Охрана морей и океанов - Экология - Скачать бесплатно
В противоположность установившемуся
мнению, океан является наиболее
подходящем местом для сброса
некоторых отходов человеческой
деятельности. Если этот процесс
тщательно контролируется, он не несёт
вреда жизни океана.
У.Баском
Август 1974 г.
Введение.
Загрязнение мирового океана.
Огромная масса вод Мирового океана формирует климат планеты, служит
источником атмосферных осадков. Более половины кислорода поступает в
атмосферу из океана, и он же регулирует содержание углекислоты в атмосфере,
так как способен поглощать ее избыток, в Мировом океане ежегодно
вылавливается 85 млн. т. рыбы.
Мировой океан - это и протеин для голодающих, которых на земле миллионы,
и новые лекарства для больных, вода для пустынь, энергия и минералы для
промышленности, места отдыха.
Пожалуй, ни одна проблема не вызывает сейчас у человечества таких
оживленных дискуссий, как проблема загрязнения Мирового океана. Последние
десятилетия знаменуются усилением антропогенных воздействий на морские
экосистемы в результате загрязнения морей и океанов. Распространение многих
загрязняющих веществ приобрело локальный, региональный и даже глобальный
масштабы. Поэтому загрязнение морей, океанов и их биоты стало важнейшей
международной проблемой, а необходимость охраны морской среды от
загрязнений диктуется требованиями рационального использования природных
ресурсов. Никто не будет оспаривать целесообразность охраны океана и
развитой в нем жизни от вреда, который могут нанести выбросы отходов.
Важнее всего то, что мы не имеем права пребывать в праздном ожидании
окончательного решения о том, что есть «загрязнение»,так как рискуем
оказаться перед фактом загрязнения, которое никто и не пытался
предотвратить. Это тем более серьёзно, что океан невозможно очистить, как
реку или озеро.
При обсуждении проблемы загрязнения океана важно выделять вопросы трех
типов: (1) Какие вещества, в каких количествах и каким путем попадают в
океан? Попадают ли они в океан с речным стоком, из каналов сброса, при
затоплении танкеров и прочих судов или переносятся ветром в море? (2) Что
происходит с загрязняющими веществами, когда они попадают в океан? Как
быстро они разбавляются до безвредных концентраций? Каким образом они
накапливаются в пищевых цепях? Насколько быстро разрушаются вредные
органические загрязнители, как нефть, ДДТ и подобные им вещества? (3) Какое
значение для протекающих в океане процессов имеет тот или иной уровень
загрязнения? Подавляется ли рост или размножение морских организмов?
Концентрируется ли загрязняющее вещество в морских организмах в таких
количествах, что представляет опасность для здоровья людей при употреблении
морепродуктов в пищу?
Некоторые изменения в окружающей среде океана, вызванные человеческой
деятельностью, уже необратимы. Например, реки, перегороженные плотинами,
выносят значительно меньше пресной воды и осадочного материала Порты в
устьях рек изменяют характер движения потока воды в естественную среду.
Насколько чист должен быть океан и насколько человек должен пытаться
сохранить окружающую среду ? Проблема состоит в том, чтобы определить, что
является оптимальным для общества, и достигнуть этого с наименьшими
затратами.
Удаление отходов автоматически предполагает загрязнение Всё живое или
неживое, что своим избытком снижает качество жизни, является загрязнением.
Большинство веществ, называемых загрязнителями, уже имеются в океане в
огромных количествах: материал донных осадков, металлы, соли и все виды
органики. Океан может выдержать ещё большую нагрузку этими веществами,
однако вопрос состоит в том, насколько большую: до какого предела океан
будет выдерживать эту нагрузку без отрицательных последствий.
В 1973году был предложен один из подходов к этому вопросу: «Вода
считается загрязненной, если из-за своих недостаточно высоких качеств она
не может удовлетворять самым высоким требованиям по её использованию в
настоящем или будущем». Самыми высокими требованиями являются занятия
водными видами спорта и производства морепродуктов, а также сохранение
жизни в море на постоянном уровне.
Чтобы поддерживать приемлемый уровень качества океанских вод, надо
рассмотреть основные виды вероятных загрязнителей, образующихся в
результате хозяйственной деятельности человека. Один из них - фекальные
стоки (75 г. сухого веса в твердом виде на одного человека в день), которые
после различных способов обработки попадают в конечном счете в океан в
качестве в качестве «городских сточных вод». Кроме того, в океан
направляется поток отходов со множества промышленных предприятий. Обычно
эти отходы подвергаются предварительной обработке, в процессе которой
удаляются компоненты, которые скорее всего могут оказаться опасными, тогда
как остальные сточные воды по трубам сбрасываются в океан. Сброс с барж в
открытом море - средство избавления от грунтов, вынутых в процессе
землечерпательных работ (при углублении проходов для судов), фекалий,
химических отходов. Термическое (тепловое) загрязнение представлено
нагретой водой прибрежных тепловых электростанций, а так же холодной водой,
поступающей с причалов, где разгружаются суда-газовозы. Кроме того , с
судов сбрасывают мусор, а также балластную воду, содержащую нефть.
