Источники загрязнения Мирового океана. Нефть и нефтепродукты

В отличие от сравнительно малостойких отравляющих  веществ периода двух мировых  войн, радиоактивность, например, стронция-89 и стронция-90 сохраняется в любой  среде десятки лет. Какими бы прочными ни были емкости, в которых захоронены отходы, всегда существует опасность  их разгерметизации в результате активного воздействия внешних  химических агентов, громадного давления в морских глубинах, ударов о твердые  предметы в шторм - да мало ли какие причины возможны? Не так давно во время шторма у берегов Венесуэлы, были найдены контейнеры с радиоактивными изотопами. В этом же районе одновременно появилось много мертвого тунца. Расследование показало. Что именно данный район был избран американскими кораблями для сброса радиоактивных веществ. Подобное имело место с захоронениями в Ирландском море, где радиоактивными изотопами были заражены, планктон, рыбы, водоросли, а также пляжи. С целью предупреждения опасности как радиоактивного, так и иных видов загрязнения океана в Лондонской конвенции 1972 года, Международной конвенции 1973 года и других международно-правовых актах предусмотрены определенные санкции за ущерб от загрязнения. Но это - в случае обнаружения и загрязнения, и виновника. А пока, с точки зрения предпринимателя, океан - самое надежное и самое дешевое место для свалки. Необходимы дополнительные научные исследования и разработка способов нейтрализации радиоактивных загрязнений в водоемах.

4. Минеральное, органическое, бактериальное и биологическое загрязнения Мирового океана

Загрязняющие  вещества условно можно разделить  на несколько групп. По физическому  состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворённые примеси. Кроме того, загрязнения делятся  на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Минеральные загрязнения  обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных  солей, растворимых кислот, щелочей  и другие. Органические загрязнения  подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения вызываются остатками растений, плодов, овощей и злаков, растительного масла. Загрязнения  животного происхождения – это  физиологические выделения людей  и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества.

Бактериальное и  биологическое загрязнения вносятся главным образом бытовыми сточными водами и стоками некоторых промышленных предприятий (бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки  шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности).

Производство  и широкое применение синтетических  поверхностно-активных веществ (ПАВ), особенно в составе моющих средств, обусловило поступление их со сточными водами во многие водоёмы, в том числе  источники хозяйственно-питьевого  водоснабжения. Наряду с ПАВ широко распространёнными химическими  загрязнениями водоёмов являются пестициды, которые поступают в водоёмы  с дождевыми и талыми водами, смывающими их с растений и почвы, при авиа- и наземной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов и со стоками  предприятий производящих их.

 

5. 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 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 герктициды получают путем хлорирования ароматических и жидких гетероциклических 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 лет 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 отходов на свалках. Последний источник поставляет ПХБ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03- 1,2 кг/ л.

 

6. Водоросли.

В составе хозяйственно-бытовых  сточных вод содержится большое  количество биогенных элементов (в  том числе азота и фосфора), которые способствуют массовому развитию водорослей и эфтрофикации водоемов.

Водоросли окрашивают   воду в различные цвета, и поэтому  сам процесс получил название "цветение водоемов". Представители сине-зеленых водорослей окрашивают воду в голубовато-зеленый цвет, иногда в красноватый, образуют на поверхности почти черную корку. Диатановые водоросли придают воде желтовато-коричневый цвет, хризофитовые - золотисто-желтый, хлорококковые - зеленый. Под влиянием водорослей вода приобретает неприятный запах, изменяет ее вкус. При их отмирании в водоеме развиваются гнилостные процессы. Бактерии, окисляющие органические вещества водорослей потребляют кислород, вследствие чего в водоеме создается его дефицит. Вода начинает гнить, испускать аммиачное и метановое зловоние, на дне скапливаются черные липкие сероводородные отложения. Отмирающие водоросли в процессе разложения выделяют также фенол, индол, скатол и другие ядовитые вещества. Рыбы покидают такие водоемы, вода в них делается непригодной для питья и даже для купания.

3. Нефть и нефтепродукты.

Основным загрязнителем  морей, значение которого быстро возрастает, является нефть. Этот вид загрязнителя попадает в море разными путями: при спуске воды после промывки цистерн  из-под нефти, при аварии судов, в особенности нефтевозов, при бурении морского дна и авариях на морских нефтепромыслах и т.д.

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

1.Парафины (алкены);

2.Циклопарафины;

3.Ароматические  углеводороды;

4.Олефины.

Нефть и нефтепродукты  являются наиболее распространенными  загрязняющими веществами в Мировом  океане. Наиболее угрожают чистоте  водоемов нефтяные масла. Эти очень  стойкие загрязняющие вещества могут  распространяться на расстояние более 300 км от источника. Легкие фракции нефти, плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна капля нефтяного  масла образует, растекаясь по поверхности, пятно диаметром 30-150 см, а 1т -около 12 км нефтяной пленки.

