Воды на Земле огромное количество, снимки из космоса доказывают данный факт. И в настоящее время вызывают опасения о быстротечном загрязнение этих вод. Источниками загрязнения являются выбросы в Мировой океан бытовых и промышленных сточных вод, .

Причины загрязнения вод Мирового океана

Люди всегда стремились к воде, именно эти территории люди пытались освоить в первую очередь. Порядка шестидесяти процентов всех больших городов находятся на прибрежной зоне. Так на побережье Средиземного моря находятся государства, население которых численно равно двести пятьдесят миллионов человек. И при этом большие промышленные комплексы выбрасывают в море порядка несколько тысяч тонн всевозможных отходов, в том числе большие города туда же сливают и канализацию. Поэтому не стоит удивляться, что когда воду берут на пробу, то там находят огромное количество различных вредных микроорганизмов.

С ростом количества городов и растет количество выливаемых отбросов в Мировой океан. Даже такому большому природному ресурсу не под силу переработать столько отходов. Происходит отравление и как прибрежной, так и морской, упадок рыбного хозяйства.

Борются с загрязнениями города следующим образом – отходы сбрасывают подальше от берега и на большую глубину с помощью многокилометровых труб. Но это вообще ничего не решает, а лишь отсрочивает время уничтожения полностью флоры и фауны моря.

Виды загрязнения Мирового океана

Один из самых главных загрязнителей вод океана является нефть. Попадает она туда всячески: при крушении нефтерудовозов; аварий на морских нефтепромыслах, при добыче нефти из морского дна. Из-за нефти гибнет рыба, а та, что выживает, имеет неприятный привкус и запах. Вымирают морские птицы, лишь в прошлом году умерло тридцать тысяч уток – морянок около Швеции из-за нефтяных пленок на поверхности воды. Нефть, плавая по морским течениям, и, приплывая к берегу, сделала непригодными для отдыха и купания многие курортные зоны.

Так Межправительственная морское общество создало соглашение, по которому нельзя сливать нефть в воду за пятьдесят километров от берега, большинство морских держав его подписало.

Кроме того постоянно происходит и радиоактивное заражение океана. Это происходит через течи в ядерных реакторах или от затонувших ядерных подводных лодок, что приводит к радиационному изменению флоры и фауны, ему в этом помогло течение и с помощью цепей питания от планктона к большой рыбе. В настоящий момент многие ядерные державы используют Мировой океан для размещения ракетно–ядерных боеголовок подлодок, производят захоронение отработанных ядерных отходов.

Еще одна из катастроф океана — это цветение воды, связано с разрастанием водорослей. А это приводит к сокращению улова лосося. Быстрое размножение водорослей происходит из-за большого количества микроорганизмов, которые появляются в результате выброса отходов промышленностью. И напоследок разберем механизмы самоочищения вод. Их подразделяют на три вида.

• Химические — соленая вода богата различными химическими соединениями, в которых при попадании кислорода возникают окислительные процессы, плюс облучение светом и в итоге происходит эффективное перерабатавание антропогенных токсинов. Соли возникающие в результате реакции просто оседают на дно.
• Биологические – вся масса морских животных живущих на дне, пропускают через свои жабры всю воду прибрежной зоны и тем самым работают как фильтры, хоть и умирают тысячами.
• Механические – когда течение замедляется, взвеси выпадают в осадок. В результате происходит конечное захоронение антропогенных веществ.

Химическое загрязнение океана

С каждым годом воды Мирового океана все чаще загрязняются отходами химической промышленности. Так была замечена тенденция увеличения количества мышьяка в океанических водах. Значительно экологический баланс подрывают тяжелые металлы свинца и цинка, никеля и кадмия, хрома и меди. Еще урон наносят всяческие пестициды, такие как эндрин, альдрин, дильдрин. Кроме того, пагубное влияние на морских жителей оказывает вещество трибутилоловохлорид, которое используется для покраски кораблей. Оно предохраняет поверхность от зарастания водорослями и ракушками. Поэтому следует все эти вещества заменить на менее токсичные, чтобы не вредить морской флоре и фауне.

Загрязнения вод Мирового океана связано не только с химической промышленностью, но и с другими сферами деятельности человека, в частности, энергетикой, автомобилестроением, металлургией и пищевой, легкой промышленностью. Не менее пагубное влияние оказывают коммунальные предприятия, области сельского хозяйства и транспорта. Самыми распространенными источниками загрязнения воды являются стоки промышленных и канализационных отходов, а также удобрения и гербициды.

