Загрязнение мирового океана

4.  Морской транспорт: аварии с участием танкеров, докованные, утечки нефти при погрузке и разгрузке, сброс нефти с танкеров вместе с промывочными водами

5.  Береговые нефтеперерабатывающие заводы, промышленные стоки

6.  Атмосферное загрязнение парами летучих компонентов нефти и продуктами её неполного сгорания (бензапирен и др.)

В 1975 году большая часть нефтяного  загрязнения океана приходилась  на морской транспорт и смыв нефти  с городских территорий.

Особо опасны растворимые компоненты нефти, оказывающие токсическое действие на морских обитателей при попадании внутрь организма. Это содержащиеся в нефти соединения серы, азота, тяжёлые металлы.

Наиболее тяжёлое последствие  разлива нефти – образование  нефтяной плёнки: нарушается газообмен, ухудшается поступление света в воду, фитопланктон гибнет в результате прекращения фотосинтеза. Гибель фитопланктона и затем зоопланктона приводит к полному разрушению пищевых цепей океана в месте разлива нефти, там исчезает рыба.

 

Нефть и нефтепродукты

 

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

а).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.

б). 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.

в).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) , полициклические ( пирон).

г). 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.

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. 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.

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:

- 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 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, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты.

Хлорорганические  инсектициды получают путем хлорирования 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 земного 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 анионактивные, катионактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивные 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 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.

Тяжёлые компоненты нефти (мазут) оседают  на дне, это приводит к гибели бентоса. После этого естественные донные сообщества могут восстанавливаться десятилетиями.

 

 

Загрязнение океана тяжёлыми металлами

Масштабы  этого загрязнения не столь велики, как масштабы нефтяного загрязнения. Это обусловлено тем, что основной источник поступления в окружающую нас среду тяжёлых металлов – предприятия металлургической промышленности – находятся в большинстве случаев вдали от берегов океана. Одно из исключений – металлургический завод в Минамата (Япония). Сбросы с предприятия сточной воды, загрязнённой большим количеством кадмия и ртути, привели к массовой заболеваемости населения, живущего на морском побережье рядом с предприятием. Завод был закрыт.

Также опасным загрязнителем океана является ртуть. Она используется в сельском хозяйстве и промышленности. Загрязнение ртутью приводит к снижению первичной продуктивности морских вод. Ежедневно в Мировой океан поступает 5000 тонн ртути.

Другой  источник загрязнения окружающей нас  среды и, следовательно, океана, тяжёлыми металлами – автотранспорт:

1.  Тяжёлыми металлами могут загрязняться ГСМ при использовании

2.  Тетраэтилсвинец Pb(CH₃)₄ – добавка, увеличивающая октановое число бензина. Это вещество является высокотоксичным, при сгорании содержащего её бензина свинец поступает атмосферу. Применение тетраэтилсвинца запрещено во многих странах, включая Россию.

Другие виды химического  загрязнения океана.

1.  Загрязнение Мирового океана пестицидами. Наиболее показательный пример – ДДТ, который ранее массово использовался против многих вредителей, а затем поступал в океан вместе с речным и дождевым стоком с полей. ДДТ очень устойчив к разложению и в значительных количествах накапливается в организмах, находящихся на высоких ступенях океанских пищевых цепей (хищники); он был выявлен в жире китов и белых медведей Арктики, в организме пингвинов в Антарктике. ДДТ и другие долгоживущие пестициды особенно опасны для людей в связи с тем, что человек – конечный потребитель многих биологических ресурсов океана и, следовательно, находится на вершине пищевой цепи. В его организме ДДТ может накапливаться в значительных количествах, приводя к многим заболеваниям, в том числе раковым

2.  Загрязнение отходами химической промышленности (фтор, хлор, роданид, отходы производства синтетических смол) в основном происходит через атмосферу и речной сток

3.  Загрязнение океана кислыми и основными промышленными стоками, кислотные дожди могут локально влиять на рН воды

4.  Загрязнение океана бытовыми стоками, содержащими поверхностно-активные вещества и др. токсины

 

Табл. 1. Степень токсичности отдельных  загрязнителей гидросферы для морской  фауны (прочерк – нет токсического эффекта, + - слабый токсический эффект, ++ - средний токсический эффект, +++ - сильный токсический эффект, ++++ - гибель организмов) [5].

Вещество	Планктон	Ракообразные	Моллюски	Рыбы
Медь	+++	+++	+++	+++
Цинк	+	++	++	++
Свинец	-	+	+	+++
Ртуть	++++	+++	+++	+++
Кадмий	-	++	++	++++
Хлор	-	+++	++	+++
Роданид	-	++	+	++++
Цианид	-	+++	++	++++
Фтор	-	-	+	++
Сульфид	-	++	+	+++

 

Другие виды загрязнений  океана

 

Физическое загрязнение

 

Океан можно сравнить с огромной тепловой машиной; тёплые и холодные течения в океане, сниженные перепады температур, характерные для климата приморских территорий – некоторые эффекты работы этой тепловой машины, нагреваемой солнечным излучением и охлаждаемой на полюсах. Вода имеет большую теплоёмкость, а её объём в океане огромен. Поэтому тепловое загрязнение океана возможно только временно и локально.

Механизм и последствия шумового загрязнения океана мало изучены, но этот вид загрязнения может создаваться  морским транспортом при его  большом сосредоточении (в портах), что может являться одной из причин отсутствия рыбы в крупных портах. Скорость звука в воде выше, чем в воздухе.

Световое и электромагнитное загрязнение  океана практически невозможно, так  как в отличие от воздуха вода практически не пропускает электромагнитное излучение и плохо пропускает свет.

Наиболее опасно для океана радиоактивное загрязнение. Основные его источники – сброс радионуклидов с промышленными отходами и испытания ядерного оружия. На сегодняшний день атоллы, где взрывались американские ядерные бомбы, непригодны для жизни. Большую опасность представляют долгоживущие изотопы различных элементов. Радиоактивные изотопы стронция являются долгоживущими и свободно распространяются по всему океану. Стронций способен замещать кальций в костях, это приводит к раковым заболеваниям.

На сегодняшний день испытания  ядерного оружия запрещены.

Определённую потенциальную опасность  представляет собой строительство  атомных электростанций в сейсмоопасных  зонах на берегу моря: при авариях  и чрезвычайных ситуациях на таких  объектах последствия могут оказаться  катастрофическими. Практически ни одно, даже сейсмостойкое здание, не может устоять при сильнейших землетрясениях.

 

Биологическое загрязнение.

 

Биологическое загрязнение океана невелико по сравнению с химическим. Основные причины:

1.  Смыв химических удобрений с полей может приводить к развитию в океане цианобактерий, но чаще такое возникало при попытках преднамеренного искусственного апвеллинга: в Северном море в воду добавляли азотные удобрения для увеличения запасов рыбы, но результат отличался от ожидаемого [2]. Поэтому попытки создания искусственного апвеллинга сейчас почти не ведутся

2.  Сброс в прибрежные зоны морей больших количеств растительных отходов приводит к созданию на дне в районах этих зон анаэробных условий и развитию гнилостной микрофлоры. Гниение органических веществ на дне моря отравляет воду

Одна из версий увеличения численности  акул в районе Шарм-Эль-Шейха (Египет) в Красном море, ставшего, возможно, причиной увеличения частоты нападений  акул на отдыхающих в последние недели, предполагает, что акулы были привлечены к побережью большим количеством баранины, сброшенной с кораблей.