Антропогенное воздействие на гидросферу. Проблемы Мирового океана

 

В начале 60-х гг., Когда "неисчерпаемые" запасы сырья на суше стали быстро таять, взоры и мысли обратились к Мировому Океану. Делая упор, прежде всего на его огромные размеры, заговорили об "океане возможностей", подразумевая биологические, минеральные, энергетические и другие ресурсы, его гигантскую емкость как резервуара для сбросов отходов производства. Однако вскоре убедились, что океан под действием мощного антропогенного пресса оказался весьма уязвим. И уже сейчас видно, что не с "океаном возможностей", а скорее с "океаном проблем" будут иметь дело наши потомки в XXI в., причем проблем в основном экологических.

Большую озабоченность вызывает судьба Мирового океана, являющегося великим транспортным путем, "жизненным пространством" для многих растительных и животных организмов, источником несметных богатств для человечества.

 

Рис. 2. Распределение потерь нефти в % от общей суммы мировых потерь в океане за год (общие потери нефти 0,23% мировой добычи), по Н.Ф. Винокуровой и др., 1994.

 

Загрязнение Мирового океана и многих морей приняло угрожающие размеры. В морские и океанские экосистемы попадает в год только свыше 10 млн т нефти при ее транспортировке, во время катастроф нефтеналивных танкеров и т.д. (рис.2).

Известный путешественник Тур Хейердал писал: "В 1947 году, когда бальсовый плот "Кон-Тики" за 101 сутки прошел около 8 тысяч километров в Тихом океане, экипаж на всем пути не видел никаких следов человеческой деятельности. И для нас, пишет он, было настоящим ударом, когда в 1969 году, дрейфуя на парусной лодке "Ра", увидели - до какой степени загрязнен Атлантический океан. Обгоняли пластиковые сосуды, изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки. Но особенно бросался в глаза мазут. У берегов Африки, посреди океана, в районе Вест-Индских островов до самого горизонта поверхность моря оскверняли черные комки мазута с булавочную головку, с горошину, с картофелину". Озабоченность вызывает загрязнение морей, окружающих Европу: Балтийского, Северного, Средиземного, Черного, где антропогенная нагрузка очень значительна, а сменяемость массы воды происходит сравнительно медленно. Так, только в Средиземное море ежегодно выбрасывается 120 т минеральных масел, 100 т ртути, 3800 т олова, 2400 т хрома, 21 000 т цинка и еще десятки других вредных веществ.

В последние годы возникла опасность  загрязнения вод Мирового океана и морей радиоактивными отходами, пестицидами. Пестициды и другие вредные вещества, в первую очередь агрохимикаты, под влиянием течений распространяются довольно быстро. Они обнаруживаются в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западных побережий Англии, Исландии, Португалии, Испании. Это отрицательно сказывается на живых организмах, особенно на рыбных запасах. Все больше загрязняются моря промышленными отходами и сточными водами, содержащими значительное количество органических отходов. Нередко реки играют роль продолжения канализации и выносят большую часть стоков в моря: Так, прибрежные государства Северного моря ежегодно сбрасывают в него около 20 000 т жидких и твердых отходов. В настоящее время в Северном море известны 10 постоянных мест "свалки" отходов. Отходы, попавшие в воды морей, частично оседают на дно, частично разрушаются, но при этом они губят большое количество живых организмов, особенно страдает планктон. На него обрушиваются все поверхностные загрязнители - поверхностно-активные вещества, масла, пленки нефтепродуктов и т.д. Однако проблемы, связанные с загрязнением морей и океанов, остаются нерешенными. По имеющимся оценкам, к концу XX в. общая масса загрязняющих веществ, поступающих в воды морей и океанов, возрастет по сравнению с началом 80-х гг. в 1,5-3 раза.

 

Глава 2. Содержание и проблемы антропогенной экологии океана

 

Мировой океан играет серьезную  роль в существовании всего живого на Земле и определяет прохождение  процессов превращений энергии  Солнца, которые создают неповторимый облик нашей планеты. Мировой океан - мощный регулятор баланса кислорода и углекислоты в атмосфере. Его фитопланктон обеспечивает 50-70% общего объема кислорода, потребляемого живыми существами¹; взаимодействие океана и атмосферы является важным фактором формирования погоды и климата.

С использованием Мирового океана связано  развитие человечества, а также история  многих государств. В наши дни для все большего числа стран Мировой океан становится сферой научной и производственной деятельности. Современное человечество все больше осознает всеобъемлющее значение Мирового океана как источника колоссальных запасов полезных ископаемых, биологических ресурсов, средство для межконтинентальных связей, генератора и регулятора климата нашей планеты.