Загрязнению вод способствуют отходы, возникающие вместе с торговыми и рыбацкими флотами, а также нефтеналивными танкерами. В результате деятельности человека в воду попадают такие элементы, как ртуть, вещества группы диоксинов и ПХД. Накапливаясь в организме, вредные соединения провоцируют появления серьезных заболеваний: нарушается обмен веществ, снижается иммунитет, репродуктивная система работает неполноценно, а также появляются серьезные проблемы с печенью. Более того, химические элементы способны влиять на генетику и изменять её.

Загрязнение Мирового океана пластмассами

Пластмассовые отходы составляют целые скопления и пятна в водах Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Большинство мусора образуется из-за сброса отходов с густонаселенных районов побережья. Часто морские животные проглатывают пакеты и мелкие частицы пластика, путая с пищей, что приводит к их гибели.

Пластмасса распространилась так сильно, что её уже можно найти в субполярных водах. Установлено, что только в водах Тихого океана количество пластика увеличилось в 100 раз (исследования проводилось в течение последних сорока лет). Даже маленькие частицы способны изменить естественную океаническую среду. В ходе подсчетов около 90% животных, умирающих на берегу, погибают он пластикового мусора, который ошибочно принимают за пищу.

Кроме того, опасность представляет суспензия, которая образуется в результате распада пластиковых материалов. Заглатывая химические элементы, морские обитатели обрекают себя на сильные мучения и даже смерть. Не стоит забывать о том, что люди также могут употреблять в пищу рыбу, которая загрязнена отходами. В составе ее мяса присутствует большое количество свинца и ртути.

Последствия загрязнения Мирового океана

Загрязненная вода становится причиной многих заболеваний людей и животных. В результате сокращаются популяции флоры и фауны, а некоторые даже вымирают. Все это приводит к глобальным изменениям экосистем всех акваторий. В достаточной мере загрязнены все океаны. Одним из наиболее загрязненных морей является Средиземноморское. В него стекают сточные воды из 20 городов. К тому же негативную лепту вносят туристы популярных курортов Средиземноморья. Самыми грязными реками мира являются Цитарум в Индонезии, Ганг в Индии, Янзцы в Китае и Кинг Ривер в Тасмании. Среди загрязненных озер специалисты называют Великие североамериканские озера, Онондага в США и Тай в Китае.

Как следствие, происходят значительные изменения вод Мирового океана, в результате чего исчезают глобальные климатические явления, образуются мусорные острова, цветет вода в связи с размножением водорослей, повышается температура, провоцирующая глобальное потепление. Последствия данных процессов слишком серьезные и главной угрозой является постепенное сокращение выработки кислорода, а также снижение ресурсности океана. Кроме этого, в разных регионах могут наблюдаться неблагоприятное развитие событий: развитие засух в определенных областях, наводнений, цунами. Охрана Мирового океана должна быть приоритетной целью всего человечества.

Интересное видео о загрязнении Мирового океана

Поскольку три четверти населения Земли проживают в прибрежной зоне, неудивительно, что Мировой океан страдает от последствий деятельности человека и масштабного загрязнения. Зона прилива исчезает вследствие возведения заводов, портовых сооружений, туристических комплексов. Акватория постоянно загрязняется бытовыми и промышленными сточными водами, пестицидами, углеводородами. Тяжелые металлы обнаружены в организме глубоководных (3 км) рыб и арктических пингвинов. Ежегодно в океан реками приносится около 10 млрд тонн отходов, источники заиливаются, океаны цветут. Каждая такая экологическая проблема требует решения.

Экологические катастрофы

Загрязнение водоемов проявляется в снижении их экологического значения и биосферных функций под действием вредных веществ. Оно ведет к изменению органолептических (прозрачность, окраска, вкус, запах) и физических свойств.

В воде в больших количествах присутствуют:

• нитраты;
• сульфаты;
• хлориды;
• тяжелые металлы;
• радиоактивные элементы;
• болезнетворные бактерии и др.

Кроме того, существенно сокращается растворенный в воде кислород. Только нефтепродуктов ежегодно попадает в океан более 15 млн тонн, поскольку постоянно происходят катастрофы с участием нефтеналивных танкеров и буровых установок.

Огромное количество туристических лайнеров сбрасывают все отходы в моря и океаны. Настоящей экологической катастрофой являются радиоактивные отходы и тяжелые металлы, попадающие в акваторию в результате и захоронения химических и взрывчатых веществ в контейнерах.

