Проблемы использования Мирового океана

Миллионы тонн каменного угля добываются ежегодно на подводных шахтах в Японии, Канаде, Великобритании, Шотландии, Турции, на острове Тайвань. Большие запасы каменного угля обнаружены на юго-восточном шельфе Австралии, в КНР, в Чили, Испании. Чаще всего морские месторождения представляют собой продолжение пластов, скрытых в недрах суши.

Хорошо развита  добыча из подводных шахт железной руды, которая ведется в Японии на острове Кюсю, в Австралии, в  Канаде в Гудзоновом заливе и на острове Ньюфаундленд(здесь для  извлечения руды сооружен искусственный остров), а также в Финляндии, у входа в Финский залив.

Значительно реже встречаются  подводные шахты, где разрабатываются  руды меди и никеля, олова и ртути. В Канаде, в Гудзоновом заливе, близ г. Черчилл, добывается медь и никель, в Великобритании, на полуострове Корнуолл, - медь, никель, и олово.

В Турции у побережья  Эгейского моря разрабатываются  месторождения ртутных руд.

В СССР благоприятны для развития шахтной подводной  добычи некоторые участки шельфов  Приморья, Сахалина, Чукотки, Камчатки, а также шельфов Белого и западной части Карского моря и Азовское море. Ученые предполагают, что добыча минерального сырья с помощью подводных шахт в ближайшем будущем будет развиваться в пределах шельфа га глубинах до 100 м. И при удалении от берегов до 40-50 км. Разработки на больших глубинах будут в ближайшие годы нецелесообразны.

Глубоководные твердые  полезные ископаемые.

Среди глубоководных  твердых полезных ископаемых, обнаруженных на морском дне, прежде всего необходимо отметить железо-марганцевые конкреции. Они представляют собой минералы, образующиеся в результате осаждения гидроокислов марганца, железа и других минеральных солей из морской воды. При этом они обычно концентрируются около какого-нибудь небольшого ядра вроде обломка камня или зуба акулы.

Каким же образом попадают железо и марганец в морскую воду? По этому поводу нет единой точки  зрения. Одна группа ученых считает, что  эти металлы попадают в океан  с суши с речным стоком; другая - что  они попадают в моря и океаны при  подводных извержениях с вулканическими газами. По-видимому, имеют место оба этих источника попадания этих металлов в воды Мирового океана. Районы распространения конкреций занимают обширные площади в миллионы квадратных километров, плотность их залегания настолько высока, что они местами лежат вплотную, прилегая друг к другу. Железо-марганцевые конкреции имеют очень широкое распространение на дне морей и океанов (особенно Тихого и Атлантического) на глубинах от 60 до 7000 м (чаще всего встречаются все же на глубинах свыше 3000 м). Обычно в среднем конкреции содержат 24 % марганца, 14 % железа, 1 % никеля, 0,5 % меди и меньше 0,5 % кобальта. Так как в марганцевой руде, добываемой на суше в среднем от 35 до 55 % марганца, то именно медь, никель и кобальт оказываются наиболее привлекательными с экономической точки зрения. Однако следует учитывать, что по сравнению с запасами марганца во всех известных на суше месторождениях, запасы этого металла в конкрециях в сотни раз больше.

В настоящее время  предложено два основных метода добычи марганцевых конкреций с морского дна. Это метод гидравлического землесоса с применением всасывающей и подъемной силы потока воды в трубе (наиболее распространенный вариант - эрлифтный метод) и метод ковшовой драги, механически сгребающей конкреции прикрепленной к канату ковшом. Каждый из этих методов имеет свои сильные и слабые стороны, и лишь с началом промышленной разработки конкреций станет ясно, какой из них лучше зарекомендует себя в процессе работы.

Кроме железо-марганцевых  конкреций на морском дне интерес представляют и фосфоритовые конкреции. Они распространены на глубинах 50-2500 м, близ берегов США, Чили, перу, Японии, Австралии, Индии, Марокко, Гвинеи, Анголы и других стран. Спрос на фосфориты небольшой, и поэтому морские месторождения пока не в состоянии конкурировать с месторождениями суши. К тому же в большинстве случаев фосфориты морских месторождений по своему качеству значительно уступают разрабатываемым на суше. Освоение морских залежей фосфоритов представляет интерес и для России так как основные земледельческие районы испытывают недостаток фосфатного сырья. Крупнейшее месторождение апатитового сырья - Хибинское - удалено от основных районов потребления фосфатов, и запасы апатитового концентрата по мере возрастания потребностей заметно истощаются. Кроме того, сырье для всех заводов по производству суперфосфата завозится по железной дороге с Кольского полуострова, что делает стоимость удобрений довольно высокой. Запасы фосфатного сырья в море оцениваются в сотни миллиардов тонн и могут обеспечить потребности на тысячелетия вперед.

