Забруднення водного середовища планети

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Вступ

1. Забруднення Світового океану нафтою

2. Джерела забруднення водного середовища

3. Охорона морів і океанів

Висновок

Використана література

Вступ

Нашу планету цілком можна було б назвати, Океанією, так як площа, яку займає вода, в 2,5 рази перевищує територію суші. Океанічні води покривають майже 3/4 поверхні земної кулі, шаром товщиною близько 4000 м, складаючи 97 % гідросфери, тоді як води суші містять всього лише 1 %, а в льодовиках сковано тільки 2 %. Світовий океан, будучи сукупністю всіх морів і океанів Землі, має великий вплив на життєдіяльність планети. Величезна маса вод океану формує клімат планети, є джерелом атмосферних опадів. З нього надходить більше половини кисню, і він же регулює вміст вуглекислоти в атмосфері, тому що здатний поглинати її надлишок. На дні Світового океану відбувається накопичення і перетворення величезної маси мінеральних і органічних речовин, тому геологічні та геохімічні процеси, що протікають в океанах і морях, роблять дуже сильний вплив на всю земну кору. Саме Океан став колискою життя на Землі; зараз в ньому живе близько 4/5 всіх живих істот планети.

В наш час, "епоху глобальних проблем", Світовий океан відіграє все більшу роль у житті людства. Будучи величезною коморою мінеральних, енергетичних, рослинних і тварин багатств, які - при раціональному споживанні і штучному відтворенні - можуть вважатися практично невичерпними, Океан здатний вирішити одні з найбільш гостро поставлених завдань: необхідність забезпечення швидко зростаючого населення продуктами харчування і сировиною для розвитку промисловості, небезпеку енергетичної кризи, недоліки прісної води.

У результаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно (забруднення). Проблема нестачі води в густозаселених регіонах Землі пов'язана із тотальним забрудненням вод річок та озер внаслідок господарської діяльності людини. Брудна вода стає непридатною для пиття, використання у побуті, зрошення сільськогосподарських земель та використання у промисловості. Процес забруднення вод особливо інтенсивно розвивається в останні 20-30 років, до цього проблеми забруднення мали здебільшого локальний характер.

Саме поняття "забруднення" має багато аспектів. У загальному вигляді його можна визначити як внесення людиною прямо або опосередковано у водне середовище речовин та енергії, що викликає шкідливі наслідки: шкоду для живих ресурсів, небезпеку для здоров'я людей, ускладнення морської діяльності, включаючи рибальство, погіршення якості води та зменшення її корисних властивостей.

Це визначення охоплює теплове забруднення, забруднення токсичними речовинами, патогенними мікроорганізмами, твердими відходами, завислими речовинами, біогенними сполуками та ін. З погляду господарського використання водні об'єкти вважаються забрудненими, якщо вони стали частково або повністю непридатними хоча б для одного з видів водокористування.

Для водного середовища джерелом забруднення вважається джерело, яке вносить в океани і моря забруднювальні речовини, мікроорганізми або тепло. Забруднювальною речовиною називається речовина, яка викликає порушення норми якості води. До джерел забруднення належать підприємства нафтовидобувної та нафтопереробної промисловості, відходи морського транспорту, промислові та господарсько-побутові стічні води, сільськогосподарське виробництво. У водне середовище забруднювальні речовини можуть проникати водним, підземним та повітряним шляхами.

1. Забруднення Світового океану нафтою

До найшкідливіших забруднювачів Світового океану належать нафта і нафтопродукти. До початку 80-их років до океану щороку надходило 16 млн. тон нафти, що складало 0,23 % світового видобутку. Найбільші втрати нафти пов`язані із переміщенням її із місць видобутку. Аварійні ситуації, злив танкерами за борт промивних та балластичних вод - все це обумовлює постійну наявність полів забруднення на трасах морських шляхів. У період за 1962-79 роки у результаті аварій у морське середовище надійшло десь 2 млн. тон нафти. За останні 50 років пробурено майже 2000 свердловин у Світовому океані, з них лише у Північному морі 100 і 350 свердловин промислово обладнані. Через незначні втрати щороку втрачається 0,1 млн. тон нафти. Великі маси нафти поступають з моря по рікам, із побутовими і дощовими стоками. Об`єм забруднення із цього джерела складає 2,0 млн. тон/рік. Попадаючи до морського середовища, нафта спочатку розтікається у виді плівки, утворюючи шари різної потужності. По кольору плівки можна визначити її товщину.