Крушения крупных танкеров

Транспортировка углеводородов может закончиться крушением судна и разливом нефти на огромной водной поверхности. Ежегодно ее поступление в океан составляет более 10 % от мировой добычи. К этому нужно прибавить и утечки при добыче из скважин (10 млн тонн), и продукты переработки, поступающие с ливневыми стоками (8 млн тонн).

Огромный ущерб нанесли катастрофы танкеров:

• В 1967 году американское судно «Торри Каньон» у побережья Англии – 120 тыс. тонн. Нефть горела три дня.
• 1968–1977 гг. – 760 крупных танкеров с массовым выбросом нефтепродуктов в океан.
• В 1978 году американский танкер «Амоно Кодис» у побережья Франции – 220 тыс. тонн. Нефть покрыла территорию в 3,5 тысячи кв. км. водной поверхности и 180 км прибрежной линии.
• В 1989 году судно «Валдис» у берегов Аляски – 40 тыс. тонн. Нефтяное пятно имело площадь 80 кв. км.
• В 1990 году во время войны в Кувейте защитники Ирака открыли нефтяные терминалы и опорожнили несколько нефтяных танкеров, чтобы воспрепятствовать высадке американского десанта. Более 1,5 млн тонн нефти покрыло тысячу кв. км Персидского залива и 600 км побережья. В ответ американцы разбомбили еще несколько хранилищ.
• 1997 год – крушение российского судна «Находка» на маршруте Китай–Камчатка – 19 тысяч тонн.
• 1998 год – либерийский танкер «Паллас» сел на мель у европейского побережья – 20 тонн.
• 2002 год – Испания, Бискайский залив. Танкер «Престиж» – 90 тысяч тонн. Стоимость ликвидации последствий составила свыше 2,5 млн евро. После этого Франция и Испания ввели запрет на вход в их воды нефтеналивным судам без двойного корпуса.
• 2007 год – шторм в Керченском проливе. 4 судна затонули, 6 сели на мель, 2 танкера были повреждены. Ущерб составил 6,5 млрд рублей.

Ни один год не проходит на планете без катастрофы. Нефтяная пленка способна полностью поглощать инфракрасные лучи, вызывая гибель морских и прибрежных обитателей, что ведет к глобальным экологическим изменениям.

Другим опаснейшим загрязнителем акватории являются сточные воды. Большие прибрежные города, не справляющиеся с потоком канализационных отходов, стараются отвести канализационные трубы подальше в море. Из материковых мегаполисов сточные воды попадают в реки.

Нагретые отработанные воды, сбрасываемые электростанциями и производствами, – фактор теплового загрязнения водоемов, способный существенно повышать температуру на поверхности.

Он препятствует обмену придонных и поверхностных водных слоев, что уменьшает поступление кислорода, повышает температуру и, как следствие, активность аэробных бактерий. Появляются новые виды водорослей и фитопланктона, что приводит к цветению воды и нарушению биологического равновесия океана.

Увеличение массы фитопланктона грозит утратой видового генофонда и снижением способности к саморегулированию экосистем. Скопления мелких водорослей на поверхности морей и океанов достигают таких размеров, что пятна и полосы из них хорошо видны из космоса. Фитопланктон служит индикатором неутешительного экологического состояния и динамики водных масс.

Его жизнедеятельность приводит к образованию пены, химическому изменению состава и загрязнению воды, а массовое размножение меняет цвет моря.

Оно приобретает красные, коричневые, желтые, молочно-белые и другие оттенки. Для изменения цвета нужно, чтобы популяция достигла миллиона на один литр.

Цветущий планктон способствует массовой гибели рыб и других морских животных, поскольку активно потребляет растворенный кислород и выделяет токсичные вещества. Взрывное размножение подобных водорослей вызывают «красные приливы» (Азия, США) и охватывает большие территории.

Несвойственные для озера Байкал водоросли (спирогира) аномально разрослись в результате обширного сброса химических веществ через очистные сооружения. Их выбросило на береговую линию (20 км), и масса составила 1 500 тонн. Теперь местные жители называют Байкал черным, поскольку водоросли имеют черный цвет и, погибая, издают чудовищное зловоние.

Загрязнение пластмассовыми отходами

Пластиковые отходы – еще один фактор загрязнения океана. Они образуют на поверхности целые острова и угрожают жизни морских обитателей.