Наконец, в Красном  море обнаружены впадины с температурой воды до +62° С и с содержанием солей до 26 % 0 (вместо 3,5 % 0 в обычной морской воде). Практически такая вода представляет собой “горячий рассол”. В этих “рассолах” встречены илы черного, белого, желтого, оранжевого цветов с высоким содержанием железа, марганца, меди и цинка с примесью других металлов, в том числе серебра, золота. Таких впадин в Красном море существует около тринадцати.

“Живая руда”.

Рассказывая о богатствах Мирового океана нельзя не упомянуть  о “живой руде”, или “тощей руде”, как часто называют морскую воду за то, что в ней растворено около 60 химических элементов таблицы  Д. И. Менделеева. Человек пока научился извлекать из воды лишь очень небольшое количество элементов. Из 35 г. солей, содержащихся в 1 л морской воды, 30,1 г. составляет хлористый натрий, 2,7 г - сульфаты, 2,1 г - магний, калий, кальций, а все остальные вещества- лишь 0,035 г. Около 99 % мировых запасов брома приходится на воды Мирового океана. Большое внимание уделяется разработке методики добычи урана из морской воды. Сначала ХХ в. Различными странами предпринимались попытки добычи золота из морской воды.

В 1959 г. во время одного из рейсов научно-исследовательского судна “Михаил Ломоносов” ионно-обменные смолы, представляющие, по-существу, один из видов сорбента, были помещены в фильтрующую колонку, которая была укреплена ниже ватерлинии и подключена к водозаборному кингстону. В течение всего рейса чрез фильтрационную колонку пропускалась океанская вода. Всего ее прошло около 60 тыс. Л. В результате каждый килограмм ионитов извлек из морской воды 0,15 г урана, 0,125 г серебра; были обнаружены также золото, стронций, висмут, цинк, медь, марганец, железо, алюминий, кремний, кальций, магний. В ходе другого эксперимента советские ученые получили из 500 л морской воды крупинку золота массой в 1 мг. Между тем установлено, что среднее содержание золота в воде 0,032-0,049 мг на 1т, а общие запасы в океане по различным данным оцениваются в 8-10 млн. т, что составляет почти 2,5 кг на каждого жителя планеты.

Возможно, что скоро  ионообменные колонки будут установлены  на всех судах торгового флота. В  течение рейса эти устройства смогут фильтровать воду, и по возвращении в порт содержимое колонок будет сдаваться на обработку в химические лаборатории, а колонки заменяться новыми. Вероятно, таким способом в ближайшем будущем и будут добывать из океана ценные редкие металлы. Пока же добыча урана, золота и других элементов из морской воды экономически невыгодна и не оправдывает себя. Однако, учитывая гигантские темпы роста технических достижений и все возрастающие потребности в ряде ценных металлов, мы все более приближаемся к тому моменту, когда морская вода займет свое место как “комплексная руда номер один” и полностью “отдаст” человеку все необходимые элементы. Безусловно, минеральные богатства Мирового океана будут играть ведущую роль в экономике ближайшего будущего нашей планеты.

Использование вод  Мирового океана.

Загрязнение морских вод.

Действительно ли Мировой  океан находится под угрозой? На этот вопрос, к сожалению, надо ответить утвердительно, без всяких колебаний. Проблема, связанная с загрязнением вод Мирового океана, одна из самых  важных проблем, стоящих перед человечеством.

Наиболее опасны загрязнения:

• нефтью,
• нефтепродуктами,
• радиоактивными веществами,
• отходами, промышленными и бытовыми сточными водами,
• выбросами химических удобрений (пестицидов).

Загрязнение вод Мирового океана приняло за последние 10 лет  катастрофические размеры. Этому во многом способствовало широко распространенное мнение о неограниченных возможностях вод Мирового океана к самоочищению. Многие это понимали так, что любые отходы и отбросы в любом количестве в водах океана подвергаются биологической переработке без вредных последствий для самих вод.

Независимо от вида загрязнения, идет ли речь о загрязнении  почвы, атмосферы или воды, все  сводится в итоге к загрязнению  вод Мирового океана, куда в конце  концов попадают все отравляющие  вещества, превращая Мировой океан в “мировую помойку”.

Нефтяное загрязнение.

По подсчетам в  Мировой океан ежегодно попадает 6-15 млн. т нефти и нефтепродуктов. Здесь прежде всего необходимо отметить потери, связанные с ее транспортировкой танкерами. После разгрузки нефти, чтобы придать танкеру необходимую устойчивость, его танки заполняют балластной водой, слив балластной воды с остатками нефти до последнего времени осуществлялся чаще всего в открытое море. Лишь немногие танкеры обладают резервуарами, специально предназначенными для балластной воды, которые никогда не заполняются нефтью.