Нафтова плівка змінює склад спектру та інтенсивність проникнення в воду світла. Пропускання світла тонкими плівками сирої нафти складає 11-10 %(280 нм), 60-70 % (400 нм). Плівка товщиною 30-40 мкм повністю поглинає інфрачервоне випромінення. Змішуючись із водою, нафта утворює емульсію двох типів: пряму "нафту у воді" і зворотну - "вода у нафті". Прямі емульсії, складені з крапельок нафти діаметром до 0,5 мкм менш стійкі і характерні для нафти, що містить поверхнево активні речовини. При вилученні летючих фракцій, нафта утворює в`язкі обернені емульсії, які можуть зберігатися на поверхні, переноситися течією, викидатися на берег і осідати на дно. Нафтова плівка на поверхні моря пригнічує життєдіяльність морського фітопланктону - одного з головних постачальників кисню в атмосферу, порушує тепло- і вологообмін між океаном і атмосферою, губить мальків риб та інші морські організми. Згустки мазуту, осідаючи на дно, вбивають донні мікроорганізми, які беруть участь у процесі самоочищення води. Внаслідок гниття донних осадів, забруднених органічними речовинами, виділяються шкідливі сполуки, зокрема сірководень, що отруює всю воду у водоймі. Більш як половину біологічної піраміди, яку вінчає людина, становлять морські організми. Якщо вони загинуть, піраміда впаде, зникне основа життя на суші й у повітрі. Наземне життя дедалі більше залежить від життя в океані: "мертвий океан - мертва планета" (Тур Хеєрдал).

Так, унаслідок аварії танкера "Екссонвалдіз", що сталася у 1990 р. поблизу узбережжя Аляски, в море потрапило 40 тис. т нафти. Величезні нафтові плями рознеслися морськими течіями й вітром далеко від місця аварії, забруднивши великі ділянки узбережжя, материка та островів і спричинивши загибель тисяч тюленів, морських птахів, риби тощо. У 1991 р. під час війни між Кувейтом та Іраком (відомої як операція "Буря в пустелі") нафта, що вилилася з підірваних танкерів і нафтопроводів, покрила 1550 км 2 поверхні Перської затоки та 450 км берегової смути, внаслідок чого загинуло багато морських черепах, птахів, крабів та інших тварин.

20 квітня 2010 р. в Мексиканській затоці стався вибух на нафтовій вишці, що спровокував найбільшу екологічну катастрофу в історії США. Згідно з оцінками науковців, в океан вилилося від 2 до майже 4 млн. л нафти, було забруднено понад 1000 км узбережжя штатів Луїзіана, Місісіпі, Алабама та Флорида. Більше тисячі видів птахів, морських тварин та риб загинули. Пошкодження екосистеми спричинили підвищення рівня смертності дельфінів і випадків передчасних пологів та смертності у тварин.

Крім того, нафта є ще й найстійкішим забруднювачем океанічних вод. Відомо, що 1 т нафти при розтіканні утворює на поверхні пляму площею 12 км 2. В океан щорічно надходить така кількість нафтових вуглеводнів, яка становить 0,25 % світового видобутку нафти за рік.

