Проблемы загрязнения Мирового океана - Экология - Скачать бесплатно
Самарский государственный аэрокосмический университет
Кафедра химии
Доклад по экологии
на тему:
Проблема загрязнения Мирового океана
выполнил студент группы 525 Харчев В.В.
преподаватель: Мальчиков Т.К.
Самара 1997
Содержание
1. Нефть и нефтепродукты
2. Пестициды
3. Синтетические поверхностно-активные вещества.
4. Соединения с канцерогенными свойствами.
5. Тяжелые металлы.
6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).
7. Тепловое загрязнение.
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 4 класса:
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.
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.
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, толуол, ксилол) , затем
бициклические ( нафталин) , полуциклические ( пирен).
Олефины (алкены). . - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные
нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома
углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими
веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно
поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи.
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. В период за 1962-79 годы 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 2,0 млн. т. /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:
|Внешний вид |Толщина, |Количество нефти, л./кв. км. |
| |мкм | |
|Едва заметна |0.038 |44 |
|Серебристый отблеск |0.76 |88 |
|Следы окраски |0.152 |176 |
|Ярко окрашенные разводы|0.303 |352 |
|Тускло окрашенные |1.016 |1170 |
|Темно окрашенные |2.032 |2310 |
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в
воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-
10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм 0полностью
полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть
образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в
нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5
мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-
активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие
обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься
течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Пестициды
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ,
используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды
делятся на следующие группы:
1. инсектициды для борьбы 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. 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 гербицидов. Синтезированные
инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические,
фосфороорганические и карбонаты.
Хлороорганические инсектициды получают путем хлороирования
ароматических и гетероциклических жидких 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 0лет 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 отходах на свалках. Последний источник
поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во
все районах земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде,
содержание ПБХ составило 0, 03 - 1, 2 кг. /л.
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 полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд
добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие
вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная
сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и
структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные,
катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в
воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные
вещества. На их долю приходится более 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. К веществам,
обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические
углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические
углеводороды (ПАУ). . Максимальное количество ПАУ в современных данных
осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества)
0обнаружено в тентонически 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 в различных промышленных производствах, поэтому,
несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в
промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений
поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны
ртуть, свинец и 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
121тыс. т. 0ртути, причем 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 взвесях
сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в
высокотоксичную метил-ртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило
к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800
0жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по
производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве
катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные
воды предприятий поступали в залив Минамата. Свиний - типичный рассеянный
элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных
породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец,
свиний активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной
деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с
дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей
внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет
не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью
океан получает ( 20-30)*10^3 т. свинца в год.
Сброс отходов в море с целю 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.
Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских
акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод
электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых
вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах
на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах
может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация
препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость
кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом
температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих
органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и
всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать
вывод , что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются
на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное
действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.
Список литературы
Р.Кэррингтон; Биология моря; Ленинград; 1966 год
Детская энциклопедия
В.В Плотников. «На перекрестках экологии». М.:Мысль, 1985.
|
