Загрязнение Мирового океана, пути поступления и распределения загрязненных веществ

Океан, будучи кладовой разнообразнейших ресурсов, также является бесплатной и удобной дорогой, которая связывает  удаленные друг от друга континенты и острова. Морской транспорт  обеспечивает почти 80% перевозок между  странами, служа развивающемуся мировому производству и обмену.

Мировой океан может служить  переработчиком отходов. Благодаря  химическому и физическому воздействию  своих вод и биологическому влиянию  живых организмов, он рассеивает и  очищает основную часть поступающих  в него отходов, сохраняя относительное  равновесие экосистем Земли. В течение 3000 лет в результате круговорота  воды в природе вся вода Мирового океана обновляется [5].

 

2. Уязвимые звенья Мирового океана

 В настоящее время человечество потребляет на свои хозяйственно - бытовые нужды 12% речного стока. Испарившаяся в процессе производства влага снова может включаться в планетарный влагооборот, и, таким образом, "истинно безвозвратной" является только вода, которая связывается химически в различных видах создаваемой производством продукции. Мировое производство ежегодно химически связывает около 100 млн.м свободной воды. Пока это в три раза меньше, чем недра Земли высвобождают из связанного состояния. Однако, учитывая темпы развития производства и рост его "водоемкости", эти величины уже лет через 20 могут сравняться. Темпы роста водопотребления составляют 5 - 6% за пять лет, а по отдельным странам достигают 10 - 12%.

Научно - технический прогресс расширил возможности для непрерывного роста  производства. К числу отраслей промышленности, потребляющих большие количества воды, относится энергетика, где вода используется в системах охлаждения. При этом на каждый киловатт энергии, выработанной ТЭС, расходуется около 3 л воды, а на АЭС в два с лишним раза больше. Масштабы этих расходов станут ясны, если вспомнить, что мировое производство энергии превысило 4 млн. кВт ч/год. Значительное количество воды в таких отраслях производства, как горнодобывающая, и в особенности обрабатывающая, промышленность (металлургическая, химическая и др.). Это связано, прежде всего, с их энергоемкостью (необходимость охлаждения), а также с широким применением флотации и химической технологии (вода как растворитель и реагент) [6].

Еще большие количества воды в сельском хозяйстве. Для производства 1т сухой  растительной массы растения в различных  условиях тепло - и влагообеспеченности  используют только на транспирацию от 150 - 200 до 800 - 1000 м воды. Примерно столько же используется на непродуктивное испарение и еще около четверти этого количества воды задерживается в самой биомассе. Отмечая чрезвычайно высокую водоемкость сельскохозяйственного производства, важно подчеркнуть, что вода потребляется не только на орошаемых, но и на неполивных угодьях.

В современных условиях сильно увеличиваются  потребности человечества в воде на коммунально-бытовые нужды. Ныне житель города в среднем по земному  шару расходует на эти цели около 150 л в сутки, в сельской местности  этот показатель не превышает 54 л. Однако, учитывая увеличение доли городского населения с 33% в 1960 г. до 51% в 2000г. в  целом по нашей планете и до 85 - 90% в экономически развитых странах, а также выравнивание культурно - бытовых условий города и деревни, следует ожидать повышения этой нормы до 400 л в сутки. В 2000 г. водопотребление на коммунально-бытовые нужды составит уже 920 км/год для всего населения земного шара. Из этого количества безвозвратный расход воды на хозяйственно - бытовые нужды людей, как и в настоящее время, вряд ли превысит 20% и в общей сумме мог бы составить 180 км/год, оставшиеся 740 км - это сточные канализационные воды. Если сбрасывать их в реки, то загрязнится в несколько раз больший объем речного стока (даже при самых совершенных методах очистки). Суммарный водозабор на земном шаре оценивается в настоящее время в 3300 - 3530 км/год, составляя немного меньше 1000 м/год на душу населения.

Из анализа водопользования  за пять - шесть прошлых десятилетий  и перспективных расчетов вытекает, что ежегодный прирост безвозвратного водозабора составляет 4 - 5%.В 2000 г., когда  по прогнозам, промышленное производство возрастет в 15 раз, сельскохозяйственное - в 3 раза, выработка электроэнергии - примерно в 18 раз, безвозвратный расход воды может возрасти в 10 раз. Если предположить, что такой прирост сохранится в будущем (а это тесно связано  с ростом населения и объема производства, а также техническим уровнем  последнего), то к 2230 г. человечество может  исчерпать все водные запасы в  геосфере, а пресные воды - уже  к 2100 г.