Отже, найбільш негативними наслідками нафтового забруднення вод Світового океану є такі:

- порушення обміну в системі "океан - атмосфера";

- загибель насамперед ікри, мальків, молоді риб;

- накопичення канцерогенів у ланцюгах живлення, у кінцевому результаті - отруєння людини;

- порушення процесу фотосинтезу, що призводить до зниження первинної біопродуктивності на 10 %;

- зміна структури популяцій морських організмів, зменшення біорізноманіття та зниження стабільності екосистем;

- зниження товарної якості риби внаслідок живлення насиченим нафтою планктоном;

- масова загибель водної та донної фауни і флори (особливо птахів) через катастрофічні розливи нафти у прибережних районах.

2. Джерела забруднення водного середовища

Забруднення водного середовища поділяють на хімічне, фізичне, біологічне і теплове. Хімічне забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги тощо) та органічної (нафта і нафтопродукти, органічні сполуки, мийні засоби, пестициди тощо) природи. Більшість із них є отруйними для мешканців водойм; ці домішки поглинаються живими організмами і накопичуються в них. Кількість хімічних забруднювачів води увесь час зростає, їхня дія, як правило, виявляється у наступних поколіннях організмів у вигляді появи шкідливих мутацій та різноманітних генетичних розладів.

До основних джерел забруднення води належать хімічні, целюлозно-паперові комбінати, великі тваринницькі комплекси, гірничорудна промисловість. Особливе місце серед забруднювачів посідають синтетичні мийні засоби. Вони надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками. Ці речовини викликають бурхливий розвиток деяких одноклітинних водоростей, що вже не раз спричиняло так звані "червоні припливи" (хоча колір води при цьому буває й жовтим, і синьо-зеленим, в залежності від виду водорості). У "підживленій" нітратами й фосфатами морській воді ці рослини надзвичайно швидко розмножуються, утворюючи подекуди на поверхні води гігантські "ковдри" товщиною до 2 м і площею в багато квадратних кілометрів. Така ковдра діє як прес, що душить у морі все живе. Гинучи, водорості опускаються на дно, де починають гнити, поглинаючи увесь кисень з води. Це викликає загибель донних організмів.

Фізичне забруднення пов'язане зі зміною фізичних показників якості води - прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинних домішок, радіоактивних речовин, запаху, смаку, забарвлення, електропровідності тощо. Так, тверді частки різко знижують прозорість води, пригнічують процеси фотосинтезу водних рослин, погіршують смакові якості води тощо.

Фізичне забруднення води відбувається внаслідок накопичення у ній нерозчинних домішок (піску, глини, мулу) в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів); надходження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості; потрапляння пилу, що переноситься вітром за сухої погоди, тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують розвиток водних рослин, забивають зябра риб та інших водних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатною для споживання.

Біологічне забруднення водойм полягає у надходженні до них зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор грибів, яєць гельмінтів тощо, багато з яких є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки (особливо, якщо вони не очищені або очищені недостатньо), а також стічні води цукрових заводів, м'ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір, деревообробних комбінатів. Особливо небезпечне біологічне забруднення водойм у місцях масового відпочинку людей (курортні зони та узбережжя морів). Наприклад, через поганий стан каналізаційних систем та очисних споруд останніми роками нерідко закривалися пляжі в Одесі, Маріуполі та інших містах на узбережжі Чорного й Азовського морів, оскільки у морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит та ін.

Біологічне забруднення передбачає зміну біологічних показників - наявності водних організмів, які мешкають на поверхні води (планктон), у її товщі (нектон) або на дні водойм чи на поверхні підводних предметів (бентос). Біологічні процеси відіграють величезну роль в очищенні води, особливо при органічному забрудненні. Наприклад, деякі мікроорганізми повністю руйнують нафту до СО 2 і Н 20, а двостулкові молюски в процесі живлення профільтровують за добу до 70 л води.

Теплове забруднення води відбувається внаслідок спускання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних об'єктів. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм та шкідливо впливає на їхніх мешканців. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до температури 26-30 °С, пригнічує гідробіонтів, а якщо температура піднімається до 36 °С, то риба гине. Найбільшу кількість теплої води скидають у водойми атомні електростанції.