Это преднамеренные выбросы; однако загрязнители попадают в океан и
другими путями. Из воздуха поступают мелкие частички пестицидов,
распыляемых над посевами, частицы сажи из дымовых труб, выхлопные газы
двигателей автомобилей и самолетов. От покрытых краской корпусов кораблей
отделяются небольшие количества токсикантов, назначение которых
предотвратить обрастание кораблей водорослями и ракообразными. В результате
лесных пожаров из атмосферы в океан попадает огромное количество золы,
окислов металлов. Нефть, выливающаяся из танкеров в результате морских
катастроф и фонтанирующая при подводном бурении, образует особый вид
загрязнителя.
Также в результате многих природных процессов в океан попадают вещества,
которые назывались бы загрязнителями, если бы были продуктами человеческой
деятельности. Пресные воды речного стока оказывают разрушительное
воздействие на такие морские организмы, как кораллы; кроме того, они несут
с собой загрязнители, смытые дождем с деревьев и земли. К тому же большое
количество тяжелых металлов, веществ магмы. А также тепла попадает в океан
в результате извержения вулканов. Нефть просачивалась со дна океана задолго
до появления человека на Земле и продолжает просачиваться и в наши дни.
[pic]
Рисунок A. Загрязнение поверхности океана нефтью
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение
среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них -
газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее
развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону
повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов
и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами,
достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких
размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между
гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического
загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к
распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно
приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы,
происходящие в биосфере.
Промышленные и химические загрязнения
Среди загрязнения различных видов окружающей среды, химическое загрязнение
природных вод имеет особое значение. Достаточно сказать, что без воды
человек живет считанные дни. Поэтому рассмотрим подробнее химическое
загрязнение природных вод. Всякий водоем или водный источник связан с
окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия
формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные
природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство,
транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих
влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей
веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.
Теперь я хотел бы остановиться на нескольких загрязнителях, являющихся
продуктами человеческой деятельности, которые наносят наибольший ущерб
водам Мирового океана, и описать их более подробно.
Нефть и нефтепродукты.
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-
коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит
преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических
углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) -
подразделяются на четыре класса:
1. Парафины (алкены) (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества,
молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов
углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и
растворимостью в воде.
2. Циклопарафины (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические
соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и
циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические
соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо
поддаются биоразложению.
3. Ароматические углеводороды (20-40% от общего состава) - ненасыщенные
циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов
углерода меньше , чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие
соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол).
4. Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные
нециклические с одним или двумя атомами водорода у каждого атома
углерода в молекуле, имеющей прямую и разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты оказывают вредное воздействие на многие живые
организмы и пагубно влияют на все звенья биологической цепи. Далеко в море
и на пляже можно видеть небольшие шарики смолоподобного вещества, огромные
блестящие пятна и бурую пену. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т.
нефти, и по крайней мере половина из них попадает из источников на суше
(нефтеперерабатывающие заводы, нефтезаправочные станции). Большое
количество нефти поступает в океан в результате естественного просачивания
со дна океана, но сколько именно определить сложно.
В период между 1973-1984 гг. в США Институтом охраны окружающей среды и
энергетики отмечено до 12 000 случаев загрязнения вод нефтью. Большинство
зафиксированных разлитий было незначительно и не требовало проведения
специальной очистки поверхности океана. Общее количество разлитой нефти
колеблется от 8,2 млн. галлонов в 1977 г. до 21,5 млн. галлонов в 1985 г. В
период 1970-1982 гг. в мире зарегистрировано 169 крупных аварий танкеров.
Можно назвать несколько путей поступления нефти и нефтепродуктов:
бросы в море промывочных, балластных и льяльных вод с судов (23%);
сбросы в портах и припортовых акваториях, включая потери при загрузке
бункеров наливных судов (17%);
сброс промышленных отходов и сточных вод (10%);
ливневые стоки (5%);
катастрофы судов и буровых установок в море (6%)
бурение на шельфах (1%);
атмосферные выпадения (10%);
вынос речным стоком во всем многообразии форм (28 %)
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.
Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, -
все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах
морских путей.
Примером первой крупнейшей аварии нефтеналивного судна может служить
катастрофа в 1967 г. танкера «Торри Каньон», в танках которого содержалось
117 тыс. т. сырой кувейтской нефти. Недалеко от мыса Корнуэлл танкер
налетел на риф, и в результате пробоин и повреждений в море вылилось около
100 тыс. т. нефти. Под воздействием ветра мощные нефтяные слики достигли
побережья Корнуэлла, пересекли Ла-манш и подошли к побережью Бретани
(Франция). Морским, прибрежным и пляжным экосистемам был причинен огромный
ущерб. С тех пор разливы нефти при авариях судов и морских буровых
установок происходит довольно часто. В целом за 1962-1979гг.в результате
Аварий в морскую среду поступило около 2 млн. нефти, причем с 1964по 1971
г. 66 тыс. т ежегодно, с 1971 по 1976 г. - по 116 тыс. т, с 1976 по 1979 г.
