logo
Посібник

2.2.1. Природне середовище

*Навколишнє природне середовище в ширшому розумінні — косміч­ний простір, а в вужчому — біосфера, зовнішня оболонка Землі, яка охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфе­ри, що взаємозв'язані складними біогеохімічними циклами міграції речовин і енергії.

Земля — одна з планет Сонячної системи, найбільша з планет зем­ної групи (Меркурій, Венера, Марс, Земля), середній радіус — 6371 км, відстань до Сонця — 150 млн. км, маса Землі становить 1/330000 маси Сонця.

Сонце — це найголовніша зірка сонячної системи, температура по­верхні близько 6000 °С. Земля отримує всього одну двомільярдну час­тину сонячного випромінювання. Цього досить, щоб обігріти Землю та постачати необхідною енергією весь рослинний та тваринний світ.

■ Атмосфера — це газова оболонка Землі, яка обертається разом з нею.

Дуже своєрідні кліматичні умови в атмосфері. Атмосфера поділяється на шари, t яких з висотою змінюється температура. На висоті 8—10 км температура становить 40—50'С нижче нуля, а на висоті близько 60—70 км знаходиться повітряний шар досить помірною температурою, близькою до 00 С. Причини виникнення цього тепло, шару атмосфери пояснюються явищем абсорбції (поглинання) молекулами озону і кисню ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Саме тут проходить озоновий захист життя Землі від жорсткого для всього живого випромінювання Сонця. Енергія радіації, що абсорбується, перетворюється у теплову енергію газових молекул. Сонячна радіація, яка проходить до земної поверхні, має зовсім безпечні границі, а всі ультрафіолетові промені з меншою довжиною хвилі в'язнуть у цьому невидимому, легкому, але непроникному шарі повітряного океану.

З віддаленням від Землі змінюється не тільки густина повітря, а й його склад. Склад повітря залишається порівняно постійним на висотах до 100 км. До складу атмосфери входять азот — 78,08%, кисень — 20,95% і аргон — 0,93%. На частку вуглекислого газу, неону, гелію і всіх інших газів, які присутні у повітрі в мікрокількості, припадає лише трохи більше 0,04%. І

У придонних шарах атмосфери, особливо в містах, склад повітря | змінюється. Важливою змінною складової атмосфери є вуглекислий і газ. Ще 100 років тому вміст вуглекислого газу в повітрі був 0,0298%, а тепер — 0,0318%, а в містах ще вищий. Цікаво, що акселерацію — прискорений і посилений ріст дітей, особливо в містах, — деякі вчені J пояснюють підвищеним вмістом вуглекислого газу в повітрі. Навіть незначне збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі значно поси­лює дихальний процес, починається швидкий ріст грудної клітини і відповідно всього організму.

Приблизно до висоти 400—600 км зберігається переважно киснево-азотний склад атмосфери. Істотна зміна складу повітря спостерігається лише з висоти близько 600 км. Тут починає переважати гелій. «Гелієва корона Землі, як назвав гелієвий пояс В.І.Вернадський, простягається приблизно до висоти 1600 км від поверхні Землі, а далі вище 2—3 тис. км переважає водень. Так поступово газова оболонка Землі перетворюється у міжзоряний газ, який складається на 76% (за масою) з водню і на 23% з гелію.

Цікаво, що наша земна атмосфера за складом різко відрізняється від атмосфери інших планет Сонячної системи. Наші близькі сусіди — Венера / Марс — мають в основному вуглекислу атмосферу, а дальні — Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун — оточені гелієво-водневою атмосферою, порівняно багато в їхніх атмосферах і метану.

За характером зміни різних параметрів атмосферу Землі розділяють на такі шари: тропосфера (9—18 км), стратосфера (50—55км), мезосфера (80—90 км), термосфера (вище 90 км до 800—1000 км) і екзосфера (вище 800—1000 км).

