Як протистояти глобальним забрудненням в атмосфері Землі
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Чим вище в спробах позбутися від диму підносяться в небо труби, тим далі забирають дим вітри. Сірчистий газ з диму високо над землею з’єднується з вологою, утворюючи стійку сірчану кислоту, і десь, іноді за багато сотень кілометрів, випадає «кислий» дощ. А поблизу великих хімічних комплексів часом дмуть вітри, насичені важким отруйним пилом. Вчені всього світу намагаються знайти захист від отруйних промислових газів. Обмивають дерева водою, намагаючись змити або нейтралізувати наліт кислоти, підтримують сили рослин спеціальними підгодівлями, нейтралізують грунт вапнуванням. Все це не дуже ефективно, дорого, трудомістко і тому не знаходить широкого застосування.
Фізіолог Жак Леб зауважив, що яйця морських їжаків, які нормально розвиваються в солоній морській воді, гинуть в розчині будь-якого з її компонентів. Здивований вчений став змішувати розчини в різних комбінаціях. У деяких яйця їжаків продовжували справно розвиватися. Виходило, що речовини в чистому вигляді можуть бути смертельно шкідливими для організму, а їх суміш цілком придатною для життя. У загальному розчині шкідливі для життя компоненти нейтралізують один одного, компенсують, а в оптимальному наборі стають навіть життєво необхідними для певного організму. Зробивши це відкриття, Леб незабаром забув про нього, захопившись черговою ідеєю.
Тепер розчини, в яких токсичність кожної речовини компенсована речовиною-протиотрутою, називають врівноваженими.
А що, якщо вважати забруднену атмосферу, в якій не можуть нормально розвиватися рослини, розчином неврівноваженим? Що, якщо і дану забруднену атмосферу забруднити ще більше, але речовинами-антагоністами? Вони нейтралізують і сірчистий газ, і оксиди азоту, і рослини будуть розвиватися нормально.
Приблизно так міркував доцент кафедри селекції та дендрології П.Т. Буденний, який взяв за основу своєї роботи теорію врівноважених розчинів. Послідували сотні дотепно поставлених експериментів, і з кожним дослідом вчений все більше переконувався в правильності наміченого шляху. Особливо цікаві були досліди над швидкозростаючим горохом. Дослідник поміщав паростки в ту чи іншу засмічену шкідливими газами атмосферу і перевіряв на них вплив різних речовин. З сімдесяти кандидатів, які претендували на роль рятівників гороху, іспит витримали п’ятнадцять. Вони і були зараховані в загін кращих речовин-антагоністів. Залишалося перевірити їх в реальних умовах.
Проти сірчистого газу призначали п’ятиокис ванадію. Нікчемної кількості, менше 50 грамів, мало вистачити на обробку цілого гектара лісу. Для порятунку дубів був призначений розчин хлористого кобальту. Словом, дослідники запаслися речовинами-антагоністами практично на всі лісові та атмосферні ситуації.
Обприскані антагоністами помираючі дерева і чагарники воскресали. Знову починали зеленіти сосни, почервонілі від сірчистого газу. На чагарниках з’являлися нові пагони. Розпрямлялися скорчені листя. За піддослідними ділянками лісу спостерігали п’ять років. Швидкість росту пагонів ялини на них збільшилася майже на третину. Стали набагато швидше рости і дуби. А сосни в Ясній галявині, яких свого часу значно поменшало, після рятівної обробки почувають себе нормально. Потрібно відзначити, що і промислові викиди стали чистіше.
Оскільки є такі хороші і багаторічні результати, напрошується висновок: чи не застосувати речовини-антагоністи для оздоровлення води? Звичайно, в проточних водах річок це зробити важко, а ось в ставках і озерах, мабуть, можливо.
Однак проти масового застосування нового способу охорони навколишнього середовища можуть бути і заперечення. Багато років вважалися незамінними хімічні засоби захисту рослин. Не виникало сумнівів в їх корисності, поки в рибах і навіть в коров’ячому молоці не виявили отрути в неприпустимих концентраціях. Чи не станеться те ж саме з речовинами-антагоністами? Ні, не станеться. Їх концентрація настільки мала, що, на думку багатьох вчених, ніякої небезпеки для тварин і для людини вони не представляють.
Роботи П. Т. Буденного мають і велике промислове значення. При широкому використанні нового способу охорони лісу за рахунок підвищення швидкості росту дерев з кожного гектара можна додатково отримати приблизно по два кубометри деревини. При величезних наших лісах це мільйони кубометрів додаткової деревини.