Пластмасса не растворяется и не разлагается, может существовать веками. Животные и птицы принимают ее за что-то съестное и заглатывают стаканчики и полиэтилен, который не могут переварить, и погибают.

Под действием солнечных лучей пластик измельчается до размеров планктона и, таким образом, уже участвует в пищевых цепочках. Моллюски прикрепляются к бутылкам и веревкам, опуская их на дно в большом количестве.

Символом загрязнения океана можно считать мусорные острова. Самый большой мусорный остров находится в Тихом океане – он достигает площади в 1 760 000 кв. км и 10 м в глубину. Подавляющая часть мусора имеет береговое происхождение (80%), остальное – отходы с кораблей и рыболовные сети (20%).

Металлы и химикаты

Источники загрязнения акватории многочисленны и разнообразны – от неразлагающихся моющих средств до ртути, свинца, кадмия. Вместе со сточными водами в Мировой океан попадают пестициды, инсектициды, бактерициды и фунгициды. Эти вещества широко используются в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями, вредителями растений и при уничтожении сорняков. Более 12 млн тонн этих средств уже находится в экосистемах Земли.

Губительно влияет на океан синтетическое поверхностно-активное вещество, входящее в состав моющих средств. Оно содержит детергенты, которые понижают поверхностное натяжение воды. Кроме того, моющие средства состоят из вредных для обитателей экосистем веществ, таких как:

• силикат натрия;
• полифосфат натрия;
• кальцинированная сода;
• отбеливатель;
• ароматизирующие вещества и др.

Наибольшую опасность для океанического биоценоза несут ртуть, кадмий и свинец.

Их ионы аккумулируются в представителях морских пищевых цепочек и вызывают их мутации, болезни и гибель. Люди тоже принадлежат к части пищевых цепей и, употребляя в пищу такие «дары моря», подвергаются большому риску.

Самой известной является болезнь Минамата (Япония), вызывающая расстройство зрения, речи, параличи.

Причиной ее возникновения стали отходы предприятий, производящих хлорвинил (в процессе используется ртутный катализатор). Плохо очищенные промышленные воды поступали в течение долгого времени в залив Минамата.

Ртутные соединения оседали в организмах моллюсков и рыб, которых местное население широко использовало в своем рационе. В результате более 70 человек погибло, несколько сотен людей приковано к постели.

Угроза, которую несет человечеству экологический кризис, обширна и многомерна:

• снижение вылова рыбы;
• употребление в пищу мутированных животных;
• утрата уникальных мест для отдыха;
• общее отравление биосферы;
• исчезновение людей.

При контакте с загрязненной водой (стирка, купание, рыбная ловля) есть риск проникновения через кожу или слизистые всевозможных бактерий, вызывающих тяжелые заболевания. В условиях экологической катастрофы велика вероятность таких известных заболеваний, как:

• дизентерия;
• холера;
• брюшной тиф и др.

А также велика вероятность появления новых болезней в результате мутаций из-за радиоактивных и химических соединений.

Мировым сообществом уже начали приниматься меры для искусственного возобновления биологических ресурсов океанов, создаются морские заповедники и насыпные острова. Но все это устранение последствий, а не причин. Пока существует выброс нефти, сточных вод, металлов, химикатов и мусора в океан, опасность гибели цивилизации будет только нарастать.

Воздействие на экосистемы

В результате бездумной деятельности человека прежде всего страдают экологические системы.

1. Нарушается их устойчивость.
2. Прогрессирует эвтрофикация.
3. Появляются цветные приливы.
4. Накапливаются токсины в биомассе.
5. Снижается биологическая продуктивность.
6. Возникают канцерогенез и мутации в океане.
7. Происходит микробиологическое загрязнение прибрежных зон.

В океан постоянно поступают загрязняющие токсичные вещества, и даже способность некоторых организмов (двустворчатые моллюски и придонные микроорганизмы) к аккумуляции и выводу токсинов (пестициды и тяжелые металлы) не сможет противостоять такому их количеству. Поэтому важно определить допустимое антропогенное давление на гидрологические экосистемы, изучить их ассимиляционные возможности по накоплению и последующему удалению вредных веществ.

Кучу пластика, плавающего на волнах океана можно было бы направить на изготовление пластиковой тары для пищевых продуктов.

Мониторинг проблем загрязнения мирового океана

Сегодня можно констатировать наличие загрязняющего вещества не только в прибрежных зонах и судоходных районах, но и в открытом океане включая Арктику и Антарктику. Гидросфера – это мощный регулятор водоворота, циркуляции воздушных потоков и температурного режима планеты. Ее загрязнение способно изменить эти характеристики и повлиять не только на флору и фауну, но и на климатические условия.