Серед найбільш поширених і токсичних забруднювачів - важкі метали (ртуть, свинець, кадмій, цинк, мідь та ін.), які застосовуються в різних промислових виробництвах і надходять у водні об'єкти зі стічними водами і з атмосфери. Близько половини річного виробництва ртуті різними шляхами потрапляє в океан (9-10 тис. т), з них близько 3 тис. т - через атмосферу.

Хлоровані вуглеводні та фосфорорганічні сполуки становлять велику групу штучно створених речовин, які застосовуються у промисловості й сільському господарстві для боротьби зі шкідниками рослин і тварин. Детергенти - синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР) - входять до складу різноманітних мийних засобів, широко застосовуються у промисловості та побуті і є обов'язковим складником стічних вод, які потрапляють у водне середовище. Майже всі ці речовини токсичні та здатні концентруватися в живих організмах.

Моря й океани забруднюються також твердими відходами - промисловими і побутовими, їх у Світовому океані нагромадилося вже понад 20 млн. т. Більшість із них містять сполуки важких металів та інші шкідливі речовини, які згубно діють на морську біоту. Крім цього, у Світовий океан потрапляє (і вже потрапило) дуже багато радіоактивних речовин унаслідок випробувань атомної зброї, роботи атомних реакторів військових підводних човнів і криголамів, скидання контейнерів з відходами атомних електростанцій тощо. Загальне радіоактивне забруднення Світового океану з вини людини сьогодні вже перевищило забруднення внаслідок Чорнобильської аварії майже у 300 разів!

Найсильнішого забруднення зазнає мілководна зона Світового океану. Шельф океану - це район, де багато морських організмів проводить більшу частину свого життя; до того ж саме тут люди рибалять і відпочивають. Глобальні кліматичні зміни, зокрема потепління морських вод, спричиняють негативні процеси в морських екосистемах. Восени 2002 р. у центральній частині Японського моря виявлено медуз-мутантів незвичайних розмірів. Одна з найбільших медуз була діаметром 3 м і масою понад 150 кг. Екземпляри близько 1 м у діаметрі тисячами потрапляють у рибальські сітки. Тому проблема захисту Світового океану нині стала однією з найактуальніших, вона стосується всіх країн, навіть тих, які не мають безпосереднього виходу до океану.

Багато країн, що мають вихід до моря, практикують морське поховання різноманітних матеріалів і речовин, зокрема ґрунту що залишився після днопоглиблювальних робіт, бурового шлаку, промислових відходів, радіоактивних відходів. Об'єм поховань склав десь 10 % від всієї маси забруднюючих речовин, що поступили до світового океану. Основою для дампінгу у морі слугує можливість морського середовища до переробки великої кількості органічних та неорганічних речовин без значного пошкодження води. Але ця здібність ця не безкінечна. Тому дампінг розглядається, як вимушений захід, тимчасова данина суспільства недосконалості технології. У шлаках промислових підприємств існують різноманітні органічні речовини і з`єднання важких металів. Побутове сміття у середньому містить(на масу сухої речовини) 32-40 % органічних речовин, 0,56 % азоту, 0,44 % фосфору, 0,155 % цинку, 0,085 % свинцю, 0,001 % ртуті, 0,001 % кадмію. Під час проходу матеріалу через воду, частина забруднюючих речовин перетворюється у розчин і переходять у донні відкладення. Одночасно підвищується мутність води. Наявність органічних речовин призводить до швидкої втрати кисню у воді і нерідко до його повного зникнення, накопиченню металів, появі сірководню. Присутність великої кількості органічних речовин створює у ґрунтах стійке відновлювальне середовище, в якому утворюється особливий тип мулових вод, що містять сірководень, аміак, іони металів. Дії скинутих матеріалів у різній степені підлягають організми бентосу та ін. У випадку утворення поверхневих плівок, що містять нафтові вуглеводи порушується газообмін на кордоні повіря-вода. Забруднюючі речовини, що поступають у розчин, можуть акумулюватися у тканинах і органах гідробіантів і завдавати їм шкоду. Скидання матеріалів дампінгу на дно і довгочасна мутність води призводить до смерті від задухи малорухливих жителів бентосу. У риб, молюсків і ракоподібних, що вижили скорочується швидкість росту за рахунок погіршення умов дихання і харчування. Нерідко змінюється і видовий склад даної спільноти. При організації системного контролю за викидами відходів до моря вирішальне значення має визначення районів дампінгу, визначення динаміки забруднення морської води і донних відкладів. Для виявлення можливих об`ємів викидів у море необхідно проводити розрахунки всіх забруднюючих речовин у складі матеріального викиду.