Значительные количества нефти попадают в море после промывки цистерн и нефтеналивных сосудов. Подсчитано, что в море попадает около 1 % нефти и нефтепродуктов от всего перевозимого груза. Например, нефтеналивное судно водоизмещением около 30 000 т сбрасывает в море около 300 т мазута при каждом рейсе. При перевозке 500 млн. т нефти в год, потери мазута составляют около 5 млн. т в год, или 13700 т в сутки!

Огромное количество нефтепродуктов попадает в Мировой океан при их использовании. Только дизельные двигатели судов выбрасывают в море до 2 млн. т тяжелых нефтепродуктов (смазочные масла, несгоревшее топливо).

Велики потери при морском бурении, сборе нефти в местные резервуары и перекачке по магистральным нефтепроводам. Здесь теряется до 0,25 % от всего количества добываемой нефти.

По мере роста морской  добычи нефти количество перевозок  ее танкерами резко возрастает, а, следовательно, возрастает и количество аварийных случаев. В последний годы увеличилось количество крупных танкеров, перевозящих нефть. На долю супертанкеров приходится более половины всего объема перевозимой нефти. Такой гигант даже после включения экстренного торможения проходит больше 1 мили (1852 м) до полной остановки. Естественно, что опасность катастрофических столкновений у таких танкеров возрастает в несколько раз.

Вынос нефти и нефтепродуктов в море с водами рек. Таким путем в моря попадает до 28 % от общего количества поступающей нефти.

Приток  нефтепродуктов с  атмосферными осадками. Легкие фракции нефти испаряются с поверхности моря и попадают в атмосферу. Таким образом в Мировой океан поступает около 10 % нефти и нефтепродуктов от общего количества.

Слив  неочищенных вод  с заводов и  нефтебаз, расположенных на морских побережьях и в портах. В США таким путем в Мировой океан попадает более 500 тыс. т нефти в год.

Нефтяными пленками охвачены.

Нефтяными пленками охвачены: огромные акватории Атлантического и Тихого океанов; полностью покрыты  Южно-Китайское и Желтое моря, зона Панамского канала, обширная зона вдоль берегов Северной Америки (шириной до 500-600 км), акватория между Гавайскими островами и Сан-Франциско в северной части Тихого океана и многие другие районы. Особенно большой вред такие нефтяные пленки приносят в полузамкнутых, внутренних и северных морях, куда они приносятся системами течений. Так, Гольфстрим и Северо-Атлантическое течения переносят углеводороды от берегов Северной Америки и Европы в районы Норвежского и Баренцева морей. Особенно опасно попадание нефти в моря Северного Ледовитого океана и Антарктики, так как низкие температуры воздуха тормозят процессы химического и биологического окисления нефти даже в летний период. Таким образом, нефтяное загрязнение носит глобальный характер.

Подсчитано.

Подсчитано, что даже 15 млн. т нефти достаточно чтобы покрыть нефтяной пленкой Атлантический и Северный Ледовитый океаны. А ведь содержание 10 г нефти в 1 м³ воды губительно для икры рыбы. Нефтяная пленка (1 т нефти способна загрязнить 12 км²площади моря) уменьшает проникновение солнечных лучей, что губительно влияет на процессы фотосинтеза фитопланктона, основной кормовой базы большинства живых организмов морей и океанов. Достаточно 1 л нефти чтобы лишить кислорода 400 тыс. л морской воды.

Нефтяные пленки могут: существенно нарушить обмен энергией, теплом, влагой, газами между океаном и атмосферой. А ведь океан играет большую роль в формировании климата, вырабатывает 60-70 % кислорода, необходим для существования жизни на Земле.

При испарении нефти  с поверхности воды, присутствие ее паров в воздухе вредно отражается на здоровье людей. Особенно выделяются акватории: Средиземного, Северного, Ирландского, Яванского морей; Мексиканского, Бискайского, Токийского заливов.

Так, почти ¾ побережья  Италии, омываемого водами Адриатического, Ионического, Пирренского, Лигурийского морей, общей протяженностью около 7 500 км загрязняются отходами нефтеперерабатывающих заводов и отбросами 10 тыс. промышленных предприятий.

Не в меньшей  степени загрязнено отходами и Северное море. А ведь это - шельфовое море - средняя глубина его 80 м, а в районе Доггер-Банки - до недавнего времени богатой рыбопромысловой акватории - 20 м. При этом впадающие в него реки, особенно наиболее крупные, такие как: Рейн, Эльба, Везер, Темза снабжают Северное море не чистой пресной водой, а , наоборот, ежечасно несут в Северное море тысячи тонн отравляющих веществ.