За складом повітря виділяють також озоносферу, яка приблизно збігається зі І стратосферою / має максимальну концентрацію озону на висотах 20—25 км. Основна маса озону сконцентрована на висотах 10—15 км, але озон присутній також у при земному шарі повітря (де він відіграє важливу роль у фотохімічних перетвореннях продуктів антропогенних забруднень атмосфери) І на висотах 50—80 км, де відбуваються основні процеси природного утворення і руйнування озону.

Він надходить в атмосферу внаслідок виверження вулканів, розпаду органічних речо­вин, дихання живих організмів, виділення з поверхні теплих океанів, а витрачається атмосферою на фотосинтез рослин, розчинення в холодній воді океанів, перетворення силікатів вивітрюваних гірських порід у карбонати. Рослини за рік поглинають близько 100 млрд т оксиду вуглецю, тобто близько 6% усього наявного вмісту його в атмосфері. Важливим фактором стабілізації вмісту оксиду вуглецю є світовий океан, у водах якого розчинено принаймні в сто разів більше оксиду вуглецю, ніж його є у всій атмосфері.

З основних компонентів атмосфери найбільше змінюється вміст у повітрі водяної пари. Вміст водяної пари в атмосфері визначається співвідношенням процесів випарювання, конденсації і горизонтального перенесення.

■ Водяна пара — це джерело утворення хмар, туманів, опадів. Наявні в атмосфері водяна пара і діоксид вуглецю захищають земну поверхню від надмірного охолодження, створюючи так званий парниковий ефект: якби не було атмосфери, то середня температура поверхні земної кулі була б не+15, а —23 °С.

Атмосфера регулює теплообмін Землі з космічним простором, впли­ває на її радіаційний та водяний баланс. Одним з найважливіших фак­торів, що визначають стан атмосфери, є її взаємодія з океаном, проце­си газообміну і теплообміну між ними суттєво впливають на клімат Землі.

Клімат — це багаторічний режим погоди, властивий тій чи іншій місцевості. Кліматичні умови Землі створюються внаслідок взаємопов'язаних процесів теплообміну, вологообміну і загальної циркуляції атмосфери. Клімат характеризується середніми по­казниками світла, температури, вологості повітря, рівнем опадів, рівнем радіації, атмосферного тиску, напрямками вітрів тощо.

Вологість визначається місцем на Землі і кліматичними умовами .та залежить від пори року та доби. Вологість повітря суттєво впливає на теплообмін організму з навколишнім середовищем, має велике значення для життєдіяльності людини. За низької температури і високої вологості повітря підвищується тепловіддача і людина зазнає

охолодження; при високій температурі і високій вологості повітря тепловіддача різко скорочується, що призводить до перегріву організму, особливо при виконанні фізичної роботи. Висока температура краще переноситься, якщо вологість понижена. Найбільш сприятливою для людини є відносна вологість повітря 40—60%. і

Освітленість від природних джерел світла змінюється в широких межах залежно від пори доби і року, стану атмосфери.

Фоновий рівень радіації утворюється за рахунок сонячної радіації та іонізуючого випромінювання природних радіоактивних речовин. Рівень сонячної радіації визначається кількістю сонячних днів і активністю Сонця.

Життєдіяльність організму людини як складової біологічної системи протікає в і певних межах, установлених природою. Умови обстановки у навколишньому середо­вищі в межах природних змін його параметрів називаються нормальними умовами.

Стан атмосфери в даному місці в певний момент або за обмежений проміжок часу характеризує погоду. «Живучи в погоді», людина відчуває вплив на організм гігант­ських космічних та планетарних сил.