Мул + сміття = добриво
«Все повинно кудись подітися» – так Б. Коммонер жартома сформулював закон збереження енергії. Куди подіти відходи життя і діяльності людства, якщо при переробці всієї видобутої сировини в продукцію тривалого користування перетворюється всього лише два відсотки? Решта – відходи. Кілька тонн на кожного жителя планети на рік. Тільки паперу, плівок, старого одягу, консервних банок, битого скла, залишків їжі і предметів домашнього вжитку — металевих і дерев’яних — на душу припадає близько тонни. Куди подіти все це?
І як бути з опадами, що збираються в очисних спорудах міської каналізації? Фахівці підрахували, що в міські каналізаційні мережі надійде понад 72 кубічних кілометрів стічних вод, з яких в очисних спорудах утворюється щонайменше 720 мільйонів тонн мулу. Що з ним робити? Вивезти на поля, скаже досвідчений читач. Правильно, мул – прекрасне добриво. Але як його доставити на поля? Не будувати ж трубопроводи, подібні нафтовим, щоб транспортувати мул з великих міст на поля. І звичайним транспортом не вивезеш. Для цього буде потрібно 12 мільйонів залізничних цистерн, або 140 мільйонів автомобілів.
Корисних речовин в мулі багато. Є азот, фосфор, калій, мікроелементи, так необхідні рослинам, але міститься все це в сухих речовинах, а їх в мулі не більше чотирьох відсотків, решта — вода. Возити на поля воду, звичайно, нерентабельно. Ось якщо якось примудритися віджати водянистий мул на місці — вийде не сотні мільйонів тонн, а близько тридцяти мільйонів тонн, але зате цілком корисних. З такими перевезеннями можна впоратися.
Тут і згадали про сміття. Його теж в містах накопичується за рік близько 30 мільйонів тонн. І в ньому багато хорошого: в одній тонні — до 20 кілограмів фосфору, магнію, заліза, майже по 30 кілограмів кальцію і алюмінію, до двох відсотків азоту. Так ось, лежить, припустимо, тонна сухого сміття, а поруч — тонна перезволоженого мулу. Щоб сміття перетворилося в добриво, його потрібно зволожити, знешкодити, розкласти мікроорганізмами, тобто компостувати. І вода, і мікроорганізми в надлишку є в поруч лежачому мулі. Але перший не компостується тому, що він сухий, а другий — тому, що занадто вологий. У суміші ж вони прекрасно доповнюють один одного. Навіть хімічні «нахили» у них сприятливі: мул має лужну реакцію, а сміття — кислу.
Так чого ж зволікати? Беремо сміття, відсіваємо з нього всякий металевий мотлох і синтетику, змішуємо з мулом, компостуємо — і на поля!
Все, що перераховано в попередній фразі до слова «компостуємо», особливих труднощів не викликає. Компостування ж процес біологічного розігріву суміші і її ферментації – вимагає дорогого обладнання і великих енерговитрат. Компости виходять дорогими.
Доктор сільськогосподарських наук І. І. Ярчук та його співробітники поставили на кафедрі агрохімії Дніпропетровського сільськогосподарського інституту такий експеримент. Сміття завантажили в невеликий лабораторний ферментер, в якому ганчірки, недоїдки, папір та інше при обертанні барабана інтенсивно перетирали один одного. Через дві доби температура маси піднялася до 70 градусів, що цілком достатньо для ферментації. Тепер сміття можна змішувати з мулом і компостувати. А через ферментери будемо пропускати не всю сировину, а лише її сміттєву частину, що становить до 40 відсотків загальної маси. Це значно зменшить габарити обладнання, витрати електроенергії. Словом, виробництво добрив з мулу та сміття стає цілком рентабельним.
Досліди показали, що отриманий компост по ефективності не поступається перепрілому гною. На дослідних ділянках врожайність кукурудзи підвищувалася на 37-45 відсотків, а капусти — на 28 відсотків. Причому одного разу внесені в грунт добрива діяли протягом двох років. Потім у Дніпропетровській області було проведено виробничий досвід на площі 260 гектарів. На дослідному полі урожай помідорів був майже на чверть більший, ніж на контрольному.
У технології, розробленій дніпропетровськими вченими, вдало поєднуються економічний ефект і екологічний: не потрібно відводити землі під звалища і місця поховання рідких опадів, анулюються досить активні джерела забруднення повітряного і водного середовища.