На современном этапе развития при возрастающем негативном воздействии человечества на гидросферу и утрате защитных свойств экосистемами становится очевидным следующее:

• осознание реальности и тенденций;
• экологизация мышления;
• необходимость новых подходов к природопользованию.

Об охране океана сегодня речь уже не идет – сейчас его нужно незамедлительно очищать, и это является глобальной проблемой цивилизации.

Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м 3 сточных вод, 90% которых предварительно не очищены. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных - морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.). В Японском море сущим бедствием стали «красные приливы», следствие эвтрофикации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли, а затем исчезает кислород в воде, гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.

По мнению Ю.А. Израэля (1985), экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях (рис. 7.3):

• нарушении устойчивости экосистем;
• прогрессирующей эвтрофикации;
• появлении «красных приливов»;
• накоплении химических токсикантов в биоте;
• снижении биологической продуктивности;
• возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
• микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

Рис. 7.3.

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов - ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя - бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Нефтяное загрязнение Мирового океана, несомненно, есть самое распространенное явление. От 2 до 4% водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. В морские воды ежегодно поступает до 6 млн т нефтяных углеводородов. Почти половина этого количества связана с транспортировкой и разработкой месторождений на шельфе. Континентальное нефтяное загрязнение поступает в океан через речной сток. Реки мира ежегодно выносят в морские и океанические воды более 1,8 млн т нефтепродуктов.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а при разливах толщина нефтяного покрытия вначале может составлять несколько сантиметров. С течением времени образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодны для употребления в пищу из-за неприятного запаха и вкуса.

Все компоненты нетоксичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких как пестициды, тяжелые металлы, которые вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы, например бенз(а)пирен. Сейчас получены многочисленные доказательства наличия мутагенных эффектов загрязненной морской среды. Бенз(а)пирен активно циркулирует по морским пищевым цепочкам и попадает в пищу людей.

Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды, имеющем особенно важное значение для различных сторон жизни океана. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль «детского сада» для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Претерпевают изменения процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, меняется отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные, полихлорбифенилы и другие устойчивые соединения этого класса сейчас обнаруживаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, т.е. веществами полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих «потребителей» и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остротоксичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общая величина речного стока составляет 46 тыс. км 3 воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает до 2 млн т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении

Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно, переносится через атмосферу.

По своему токсичному действию в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или в моллюсках соединения метилированной ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей. Вспомним хотя бы печально известную болезнь «Минамата», получившую название от японского залива, где так резко проявилось отравление местных жителей ртутью. Она унесла немало жизней и подорвала здоровье многих людей, употреблявших в пищу морские продукты из этого залива, на дне которого накопилось немало ртути от отходов близлежащего комбината.

Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и пагубно влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т.е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воде, меняются в широких пределах - от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организмов. Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных, планктонных и других организмах.

Масштабы загрязнения продуктов морей и океанов так велики, что во многих странах установлены санитарные нормы на содержание в них тех или других вредных веществ. Интересно отметить, что при концентрации ртути в воде только в 10 раз большей ее естественного содержания загрязнение устриц уже превышает норму, установленную в некоторых странах. Это показывает, как близок тот предел загрязнения морей, который нельзя переступить без вредных последствий для жизни и здоровья людей.

Однако последствия загрязнения опасны, прежде всего, для всех живых обитателей морей и океанов. Эти последствия разнообразны. Первичные критические нарушения в функционировании живых организмов под действием загрязняющих веществ возникают на уровне биологических эффектов: после изменения химического состава клеток нарушаются процессы дыхания, роста и размножения организмов, возможны мутации и канцерогенез; нарушаются движение и ориентация в морской среде. Морфологические изменения нередко проявляются в виде разнообразных патологий внутренних органов: изменений размеров, развития уродливых форм. Особенно часто эти явления регистрируются при хроническом загрязнении.

Все это отражается на состоянии отдельных популяций, на их взаимоотношениях. Таким образом, возникают экологические последствия загрязнения. Важным показателем нарушения состояния экосистем является изменение числа высших таксонов - рыб. Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом. Растет биомасса микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морских водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого типа. В Каспийском, Черном, Балтийском морях за последние 10-20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз.

Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.