Усі природні водойми здатні самоочищатися. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші природні процеси, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і поверненню води до її первісного стану. Однак здатність водойм до самоочищення має свої межі. Сьогодні у водойми надходить така величезна кількість стічних вод, настільки забруднених різними токсичними для їхніх мешканців речовинами, що багато водойм почали деградувати. Тому людство мусить негайно вжити спеціальних заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до такого стану, за якого вони стали б придатними для використання.

Середня здатність природних водойм до самоочищення (періодичність природного очищення) має такий вигляд:

- світовий океан - 2500 років;

- підземні води - 1400 років;

- полярні льодовики - 9700 років;

- гірські льодовики - 1600 років;

- підземний лід районів вічної мерзлоти - 10 000 років;

- ґрунтова волога - 1 рік;

- води озер - 17 років;

- води боліт - 5 років;

- води в руслах річок - 16 днів;

- волога в атмосфері - 8-10 днів;

3. Охорона морів і океанів

Проблема захисту Світового океану нині стала однією з найактуальніших, вона стосується всіх країн, навіть тих, що не мають безпосереднього виходу до океану. З огляду на це ООН розроблено й прийнято кілька важливих угод, що регулюють судноплавство, рибальство, добування корисних копалин із морських родовищ тощо. Найбільш відомою з них є угода, підписана більшістю країн світу в 1982 р., що дістала назву "Хартія морів".

Найбільш серйозною проблемою морів і океанів в нашому столітті є забруднення нафтою, наслідки якого згубні для всього життя на Землі. Тому в 1954 році в Лондоні пройшла міжнародна конференція, що ставилася метою виробити узгоджені дії з охорони морського середовища від забруднення нафтою. На ній була прийнята конвенція, що визначає обов'язки держав у цій області. Пізніше в 1958 році в Женеві були прийняті ще чотири документи: про відкрите море, про територіальне море та прилеглі зони, про континентальний шельф, про рибальство й охорону живих ресурсів моря. Ці конвенції юридично закріпили принципи і норми морського права. Вони ставили за обов'язок кожній країні розробити й ввести в дію закони, що забороняють забруднювати морське середовище нафтою, радіовідходами та іншими шкідливими речовинами. Минула в 1973 році в Лондоні конференція прийняла документи по запобіганню забруднення з суден. Згідно прийнятої конвенції, кожне судно повинне мати сертифікат - свідчення про те, що корпус, механізми й інше оснащення знаходяться в справному стані і не завдають шкоди морю. Відповідність сертифікатам перевіряється інспекцією при заході в порт. забруднення океан нафта самоочищення

Для очищення та знезараження суднових стічних вод, у тому числі господарсько-побутових, створені електрохімічні установки. Інститут океанології РАН розробив емульсійний метод очищення морських танкерів, що повністю виключає влучення нафти в акваторію. Він полягає в додаванні до промивної води декількох поверхнево-активних речовин, що дозволяє здійснити на самому судні очищення без скидання забрудненої води або залишків нафти, яку можна згодом регенерувати для подальшого використання. З кожного танкера вдається відмити до 300 т нафти. З метою запобігання витоків нафти вдосконалюються конструкції нафтоналивних суден. Багато сучасних танкерів мають подвійне дно. При ушкодженні одного з них нафта не виллється, її затримає друга оболонка.

