3.1. Природне середовище

Навколишнє природне середовище в ширшому розумінні — косміч­ний простір, а у вужчому — біосфера, зовнішня оболонка Землі, яка охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, що взаємопов'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.

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

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

Атмосфера поділяється на шари, в яких з висотою змінюється температура. На висоті 8—10 км температура становить 40—50 °С нижче нуля, а на висоті біля 60—70 км знаходиться повітряний шар з досить помірною температурою, близькою до 0 °С. Причини ви­никнення цього теплого шару атмосфери пояснюються явищем аб­сорбції (поглинання) молекулами озону і кисню ультрафіолетового випромінювання Сонця. Саме тут проходить захист життя Землі від жорсткого випромінювання Сонця.

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%.

У придонних шарах атмосфери, особливо в містах, склад повітря змінюється. Важливою змінною складової атмосфери є вуглекис­лий газ. Ще 100 років тому вміст вуглекислого газу в повітрі був 0,0298%, а тепер — 0,0318%, а в містах ще вищий.

За характером зміни різних параметрів атмосферу Землі розділя­ють на такі шари: тропосфера (9—18 км), стратосфера (50—55 км), 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 стратосферою і має максимальну концентрацію озону на висотах 20—25 км. Основна маса озону сконцентрована на висотах 10—15 км, але озон присутній також у приземному 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.

Атмосферне повітря — один з найважливіших природних ресур­сів, без якого життя на Землі було б абсолютно неможливим. Атмо­сферний кисень О,, необхідний для дихання людей, тварин, пере­важної більшості рослин і мікроорганізмів. Організму людини і тва­рин необхідний постійний приплив кисню. Основне джерело утво­рення кисню — це фотосинтез зелених рослин. Підраховано, що рослини за рік виділяють в атмосферу близько 70 млрд. т кисню. Близько 80% всього кисню в атмосферу постачає морський фіто­планктон, 20% виробляє наземна рослинність.

Вуглекислий газ — обов'язковий компонент фотосинтезу рослин. 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.

Великий вплив на 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 погода, і реакція на її зміни в організмі людини.

Гідросфера — 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 грунтові, підґрунтові, напірні й безнапірні води, тріщинні 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 відбуваються 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 по­ винна відповідати санітарним вимогам — гранично допустимим нормам (ГДН) вмісту тих чи інших компонентів, що забезпечують склад і властивості води.

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 тисячі років) спільної діяльності живих організмів, води, повітря, со­нячного тепла та світла.

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 грунти складаються із суміші мінеральних часток (продукти руйнування гірських порід) та органічних речовин (продукти життєдіяльності біоти та мікроорганізми і гриби). Без ґрунту неможливе 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. Грунт 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 тварин.

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.