Каким будет ближайшее будущее для Мирового океана, для важнейших морей? В целом для Мирового океана ожидается на ближайшие 20-25 лет рост его загрязнения в 1,5-3 раза. Соответственно этому будет ухудшаться и экологическая ситуация. Концентрации многих токсических веществ могут достигнуть порогового уровня, затем наступит деградация естественной экосистемы. Ожидается, что первичная биологическая продукция океана может понизиться в ряде крупных районов на 20-30% по сравнению с нынешней.

Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.

Контрольные вопросы

• 1. В чем заключаются экологические функции воды на планете?
• 2. Какие изменения в круговорот воды внесло появление жизни на планете?
• 3. Как происходит круговорот воды в биосфере?
• 4. От чего зависит величина транспирации? Каковы ее масштабы?
• 5. В чем заключается экологическое значение растительного покрова с позиций геоэкологии?
• 6. Что понимается под загрязнением гидросферы? В чем оно проявляется?
• 7. Какие выделяют виды загрязнения вод?
• 8. Что собой представляет химическое загрязнение гидросферы? Каковы его виды и особенности?
• 9. Каковы основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод?
• 10. Какие вещества относятся к основным загрязнителям гидросферы?
• 11. Каковы для экосистем Земли экологические последствия загрязнения гидросферы?
• 12. Какие последствия для здоровья человека представляет использование загрязненной воды?
• 13. Что понимается под истощением вод?
• 14. Каковы экологические последствия загрязнения Мирового океана?
• 15. Как проявляется нефтяное загрязнение морской воды? Каковы его экологические последствия?

План

1. Характеристика и источники загрязнения

2. Экологические проблемы, вызванные загрязнением

3. Методы борьбы с загрязнением

4. Приложения

5. Список используемой литературы

Характеристика и источники загрязнения

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в приложении 1.

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным источникам инфекции водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, изменяющие кислотность воды.

Среди основных источников загрязнения морей минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство.

Среди вносимых в моря с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн. т/год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к полному загрязнению воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света на глубину, и замедляет процессы фотосинтеза.

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена в приложении 2.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может опуститься ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

1) Нефть и нефтепродукты– нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%).

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.

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. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину (см. приложении 3).

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света.

2) 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.

Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов.

3) Синтетические поверхностно-активные вещества (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.

Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как 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.

4) Соединения с канцерогенными свойствами . Канцерогенные вещества - это химические соединения, которые нарушают процессы развития и могут вызывать мутации.

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) обнаружено в тентонически активных зонах.

5) Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в моря через атмосферу. Наиболее опасны: ртуть, свинец и кадмий.

Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Миномата.

Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почве, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека.

6) Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленного производства присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов.

Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения.

Роль Мирового океана в функционировании биосферы как единой системы трудно переоценить. Водная поверхность океанов и морей покрывает большую часть планеты. При взаимодействии с атмосферой океанские течения в значительной мерс определяют формирование климата и погоды на Земле. Все океаны, включая замкнутые и полузамкнутые моря, имеют непреходящее значение в глобальном жизнеобеспечении населения земного шара продуктами питания.

Океану, особенно его прибрежной зоне, принадлежит ведущая роль в поддержании жизни на Земле, поскольку около 70% кислорода, поступающего в атмосферу планеты, вырабатывается в процессе фотосинтеза планктона.

Мировой океан покрывает 2/3 земной поверхности и дает 1/6 часть всех белков животного происхождения, потребляемых населением в пищу.

Океан и моря испытывают нарастающий экологический стресс из-за загрязнения, хищнического вылова рыбы и моллюсков, разрушения исторически сложившихся нерестилищ рыбы, ухудшения состояния берегов и коралловых рифов.

Особые опасения вызывает загрязнение Мирового океана вредными и токсичными веществами, в том числе нефтью и нефтепродуктами, радиоактивными веществами.

О масштабах загрязнения говорят следующие факты: ежегодно прибрежные воды пополняются 320 млн т железа, 6,5 млн т фосфора, 2,3 млн т свинца. Например, только в водоемы Черного и Азовского морей в 1995 г. было сброшено 7,7 млрд м 3 загрязненных производственных и коммунальных сточных вод. Наиболее загрязнены воды Персидского и Аденского заливов. Воды Балтийского и Северного морей также таят в себе опасность. Так, в 1945-1947 гг. английским, американским и советским командованием в них было затоплено около 300 000 т трофейных и собственных боеприпасов с отравляющими веществами (ипритом, фосгеном). Операции по затоплению проводились в большой спешке и с нарушениями норм экологической безопасности. Корпуса химических боеприпасов к 2009 г. сильно разрушились, что чревато тяжелыми последствиями.