Великий вплив на погоду та життєдіяльність людини мають проце­си, які відбуваються на Сонці. Виплески сонячної активності розігрі­вають зовнішні шари атмосфери Землі, змінюють їх густину і хімічний склад, могутні потоки заряджених частинок і випромінювань прони­кають в атмосферу, «переколочують» всю повітряну оболонку. Від цього змінюється і сама погода і реакція на її зміни в організмі людини. і

■ Гідросфера (грец. hydro - вода, sphaira - куля) — це водяна оболонка Землі. До надземної частини гідросфери, що вкриває 70% | поверхні Земної кулі, належать океани, моря, озера, ріки, а також льодовики, в яких вода перебуває у твердому стані. Основна части­на води (понад 80%) перебуває у глибинних зонах Землі — в її мантії. Підземна частина гідросфери охоплює ґрунтові, під ґрунтові, напірні й безнапірні води, тріщині води і води карстових порожнин у лег­корозчинних гірських породах (вапняках, гіпсах тощо).

Усі форми водних мас переходять одна в одну у процесі перетворення. Вода у біосфері перебуває у безперервному русі, бере участь у геологічному та біологічному кругообігах речовин.

Вода є основою існування життя на Землі. Для величезної кількості живих організмів, особливо на ранніх етапах розвитку біосфери, вода була середовищем зародження та розвитку. Без води неможливий фотосинтез, який відбувається в зелених рослинах і лежить в основі біологічного кругообігу речовин на нашій планеті. Вода — своєрідний мінерал, який забезпечує існування живих організмів на Землі. Живі організми на 60- 98% складаються з води і всі їхні життєві функціональні процеси пов'язані з водою. Обмін речовин в організмах можливий лише за наявності води, бо майже всі хімічні, колоїдно-хімічні та фізіологічні процеси відбуваються у водних розчинах органічних та неорганічних речовин або за обов'язкової участі в них води. Процеси травлення і засвоє­ння їжі у травному каналі та синтез живої речовини в клітинах організмів відбуваєть­ся виключно у рідкому середовищі. Втрата організмом лише 10—20% води веде до його загибелі. Без води людина може прожити не більше п’яти діб.

Без води не може існувати й людська цивілізація, бо вода використо­вується людьми не лише для пиття, а й для забезпечення своїх санітарно-гігієнічних та господарсько-побутових потреб. Вода використовується у промисловості, побуті, сільському господарстві, як джерело енергії.

Багато джерел і водоймищ мають лікувальне призначення.

Але для більшості людських потреб придатна не будь-яка вода, а прісна — з вмістом мінеральних солей до 1 г/л. Незважаючи на величезні обсяги гідросфери (16 млрд м3 води), прісні води становлять менше 3% її об'єму. Доступною для використання є лише невели­ка частка прісних вод, що зосереджена у прісноводних озерах, водосховищах, річках та підземних водоносних горизонтах.

Забезпеченість річковою водою України дуже мала. Цей дефіцит річкової води доводиться надолужувати використанням підземних вод, яких у нашій країні чималий запас. Головним джерелом річкової води в Україні є Дніпро, а також Дністер, Півден­ний Буг, Тиса, Прут, малі річки (їх налічується понад 63000).

Не всяка прісна вода може використовуватись людьми. До якості води висуваються певні вимоги залежно від галузей її використання. Найбільш жорсткими є вимоги до якості питної води та води у водой­мищах, що використовуються для розведення риби. Вода повинна відпо­відати санітарним вимогам — гранично допустимим нормам (ГДН) вмісту тих чи інших компонентів, що забезпечують склад і властивості води. Гака вода повинна бути безпечною щодо бактеріального складу, не­шкідливою за вмістом і складом розчинених хімічних речовин. В основі гігієнічного нормування якості питної води лежить відповідність її сані­тарним нормам безпеки в епідеміологічному, патофізіологічному і ток­сикологічному відношеннях, а також — естетичним вимогам (нормаль­ної реакції людини). Якщо джерела водопостачання не відповідають нор­мам, їх заздалегідь очищують від бактерій, позбувають зважених часток. Проте є такі забруднення, які усунути неможливо, тому така вода для використання непридатна.