В связи с этим вопрос о возможной  нехватке воды для промышленного  и бытового потребления, а также  для нормального функционирования географической оболочки Земли приобретает  большую актуальность. Дефицит воды наблюдается и сейчас, но в дальнейшем он может стать серьезным тормозом в развитии хозяйства. Быстрый рост населения и бурное развитие промышленности привели к тому, Что недостаток воды начали испытывать, не только территории, которые природа "обделила" водой, но и многие из тех районов, которые  еще недавно считались полностью  обеспеченными. Острую нехватку воды начали повсюду ощущать большие города и крупные индустриальные центры [7].

Наряду с интенсивным ростом затрат воды на хозяйственные и бытовые  нужды существует и другая причина  количественного истощения водных ресурсов. Это изменение человеком  водного баланса отдельных территорий путем распашки лугов, вырубки лесов, осушения пойменных болот, строительства  водохранилищ, что ведет к резкому  увеличению затрат на испарение и  уменьшению запасов грунтовых вод, вызывающих сокращение водоносности рек. Большие потери воды имеют также  место в оросительных системах (за счет фильтрации воды из оросительных каналов, прямого испарения из открытых каналов и т.д.).

Качественное истощение водных ресурсов. Основной причиной современной  деградации природных вод Земли  является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:

а) сточные воды промышленных предприятий;

б) сточные воды коммунального хозяйства  городов и др. населенных пунктов;

в) стоки систем орошения, поверхностные  стоки с полей и др. сельскохозяйственных объектов;

г) атмосферные выпадения загрязнителей  на поверхность водоёмов и водосборных  бассейнов. Кроме этого неорганизованный сток воды осадков ("ливневые стоки", талые воды) загрязняет водоёмы существенной частью техногенных терраполлютантов [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

       2 Загрязнение Мирового океана, пути поступления и распределения загрязненных веществ

       2.1 Сброс отходов в океан с целью захоронения (дампинг)

       Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.   Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит ( на массу сухого вещества) 32-40% 0органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0, 085% свинца; 0,001% ртути; 0, 001% кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса [9].

 

        2.2 Нефть и нефтепродукты

Основным загрязнителем морей, значение которого быстро возрастает, является нефть. Этот вид загрязнителя попадает в море разными путями: при спуске воды после промывки цистерн  из - под нефти, при аварии судов, в особенности нефтевозов, при  бурении морского дна и авариях  на морских нефтепромыслах и т.д.

Нефть представляет собой вязкую маслянистую  жидкость, имеющую темно - коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно  из насыщенных гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

- Парафины (алкены);

- Циклопарафины;

- Ароматические  углеводороды;

- Олефины.

        Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наиболее угрожают чистоте водоемов нефтяные масла. Эти очень стойкие загрязняющие вещества могут распространяться на расстояние более 300 км от источника. Легкие фракции нефти, плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна капля нефтяного масла образует, растекаясь по поверхности, пятно диаметром 30-150 см, а 1т -около 12 км нефтяной пленки.

        Толщина пленки измеряется от долей микрона до 2 см. Пленка нефти обладает большой подвижностью, стойка к окислению. Средние фракции нефти образуют взвешенную водную эмульсию, а тяжелые (мазут) оседают на дно водоемов, вызывая токсическое поражение водной фауны. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. В период за 1962-79 гг. в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2 млн. т в год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину.

        Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащих поверхностные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

        У берегов Англии и Франции в результате гибели танкера "Торри Каньон" (1968) в океан было выброшено 119 тыс. т нефти. Нефтяная пленка толщиной 2 см покрыла поверхность океана на площади 500 км. Известный норвежский путешественник Тур Хейердал в книге с символическим названием "Уязвимое море" свидетельствует: "В 1947 плот "Кон-Тики" за 101 сутки прошел около 8 тыс. км в Тихом океане; экипаж на всем пути не видел никаких следов человеческой деятельности. Океан был чист и прозрачен. И для нас было настоящим ударом, когда мы в 1969 году, дрейфуя на папирусной лодке "Ра", увидели, до какой степени загрязнен Атлантический океан. Мы обгоняли пластиковые сосуды, изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки. Но особенно бросался в глаза мазут" [10].

 

        2.3 Пестициды

        Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:

- инсектициды для борьбы с вредными насекомыми;

- фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений;

- гербициды против сорных растений.

        Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн. т пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн. т этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и герктициды получают путем хлорирования ароматических и жидких гетероциклических углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн. т полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПХБ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03- 1,2 кг/ л [11].

 

2.4 Тяжелые металлы

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк), относятся к числу  распространенных и весьма токсичных  загрязняющих веществ. Они широко применяются  в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах  довольно высокое. Большие массы  этих соединений поступают в океан  через атмосферу. Наибольшую опасность  для водной среды из металлов представляет ртуть и ее соединения, особенно метилртутные. Средняя концентрация ртути в океанической воде составляет 0,15 мг/м, а всего в Мировом океане содержится 210 млн. т. При ежегодном  производстве ртути около 9 водных объектов, особенно внутренних водоемов и прибрежных участков морей.