Толщина пленки измеряется от долей микрона до 2 см. Пленка нефти обладает большой  подвижностью, стойка к окислению. Средние  фракции нефти образуют взвешенную водную эмульсию, а тяжелые (мазут) оседают  на дно водоемов, вызывая токсическое  поражение водной фауны. К началу 80 - х годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т нефти, что  составляло 0,23% мировой добычи. В  период за 1962-79 гг. 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 млн.т   в 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 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 нефти, содержащих поверхностные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

У берегов Англии и Франции в результате гибели танкера "Торри Каньон" (1968) в океан было выброшено 119 тыс. т нефти. Нефтяная пленка толщиной 2 см покрыла поверхность океана на площади 500 км?. Известный норвежский путешественник Тур Хейердал в книге с символическим названием "Уязвимое море" свидетельствует: "В 1947 плот "Кон-Тики" за 101 сутки прошел около 8 тыс. км в Тихом океане; экипаж на всем пути не видел никаких следов человеческой деятельности. Океан был чист и прозрачен. И для нас было настоящим ударом, когда мы в 1969 году, дрейфуя на папирусной лодке "Ра", увидели, до какой степени загрязнен Атлантический океан. Мы обгоняли пластиковые сосуды, изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки. Но особенно бросался в глаза мазут".

 

7. Нефтяные  загрязнения мирового океана и методы их устранения

Нефтяные загрязнения  наносят большой ущерб морской  флоре и фауне. В настоящее  время нефть и нефтепродукты  можно обнаружить почти во всех районах  Мирового океана. Благодаря большой  стойкости нефтяные остатки передвигаются  под действием ветров на большие  расстояния от места сброса. Нефть  движется в том же направлении, что  и ветер, но со скоростью, составляющей приблизительно 3,5 % от его скорости. Сама же вода перемещается гораздо  медленнее.

Исследования  показывают, что в зависимости  от температуры окружающей среды  с поверхности воды в первые часы чистый бензин испаряется полностью, за первые сутки теряется до 80 % технического бензина, до 22 % керосина, от 2 до 15 % нефти  и до 0,3 % мазута.

Различают следующие  источники их сброса:

– в танкерах промывание танков и слив балластной воды;

– в сухогрузных  судах слив льяльной воды, утечка из баков или насосных отделений;

– проливание при  погрузке и выгрузке;

– случайный вылив при столкновении судов;

– при подводной  добыче появление не с поверхности, а со дна.

Нефть и нефтепродукты  оказывают на фитопланктон и зоопланктон  определенный токсический эффект. При  этом может наблюдаться различие в чувствительности отдельных их видов. Эта разница может составить  три-четыре порядка. Высокочувствительной к нефтяному загрязнению оказалась  икра рыб.

Вопрос о самоочищении морских вод от нефтяного загрязнения  изучен весьма слабо. В этом сложном  комплексном процессе ведущее положение  занимает биологический фактор, при  котором в результате деятельности нефтеокисляющих организмов происходит трансформация нефтяного загрязнения до простых соединений (углекислоты и воды), накопление нового органического вещества в результате нарастания биомассы микроорганизмов.

Однако, естественные процессы самоочисток уже не справляются по причине систематического попадания нефти и нефтепродуктов в морскую воду.

За последние  годы накоплен значительный материал по разработке различных методов  для устранения нефтяных загрязнений. Остановимся на них более подробно.

Нефть и нефтепродукты  можно сжигать, но только сразу после  разлива, т. к. она в течение первых двух часов теряет легкие фракции, и  быстро растекаясь, образует тонкий слой, а охлаждающее действие воды, находящейся под этим слоем, приводит к прекращению горения.

Нефть и нефтепродукты  можно собирать с поверхности  воды тремя способами: простым вычерпыванием вручную с борта небольших катеров; ограничение нефтяной пленки с помощью плавающих бонов с дальнейшей ее концентрированием путем уменьшения поверхности и сближения бонов; сложными машинными комплексами.

Нефть, плавающую  на поверхности воды, можно частично собрать, накрыв ее адсорбирующим материалом.

Весьма обещающим  методом обработки является покрытие нефтяной пленки порошком или мелкогранулированным веществом, которые, смешиваясь с нефтью, приклеиваются и затопляют ее. Однако, многочисленные эксперименты показали, что через несколько месяцев затопленная масса является подвижной, и нефть может подняться при волнении моря.

Перспективным является использование детергентов, к которым  относятся вещества, образующие эмульсию и химически воздействующие на молекулы углеводородных соединений и изменяющие их поверхностное натяжение.

Нефть и нефтепродукты  обладают малым, по сравнению с водой, поверхностным натяжением, поэтому  при барботировании воздуха через воду не нужно использовать пенообразователи. В этом случае нефть и нефтепродукты будут адсорбироваться на разделе фаз "газ жидкость", суммарная площадь поверхности воздушных пузырьков зависит от их диаметра и может быть достаточно велика.

Учитывая все  это, авторами статьи разработано механическое плавающее перемещаемое устройство, на котором осуществляются все эти  три физико-химических процесса (флотация, адгезия и адсорбция). Преимущество этого предлагаемого устройства перед существующими заключается в следующем:

1) нефть и нефтепродукты  извлекаются не только с поверхности  воды, но и из поверхностного  слоя воды, определяемым конструкцией аппарата;