Водопідготовка

підвищення

якості води

Показники хімічного складу води визначаються нормами вмісту — гранично допустимими концентраціями (ГДК) речовин, які з'явилися у природній воді внаслідок промислового, сільськогосподарсь­кого і комунально-побутового забруднення. ГДК обмежують загальну мінералізацію води, вміст хімічних речовин, загальну жорсткість і рН.

Наша планета Земля є стиснутою з полюсів кулею — геоїдом. Будова Землі неоднорідна. Вона складається з трьох оболонок — земної кори, мантії та ядра, де різко змінюються швидкості пружних сейсмічних хвиль, викликаних землетрусами або штучними вибухами.

Товща земної кори під ложем океану досягає 5—12 км, у рівнинних регіонах — 30—40 км, а під горами — 50— 70 км. Мантія Землі простягається нижче земної кори до глиби­ни 2950 км від поверхні, ядро Землі — до її центру, тобто глибини 6371 км. Відповідно з глибиною зростає тиск і щільність гірських порід, підвищується їх температура. Вважа­ють, що температура ядра Землі не перевищує 5000'С. Джерела внутрішньої теплової \ енергії Землі ще недостатньо з'ясовані. Головними з них вважають радіаційний розпад елементів та перерозподіл матеріалу за щільністю в мантії, який супроводжується ви­діленням значної кількості тепла.

* Зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає земну кору з части­ною верхньої мантії Землі і складається з осадових, вивержених і метаморфічних порід, називається літосферою.

Товщина літосфери на континентах і під океанами різниться і становить в се­редньому відповідно 25—200 і 5—100 км. Переважна частина земної поверхні — це рівнини континентів і океанічного дна. Основна частина літосфери складається з вивержених магматичних порід (95%), серед яких на континентах переважають гра­ніти, а в океані — базальти.

Літосфера є середовищем усіх мінеральних ресурсів, одним з основ­них суб'єктів антропогенної діяльності людини. У верхній частині кон­тинентальної земної кори розвинені ґрунти, значення яких для людини важко переоцінити.

Ґрунт — органічно-мінеральний продукт багаторічної (сотні та тисяч років) спільної діяльності живих організмів, води, повітря, сонячного тепла та світла — є одним з найважливіших природ­них ресурсів. Залежно від кліматичних і геолого-географічних умов ґрунти мають товщину від 15—25 см до 2—3 м.

Ґрунти виникли разом із живою речовиною і розвивалися під впливом діяльності рослин, тварин і мікроорганізмів, доки не стали дуже цінним для людини родючим субстратом.. Сучасні Ґрунти складаються із суміші мінеральних часток (продукти руйну­вання гірських порід) та органічних речовин (продукти життєдіяльності біоти та мікро­організми і гриби). Ґрунти відіграють величезну роль у кругообігу води, речовин і вугле­кислого газу. Ґрунти мають велике значення для життя. Без ґрунту не можливе жит­тя рослин і тварин на суші. Він є джерелом мінеральних, органічних і органічно-міне­ральних речовин і унікальною лабораторією, в якій відбуваються процеси розкладу та синтезу органічних речовин, а також фотохімічні процеси. Ґрунт є основним джерелом отримання продуктів харчування людей. Він впливає на формування здоров'я людини, є основним фактором, що формує геохімічні процеси, від яких залежить хімічний комплекс організму людини. Ґрунт є також: джерелом мінеральних речовин необхідних для циклу обміну речовин, для росту рослин, які вживають люди і тварини.

З різними породами земної кори, як і з її тектонічними структурами, пов'язані різні корисні копалини: горючі, металічні, будівельні, а також: такі, які є сировиною для хімічної та харчової промисловості.

У межах літосфери періодично відбуваються сучасні фізико-географічні процеси (зсуви, селі, обвали, ерозія), які мають величезне значення для формування екологічних ситуацій у різних регіонах планети.