2.1 Антропогенное воздействие на Мировой океан

 

Стремительный рост мирового промышленного  производства - с начала XX в. до настоящего времени оно увеличилось примерно в 16 раз - обусловил огромные масштабы спроса на все виды сырьевых ресурсов и особенно на те из них, которые обеспечивали развитие таких важных отраслей промышленности, как энергетика, химия, производство строительных материалов и др.

Возникшие в ряде стран и регионов проблемы обеспечения быстрорастущих потребностей промышленности в минеральном  сырье наряду с постепенным истощением разрабатываемых залежей минеральных ресурсов на суше заставили обратить внимание на ресурсы Мирового океана².

Антропогенная нагрузка на воды Мирового океана в  последние десятилетия значительно  увеличилась. В результате резко ухудшилось качество морской воды, нанесен ущерб биологическим ресурсам океана, увеличилась опасность для здоровья людей (табл.2).

Основные  причины загрязнения вод морей  и океанов следующие:

• сброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод в моря или реки, в них впадающие;

• поступление с суши стоков, содержащих вещества, применяемые в сельском и лесном хозяйствах;

• захоронение на морском дне загрязняющих веществ (радиоактивные отходы и т.п.);

• разнообразные утечки с судов морского транспорта;

• аварийные выбросы и сбросы судов, а также из подводных трубопроводов;

• добыча полезных ископаемых на морском дне;

• выпадение загрязняющих веществ с осадками из атмосферы.

Помимо  перечисленного в Мировой океан  поступает большое количество взвешенных частиц. В нем обнаруживают все новые и новые загрязняющие вещества антропогенного происхождения. Доля антропогенного поступления в суммарном поступлении свинца в океан составляет 92, нефти - 88, хлорированных углеводородов - 100%. Особенно опасны дл биоценоза океана хлорорганические соединения, обладающих токсическим и канцерогенным действием. Прибрежные зон: океана подвержены процессу эвтрофикации и микробиологическому загрязнению воды в первую очередь из-за хозяйственно-бытовых стоков. Неуклонно возрастает поступление в океан нефти и нефтепродуктов.

По расчетам специалистов после 1945 г. в среднем ежегодно в океан с судов сливается не менее 2,5 млн м³ нефтепродуктов. При этом всего лишь 1 т нефти способна образовать на поверхности воды мономолекулярную пленку на площади до 12 км².

 

Таблица 2.

Наиболее распространенные токсичные  компоненты крупномасштабного загрязнения  Мирового океана по Патину

Загрязняющие вещества	Степень биологической опасности	Масштаб распространения
Радионуклиды (тритий, строн-ций-90, цезий-137, церий-144, плутоний-238)	Сильная	Глобальный
Хлорорганические токсичные:
ДДТ и его метаболиты	Сильная	Глобальный
полихлорированные бифенилы	Сильная	Глобальный
альдрин	Сильная	Глобальный
дильдрин	Сильная	Локальный
Металлы и их соединения:
метилртуть, ртуть	Сильная	Глобальный
кадмий, свинец	Слабая	Глобальный
цинк	Значительная	Локальный
медь	Значительная	Региональный
хром	Слабая	Локальный
мышьяк	Слабая	Региональный
железо, марганец	Незначительная	Локальный
Нефть и нефтепродукты	Значительная	Глобальный
Детергенты*	Неопределенная	Региональный

 

*Детергенты - поверхностно-активные синтетические вещества используемые в составе моющих средств и эмульгаторов, с трудом подвергаются разложению микроорганизмами.

В океан не только сливают все  стоки, но и сбрасывают большое количество твердых отходов. Наиболее опасны контейнеры с высокоактивными отходами атомной промышленности, содержащими трансурановые элементы, которые могут оставаться опасно радиоактивными еще несколько тысяч лет. В начале 80-х годов XX в. на дно океана в специальных контейнерах опускалось ежегодно около 7 тыс. т радиоактивных отходов.

В водах морей и океанов проводится также захоронение опасных ядохимикатов. Так, в начале 30-х годов прошлого века в Балтийском море в цементных контейнерах захоронено 7 тыс. т мышьяка. Такого количества мышьяка хватит для того, чтобы отравить все население планеты. В наше время уже отмечается нарушение герметичности контейнеров и утечка ядохимикатов.

Загрязнение человеком гидросферы, в том числе Мирового океана, заключается не только в сбросе сточных вод. Человек вносит изменения в гидрологический и гидрохимический сток в целом, вмешивается в естественный круговорот веществ, меняет качество воды.

2.1.1 Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических 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), полу циклические (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 мкм	Количество нефти, л. /кв.км.
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.

2.1.2 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 121 тыс. 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 жертв 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. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец 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.