Загрязнение Мирового океана

К середине ХХ в. проблема качества воды в той или иной степени коснулась всех стран. В настоящее время вследствие загрязнения природных вод неочищенными или недостаточно очищенными стоками в ряде стран наблюдается недостаток чистой воды. В настоящее время можно говорить о существовании двух каналов поступления загрязняющих веществ в морскую среду. Первый включает непосредственное поступление тех или иных веществ в моря и океаны или их вынос с речным стоком, который приводит к локальному и региональному загрязнению.

Другой источник загрязнения связан с образованием атмосферного резерва техногенных примесей, т.е. с переходом ряда веществ с суши в атмосферу, их последующим распределением в воздушных массах и выпадением на поверхность океана главным образом с атмосферными осадками. Механизмы образования газообразных и аэрозольных примесей и их поступление на морскую поверхность для разных веществ различны, но во всех случаях происходит глобальное загрязнение Мирового океана.

Гидросфера и атмосфера не имеет границ: массы воды в самой гидросфере и через атмосферу перемещаются во всех направлениях, быстро оказываясь за тысячи километров от того места, где они получили дозу загрязнения. О размерах и соотношениях различных потоков основных ингредиентов в Мировой океан можно судить по данным табл.11.

Таблица11

Характеристики производства и скорости поступления в Мировой океан основных загрязняющих веществ

Вещество	Мировая продукция, тыс. т в год	Поток в океан, тыс. т в год	Доля атм. выпаде-ния от суммарн. потока в океан, %	Природный поток, тыс. т в год
		Прямое загрязн. и сток с суши	Атмос-ферные осадки
Нефть
Свинец		>3		>70
Ртуть		>0.8		>90
Кадмий		>0.1		-	0.5
ДДТ		>1		>25
Альдрин		>1		>25
Фреон		-		-	-

Мировой океан является источником богатейших биологических, промышленно-сырьевых и энергетических ресурсов, но их эффективное освоение возможно только в случае радикального решения проблемы защиты океанских вод от загрязнения.

По имеющимся оценкам, общие мировые ресурсы пресной воды составляют: суммарный речной сток 38 - 45 тыс. км³, запасы пресной воды в озерах - 230 тыс. км³, а почвенной влаги - 75 тыс. км³. Ежегодный объем испаряющейся с поверхности планеты влаги (включая транспирацию растениями) оценивается примерно в 500 - 575 тыс. км³, причем 430 - 500 тыс. км³ испаряется Мировым океаном. На долю суши приходится чуть больше 70 тыс. км³ испаряющейся влаги в год; за это же время в виде осадков на все континенты выпадает 110 тыс. км³ воды.

Значительная часть этого объема не может быть утилизирована, так как теряется во время паводков, остается в почве, проникает в подземные водоносные слои и т.д. Только около 14 тыс. км³ пресной воды в год может использоваться в целях водоснабжения - эта незначительная часть водных ресурсов представляет собой устойчивый или базисный годовой сток. Из этого объема воды примерно 5 тыс. км³ приходится на малопригодные для поселений человека (по климатическим условиям) районы. Таким образом, ”чистый” запас пресной воды, из которого человечество может удовлетворить все свои потребности, составляет примерно 9 тыс. км³ в год.

Наиболее богата водными ресурсами на единицу площади Южная Америка, затем следует Европа, Азия, Северная Америка. Несмотря на то, что водные ресурсы распределены неравномерно, имеющихся на Земле запасов вполне достаточно, чтобы обеспечить возрастающие потребности людей в течение неопределенно продолжительного времени. Но для того, чтобы это стало реальностью при современном уровне научно-технического прогресса, приводящего к критической ситуации с загрязнением гидросферы, необходимо, в первую очередь, принятие законодательств по использованию и охране водных ресурсов с жесткими экономическими требованиями – в отношении водопотребителей: во-вторых, конечно, совершенствование “сухих” технологий, методов очистки сточных вод и систем водоснабжения.

Мировое производство ежегодно связывает химически около 100 млн. м³, промышленность потребляет 215 км³ воды, энергетика 240 км³. сельское хозяйство 4200 км³. Вместе с прямым ростом водозабора на различные хозяйственные нужды человек истощает водные ресурсы косвенным путем: вырубкой лесов, осушением болот, строительством водохранилищ и т.д.

Ежегодно в России в реки сбрасывается около 160 км³ промышленных стоков, а так как большая часть сточных вод не очищается или очищается недостаточно, то они загрязняют более 12% всего речного стока. Предполагают, что в 2000 г. на разбавление промышленных, сельскохозяйственных и бытовых стоков может потребоваться весь речной сток земного шара (даже при условии 6-ти кратного разбавления). Для разбавления 1 м³ неочищенных сточных вод необходимо минимум 20-30 м³ природной чистой воды.

