового будівництва, закритої і відкритої розробки родовищ корисних копалин на одиницю площі у 10 – 15 разів вище аналогічних показників у інших регіонах. Подальший неконтрольований і некерований розвиток і дія господарського комплексу на природні об’єкти вже у близькому майбутньому може призвести до незворотних змін середовища життя людини.