Капітани суден зобов'язані фіксувати в спеціальних журналах відомості про всі вантажні операції з нафтою і нафтопродуктами, відзначати місце і час здачі або зливу із судна забруднених стічних вод. Для систематичного очищення акваторій від випадкових розливів застосовуються бічні загородження. Також з метою запобігання розтікання нафти використовуються фізико-хімічні методи. Створено препарат пінопластової групи, що при зіткненні з нафтовою плямою повністю його обволікає. Після віджиму пінопласт може використовуватися вдруге як сорбент. Такі препарати дуже зручні через простоту застосування й невисоку вартості, однак їхнє масове виробництво поки не налагоджено. Після збору нафти сорбентами або механічними засобами на поверхні води завжди залишається тонка плівка, яку можна видалити шляхом розбризкування хімічних препаратів. Але при цьому ці речовини повинні бути біологічно безпечні.

В Японії створена й випробувана унікальна технологія, за допомогою якої можна в короткий термін ліквідувати гігантську пляму. Корпорація "Кансай сагге" випустила реактив ASWW, основний компонент якого - спеціально оброблене рисове лушпиння. Розпорошений по поверхні, препарат протягом півгодини всмоктує в себе викид і перетворюється на густу масу, яку можна стягнути простою сіткою.

Для видалення з поверхні прибережних вод плям масел, американські вчені створили модифікацію поліпропілену, що притягує жирові частки. На катері-катамарані між корпусами помістили своєрідну штору із цього матеріалу, кінці якої звисають у воду. Як тільки катер попадає на пляму, нафта міцно прилипає до "Штори". Залишається лише пропустити полімер через валики спеціального пристрою, що віджимає нафту в приготовлену ємкість.

З 1993 року було заборонене скидання рідких радіоактивних відходів (РРВ), але число їх неухильно зростає. Тому з метою захисту навколишнього середовища в 90-і роки стали розроблятися проекти очищення РРВ. У 1996 році представники японської, американських і російських фірм підписали контракт на створення установки з переробки РРВ, що скупчилися на Далекому Сході Росії. На реалізацію проекту уряд Японії виділив 25,2 млн. доларів. Незважаючи на деякі успіхи в пошуку ефективних засобів, що ліквідують забруднення, про вирішення проблеми говорити рано. Тільки впровадженням нових методів очищення акваторій, неможливо забезпечити чистоту морів і океанів. Головним завданням, яке необхідно вирішувати всім країнам спільно - запобігання забрудненню.

Висновок

Наслідки, до яких веде марнотратне, недбале відношення людства до Океану, жахливі: знищення планктону, риб та інших мешканців океанських вод. Та це ще далеко не всі збитки. Збиток може бути набагато більшим, адже, Світовий океан виконує загальнопланетарні функції: він є потужним регулятором вологообміну і теплового режиму Землі, а також циркуляції її атмосфери. Забруднення здатні викликати досить істотні зміни клімату та погоди на всій планеті. Симптоми таких змін спостерігаються вже сьогодні. Повторюються жорстокі посухи і повені, з'являються руйнівні урагани, найсильніші морози приходять навіть у тропіки, де їх зроду не було. Зрозуміло, що поки не можна навіть приблизно оцінити залежність подібного збитку від ступеня забруднення Світового океану, проте, взаємозв'язок безсумнівно існує. Якби там не було, охорона океану є однією з глобальних проблем людства. Мертвий океан - мертва планета, а виходить, і все людство.

Використана література

1. В.М. Степанов, "Світовий океан", "Знання", М. 1994 р.

2. Р. Керрінгтон, "Біологія моря"; Ленінград 1986 р.

3. "Екологія довкілля та людини", Ю.В. Новиков, 1998 р.

4. Степановских, "Охорона навколишнього середовища".

5. Білявський Г.О., Падун М.М., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології. - К.: Либідь. 1995-368 с.

6. Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології, - К.: МАУП, 2000. - 238 с.

7. http://www.ecosystema.ru/.

Размещено на Allbest.ru