Ежегодно речной сток выносит в Мировой океан 2,3 млн. т. свинца; 1,6 млн. т. марганца; 6,5 млн. т. фосфора; 320 млн. т. железа. В реки сбрасывают серную кислоту и ее соли, фенолы, пестициды, поверхностно-активные вещества, ядохимикаты, отходы радиоактивного производства. Особенно опасны радиоактивные элементы с продолжительным периодом полураспада, такие как стронций-90, цезий-137. Накапливаясь в теле животных, они по трофическим цепям могут попасть в организм человека, нанося непоправимый вред его здоровью

Загрязнение водной среды наносит социально-экономический ущерб, проявляющийся в увеличении заболеваемости людей и животных, ухудшении роста растений. Основным источником теплового загрязнения водоемов являются тепловые электростанции, особенно атомные. Повышение температуры воды в водоеме интенсифицирует биологические процессы- приводит к “цветению” воды, уменьшению растворимости газов в ней, в том числе кислорода, изменению физических и химических свойств.

В состав сточных вод, содержащих органические вещества, входит масса биогенных элементов, в том числе азот и фосфор. Происходит массовое размножение организмов фитопланктона, в первую очередь сине-зеленых и бурых водорослей. Эти организмы рождаются, отмирают, и масса органического вещества в водном объекте возрастает. Усиленный рост концентрации биогенных элементов приводит к уменьшению кислорода в воде. Вода становится непригодной для жизни, и в ней начинают преобладать анаэробные процессы. Этот процесс называется эвтрофикацией. Эвтрофикация - это повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных или естественных (природных) факторов. Собственно анаэробные процессы представляют собой вторичное загрязнение воды. Эвтрофикация может быть также следствием смыва азотных и фосфорных удобрений и попадания в воду легкоокисляемых минеральных соединений.

В результате аварии судов, промывки резервуаров танкеров, утечки нефти при добыче ее в шельфовой зоне ежегодно в воды Мирового океана попадает до 12-15 млн. т. нефти. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 км² водной поверхности. Нефтяная пленка способствует гибели оплодотворенной икры, нарушает процессы фотосинтеза и выделения кислорода, осуществляемого фитопланктоном, то есть нарушает газообмен между атмосферой и гидросферой.

Одними из опасных загрязняющих водные ресурсы веществ в настоящее время стали поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые все шире применяются в быту и промышленности. Выполняя роль эмульгаторов, вспенивателей и смачивателей, они образуют на поверхности воды обильную пену, покрывающую большие площади. ПАВ снижают способность воды к насыщению кислородом, парализуют деятельность микроорганизмов, разрушающих органические вещества, в то же время сами плохо поддаются биохимическому разложению.

Классификация загрязняющих веществ.

Загрязнение поверхностных природных вод - это процесс изменения физических, химических или биологических свойств природных вод при попадании в них различных веществ, которые могут оказать вредное воздействие на человека и природу. Загрязнение природных вод обусловлено многими причинами как естественного, так и техногенного характера. Основными загрязнениями поверхностных или подземных вод являются вещества, микроорганизмы или тепло.

В зависимости от условий образования сточные воды делят на следующие группы:

1. Поверхностные сточные воды, которые образуются в результате смывания дождевой, талой и поливочной водой примесей, скапливающихся на городских улицах, промышленных площадках, крышах и стенах промышленных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы, нефтепродукты, органические и минеральные удобрения и др.

2. Бытовые сточные воды промышленных предприятий и городских зданий, содержащие в основном фекалии, ПАВ, микроорганизмы.

3. Производственные сточные воды, образующиеся в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав и концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные, биологические.

К минеральным загрязняющим веществам относятся песок, глина, различные золы и шлаки, растворы и эмульсии солей, кислот, щелочей и другие неорганические вещества.

Органические загрязняющие вещества - это разнообразные вещества растительного происхождения, а также отходы в виде смол, фенолов, красителей, спиртов, альдегидов и т.д.

Бактериальное и биологическое загрязнения - это бытовые сточные воды и стоки промышленных предприятий (консервные заводы, бойни, предприятия пищевой промышленности, микробиологической промышленности, животноводческие комплексы).

Особый вид загрязнений водных объектов - тепловое (термическое) загрязнение, которое вызывается сбросом в реки и водоемы нагретой воды, используемой для охлаждения агрегатов промышленного оборудования или тепловых атомных станций. В местах выхода тепловых потоков в водоемы создаются зоны, в которых температура выше, чем в водоеме: около 12 С⁰ зимой и 30 С⁰ летом. Это приводит к повышенному накоплению органических веществ в воде, что оказывает отрицательное влияние на биологическую жизнь водоема. Тепловое загрязнение стимулирует рост водорослей, вызывающих “ цветение “ водоемов. Согласно СНиП 2.04.03-85 температура сбрасываемой воды в водоемы должна быть не более 30 С⁰ и не менее 6 С⁰.

Загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы по следующим причинам:

1) процессы регенерации или самоочищения протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздухе;

2) источники загрязнения водоемов более разнообразны;

3) естественные процессы, осуществляющиеся в водной среде и подвергающиеся действию загрязнений, более чувствительны сами по себе и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем те, которые протекают в атмосфере.

Живое вещество создается только при участии воды: для создания 1г живого вещества требуется 100г воды. Человек за время своей жизни для ее поддержания потребляет на 1кг своей массы более 1000кг воды.

7.4. Управление качеством воды в водоемах.

Особые свойства воды, ее доступность, кажущееся изобилие, ход химических реакций в растворах исторически способствовали созданию “мокрых” технологий практически в любой отрасли промышленности, сельского и коммунального хозяйств, в результате чего на тонну конечной продукции, как правило, “производится” в 10-1000 раз больше загрязненной воды (табл.).

Таблица 12

Количество сточных вод (м³), образующихся на 1т готовой

продукции.

Сахар-ная свекла	Кожа	Прокат	Серная кислота	Синтетичес-кий каучук	Капрон
13 – 16	82 – 110	1,5 – 10	60 – 140

В существующей “мокрой” технологии вода выступает то как сырье, то как энергоноситель, то как транспортное средство, то как промежуточный технологический агент, но всегда - как система, удаляющая отходы.

Загрязнению сейчас подвержены все составляющие гидросферы и все звенья водообмена. Процесс загрязнения гидросферы на огромных территориях неуправляем и слабо контролируем, так как сумма информации о нем мала по объему, оперативности и точности. Загрязнения пока еще мало доступны дистанционным, особенно спутниковым наблюдениям. Между тем, разработка таких методов наблюдения - исключительно важная задача, так как гидросфера - это не только среда прямого антропогенного загрязнения, но и область стока загрязнений из других частей биосферы (атмосферы, литосферы).

Причина сложившейся критической ситуации с загрязнением гидросферы заключается, по крайней мере, в трех стереотипах, сложившихся в процессе тысячелетнего общения человека с водой:

1) “мокрые” технологии - самые доступные и удобные;

2) водные ресурсы велики, возобновляемые и ими можно управлять;

3) способность водоемов к самоочищению относительно велика.

Для изменения сложившейся неблагоприятной тенденции в загрязнении гидросферы необходим отказ от указанных и множества второстепенных сложившихся стереотипов. Изменения технологии, связанной с использованием воды, заключается прежде всего во все более широком внедрении водооборотных циклов, в особенности в теплоэнергетике и на атомных станциях. Другое направление изменения технологии, связанное с водой, - это внедрение безотходной технологии, когда все отходы: и твердые, и жидкие полностью утилизируются. Утилизируется при этом и вода, включающаяся в оборотный цикл. Очистка сточных вод в этом случае является не самоцелью, а служит технологическим звеном, в котором получают необходимые конечные продукты, полуфабрикаты или сырье.

Есть еще один технологический путь, обеспечивающий резкое снижение водопотребления и загрязнения, - это разработка и внедрение “сухих” технологий, благодаря которым потребность в воде для производства конечного продукта снижается во много раз. Пример такой технологии показывает нефтеперерабатывающая промышленность, в которой в результате изменения технологии расход воды на переработку 1т нефти снизился в 100 раз.

Но несмотря на внедрение безотходных и “ сухих “ технологий, по-прежнему преобладает пока стратегия очистки сточных вод. Стратегия эта имеет свои недостатки, так как:

1) в результате все равно остается некоторый “ твердый отход “;

2) полной очистки никогда не получается;

3) затраты на очистные сооружения быстро растут – уже сейчас в ряде случаев они достигают 40% капитальных вложений в предприятия, не считая эксплуатационных расходов.

Альтернативой существующему положению может быть разработка и решение глобальной проблемы - создание новой концепции развития технологий в отдельных отраслях хозяйства и в целом “технологии жизни “. Разработка новой концепции развития “ технологии жизни “ невозможна без изменения мышления специалистов всех отраслей. Необходимо осознать, что загрязнение гидросферы - это тот же массированный ядерный удар, но растянутый из секунд в десятилетия. Отсчет десятилетий уже идет.

Существует, по крайней мере, три планетарные функции, которые исключительно важны для человека: биологическая продуктивность, которая обеспечивает питанием все живое на Земле; поддержание оптимального гидрологического и газового режимов среды; биогеохимическая очистка. Все эти функции так или иначе связаны с гидросферой. Это будет путь познания механизмов самоорганизации природных систем, самоорганизации биосферы, общих законов развития природы и человека как ее неотъемлемой компоненты, путь создания такого взаимодействия, когда каждая сторона будет выигрывать и получать определенную прибыль. Только в рамках таких отношений с природой можно говорить о выживании и развитии человечества в гармонии с природой и ее главнейшей компонентой - гидросферой.

Такое понимание задачи будущего в середине нашего века было сформулировано В.И. Вернадским в его учении о ноосфере.

Дата добавления: 2014-01-11