- по 177 тыс. т.
За последние 30 лет в Мировом океане пробурено около 2000 скважин, из них
только в Северном море начиная с 1964 г. пробурено 1000 и оборудовано 350
промышленных скважин. Из-за незначительных утечек на буровых ежегодно
теряется 0,1 млн. т. нефти, но аварийные ситуации также нередки.
Большие массы нефти с суши поступают в моря по рекам, с бытовыми и
ливневыми стоками. Объем загрязнения нефтью из этого источника превышает 2
млн. т. нефти в год. Со стоками промышленности и нефтеперерабатывающих
заводов в море ежегодно попадает до 0,5 млн. т. нефти.
Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов могут нарушать обмен
энергией, теплом, влагой и газами между океаном и атмосферой. В конечном
итоге наличие нефтяной пленки на поверхности океана может повлиять не
только на физикохимические и гидробиологические условия в океане, но и на
баланс кислорода в атмосфере.
. Органическое загрязнение
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение
для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные
элементы, но и органические остатки.Вынос в океан органического вещества
оценивается в 300 - 380 млн.т./год.Сточные воды, содержащие суспензии
органического происхождения или растворенное органическое вещество,
пагубно влияют на состояние водоемов.Осаждаясь, суспензии заливают дно и
задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных
микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении
данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие
вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды
в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь
воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных
требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней
необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все
загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания
кислорода в воде .Поверхностно активные вещества - жиры, масла,
смазочные материалы- образуют на поверхности воды пленку, которая
препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень
насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ,
большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки
вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение
водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.
Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных
сточных водах предоставлена на рисунке 3.
[pic]
Рисунок B. Органические загрязнители
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным
строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной
эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.
Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или
непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде,
органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода,
загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной
для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что
являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия,
холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если
бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то
содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня,
необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских
вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей
водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди,
фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой
деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем
передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.
Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей
гидросферы представлен на рисунке 2:
[pic]
Рисунок C. Степень токсичности некоторых веществ
Степень токсичности (примечание):
0 - отсутствует;
1 - очень слабая;
2 - слабая;
3 - сильная;
4 - очень сильная.
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной
среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие
широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять
рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и
морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди
основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и
биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности
и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16
млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 20 млн.т./год.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у
берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы
территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную
продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,
содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или
эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой
ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так,
печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную
японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в
заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с
техногенной ртутью.
Пестициды.
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых
для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на
следующие группы:
1. инсектициды для с вредными насекомыми
2. фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями
растений
3. гербициды против сорных растений.
Установлено, что пестициды. уничтожая вредителей, наносят вред многим
полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве
давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к
биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями.
Мировое производство пестицидов достигает 200 тыс. т. в год.
Относительная химическая устойчивость, а также характер распространения
способствовали их поступлению а моря и океаны в больших объемах. Постоянное
накопление в воде хлорорганических вещества представляет серьезную угрозу
жизни людей. Установлено, что существует определенное соотношение между
уровнем загрязнения воды хлорорганическими веществами и их концентрациями в
жировых тканях рыб и морских млекопитающих.
Пестициды обнаружены в различных районах Балтийского, Северного,
Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западного побережья Англии,
Исландии Португалии, Испании. ДДТ и гексахлоран обнаружены в значительных
количествах в печени и жире тюленей и антарктических пингвинов, хотя
препараты ДДТ в условиях Антарктиды и не применяются. Пары ДДТ и других
Хлорорганических веществ могут концентрироваться на частицах воздуха или
соединятся с капельными частицами аэрозоли и в таком состоянии переносится
на большие расстояния. Другим возможным источником появления этих веществ в
Антарктиде может быть загрязнение океана в результате интенсивного
применения их в США и Канаде. Вместе с океанической водой ядохимикаты
достигают Антарктиды.
Синтетические поверхностно-активные вещества.
Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих
поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих
средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со
сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС
содержат плифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд
добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие
вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная
сода, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной
части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные
и неионогенные. Наиболее распространенными среди СПАВ являются
анионоактивные вещества. На их долю приходится около 50% всех производимых
в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с
использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд,
разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение
условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией
оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами.
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие
трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные,
тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные
изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут
приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению
индивидуального развития и изменению генофонда организмов. Максимальное
количество ПАУ в современных донных осадках Мирового океана (более 100
мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тектонически-активных зонах,
подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные
источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при
сжигании различных материалов, древесины и топлива.
Тяжелые металлы.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к
числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко
применяются во многих промышленных производствах, поэтому, несмотря на
очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных
сточных водах очень велико. Большие массы этих соединений поступает в океан
через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец,
кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу.
При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.
т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 121 тыс. т. ртути,
значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового
промышленного производства этого металла ( 910 тыс. т./год) различными
путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами,
концентрация ртути в растворе и
|