Наиболее распространенными веществами, загрязняющими океан, являются нефть и нефтепродукты. В Мировой океан ежегодно поступает в среднем 13-14 млн т нефтепродуктов. Нефтяное загрязнение опасно по двум причинам: во-первых, на поверхности воды образуется пленка, лишающая доступ кислорода к морской флоре и фауне; во-вторых, нефть сама по себе является токсичным соединением. При содержании нефти в воде 10-15 мг/кг гибнут планктон и мальки рыб.

Настоящими экологическими катастрофами являются крупные разливы нефти при разрыве трубопроводов и крушении супертанкеров. Только одна тонна нефти может покрыть пленкой в 12 км 2 поверхности моря.

Как уже упоминалось в п. 11.1, в 2010 г. в результате аварии на нефтяной платформе за 3 месяца проведения восстановительных работ в Мексиканский залив вылилось 4 млн баррелей нефти. На восстановление пострадавших прибрежных морских экосистем потребуется как минимум 5 лет.

Особенно опасным является радиоактивное загрязнение при захоронении радиоактивных отходов. Первоначально основным способом избавления от радиоактивных отходов было их захоронение в морях и океанах. Это были, как правило, низкорадиоактивные отходы, которые упаковывали в 200-литровые металлические контейнеры, заливали бетоном и сбрасывали в море. Первое такое захоронение произвели в США в 80 км от побережья Калифорнии.

До 1983 г. 12 стран сбрасывали радиоактивные отходы в открытое море. Например, в воды Тихого океана за периоде 1949 по 1970 г. был сброшен 560 261 контейнер.

Принят ряд международных документов, основной целью которых является охрана Мирового океана. В 1972 г. в Лондоне была подписана Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов с высоким и средним уровнем радиации без специального разрешения. С 1970-х гг. осуществляется экологическая программа ООН «Региональные моря», объединяющая более 120 стран мира, совместно использующих 10 морей. Были приняты региональные многосторонние соглашения: Конвенция по защите морской среды Северо-Восточной Атлантики (Париж, 1992 г.); Конвенция по защите Черного моря от загрязнения (Бухарест, 1992 г.)

С 1993 г. был запрещен сброс жидких радиоактивных отходов. Поскольку их количество постоянно увеличивалось, в целях защиты окружающей среды в 1996 г. между американскими, японскими и российскими фирмами был подписан контракт на создание установки по переработке жидких радиоактивных отходов, скопившихся на Дальнем Востоке.

Большую угрозу проникновения радиоактивности в воды Мирового океана представляют течи атомных реакторов и атомных боеголовок, затонувших вместе с атомными подводными лодками. Так, в результате подобных аварий к 2009 г. в океане оказалось шесть ядерных энергоустановок и несколько десятков ядерных боеголовок, ускоренно разъедаемых морской водой.

На некоторых базах ВМФ России радиоактивные материалы до настоящего времени нередко складируются прямо на открытых площадках. А из-за нехватки средств на утилизацию в некоторых случаях, радиоактивные отходы могли попасть непосредственно в морские воды.

Следовательно, несмотря на предпринимаемые меры, радиоактивное загрязнение Мирового океана вызывает большую тревогу.

Исчезновение глобального климатического явления — течения Эль-Ниньо. Это течение представляет собой грозное природное явление, периодически приносящее неисчислимые бедствия многим странам мира. Дело в том, что по неизвестным пока причинам в довольно стабильной мировой системе пассатов и океанических течений иногда происходит сбой: меняется направление ветров, а масса теплой воды вместо Индонезии и Австралии устремляется к берегам Америки. Перемещение огромных масс теплой воды приводит к усилению испарения с поверхности воды. В атмосфере возникают гигантские насыщенные влагой области, становящиеся своеобразной преградой для сезонных тихоокеанских ветров — пассатов, и они меняют свое направление.

Такой сбой не проходит без катастрофических последствий для климата ряда стран: в одних из них начинается длительная засуха, другие страдают от бесконечных дождей, вызывающих наводнения. Практически Эль-Ниньо в той или иной степени влияет на климат всех стран. Но особенно от него достается Америке, особенно Южной. Достаточно вспомнить, что в 1982 г. из-за этого течения на севере Перу осадков выпало в 30 раз выше нормы, что привело к наводнению и голоду. В 1997 г. в этой же стране погибли 300 человек, а 250 ООО остались без крова.

Как установили ученые, Эль-Ниньо существенным образом влиял на развитие древних цивилизаций Южной Америки и даже стал виновником гибели некоторых из них.

В 1997-1998 гг. это коварное течение по неизвестным причинам исчезло. Беспрецедентное в современной истории исчезновение глобального климатического явления может иметь драматические последствия для климата всей нашей планеты.

Одной из вероятных причин исчезновения этого течения могло быть необычное усиление восточных ветров над Тихим океаном.

Охрана природы Мирового океана

В настоящее время в океан стало поступать очень много вредных веществ: нефти, пластмасс, промышленных и химических отходов, пестицидов и др., что особенно пагубно влияет на жизнь морских обитателей.

Время разложения отходов, попавших в Мировой океан, представлено в табл. 24.

Таблица 24. Время, необходимое для разложения различных видов отходов в океане

Серьезные случаи загрязнения океана связаны прежде всего с нефтью (рис. 162). В результате промывки трюмов танкеров в океан ежегодно сбрасывается от восьми до 20 млн баррелей нефти. И это не считая аварий при перевозке нефти по морским путям. Нефтяная пленка прекращает поступление в воду кислорода, нарушает влаго- и газообмен, губит планктон и рыбу. И это только малая часть того вреда, который приносит нефть морской воде и ее обитателям (рис. 163).

Помимо нефти к наиболее вредным отходам, попадающим в океан, относятся тяжелые металлы, особенно такие, как ртуть, кадмий, никель, медь, свинец, хром. Только в Северное морс ежегодно сбрасывается до 50 000 т этих металлов (табл. 25).

Еще большую тревогу вызывает попадание в океанскую воду сточных вод, содержащих пестициды — альдрин, дильдрин и эн- дрин, — которые способны накапливаться в тканях живых организмов. В настоящее время даже не известны отдаленные последствия применения таких химикатов.

Губителен для обитателей океана трибутилоловохлорид (ТБТ), широко применяемый для покраски килей кораблей и препятствующий их обрастанию ракушками и водорослями. Сейчас доказано, что он исключает возможность размножения одного из вида ракообразных — трубача.

Рис. 162. Нефтяное загрязнение в Мировом океане

Рис. 163. Влияние нефтяного загрязнения Таблица 25. Опасные металлы, попадающие в воды океанов

Океан продолжает оставаться местом экологических бедствий, связанных с перевозкой таких крайне опасных грузов, как токсичные отходы (например, плутония).

Еше одна распространенная проблема для океанов — цветение воды. В Северном морс у берегов Норвегии и Дании оно вызвано разрастанием водорослей Chlorochromulina polylepis. В свою очередь, это цветение вод приводит к серьезному сокращению промысла лосося. Считают, что быстрое размножение водорослей связано с промышленными выбросами большого количества микроэлементов, служащих для них питанием.

В последнее время все активнее стали использовать океан для размещения ракетно-ядерного оружия подводного флота, захоранивать на дне радиоактивные вещества, что также ведет к отрицательным последствиям для Мирового океана.

От загрязнения страдают все океанские воды, но загрязненность прибрежных вод выше, чем в открытом океане. Прежде всего это объясняется намного большим числом источников загрязнения. Так, например, в Средиземное море из 120 прибрежных городов ежегодно поступает около 430 млрд т отходов. Их источники — промышленные и сельскохозяйственные предприятия, коммунальные организации, а также 360 млн людей, живущих или проводящих отпуск в 20 средиземноморских странах. Наиболее загрязнены морские побережья Испании, Франции и Италии, что объясняется наплывом туристов и работой промышленных предприятий.

Охрана океанских вод — одна из актуальнейших проблем человечества на данный отрезок времени.

30 апреля 1982 г. Конференция ООН приняла Конвенцию по морскому праву, регулирующую использование Мирового океана практически в любых целях. В этой связи особое значение приобретают борьба с загрязнением и охрана природных ресурсов океана.

1998 год был объявлен годом океана. Тогда множество научных исследований океанских вод проводилось под контролем ЮНЕСКО. Стало очевидным, что для изучения и охраны вод океана необходимо международное сотрудничество.

В настоящее время практикуется новый метод исследования Мирового океана — дистанционное зондирование. На основании его данных принимаются решения о правильном использовании ресурсов Мирового океана и охране его вод.