Экологическая проблема загрязнения Мирового океана и пресных вод в наши дни стала глобальной. Научно-техническая революция оказала губительное воздействие на водные системы.
Беспечное отношение к богатствам морей и океанов нарушает природный баланс, приводит к гибели морских обитателей, отравлению людей зараженными морепродуктами.
Какие загрязнения, в каких объемах, каким образом попадают в океаны? Поступают с речными водами, при затоплении танкеров или переносятся потоками ветра? Как опасные вещества передаются по пищевым цепочкам к человеку, от чего страдают морские животные и птицы?
Статья описывает источники загрязнения гидросферы и пути решения проблемы, в частности, способы ликвидации очагов вредного воздействия на водоемы и мероприятия по предупреждению морских и океанических экологических катастроф.
Содержание
Актуальность вопроса
Около 1,35 млрд км3 – этот невероятный объем вод Мирового океана создает климат Земли, формирует атмосферные осадки.
Мировой океан занимает почти 70 % поверхности планеты, в нем сосредоточено 90 % биосферы, он дарит более 85 млн т рыбы ежегодно.
70 % всего кислорода земного шара образуется в результате фотосинтеза планктона океанов, морей и заливов.
Мировой океан способен поглощать избыток углекислоты, поэтому управляет ее концентрацией в воздухе. Гидросфера с ее океанами, морями, реками и озерами – главный источник жизнеобеспечения населения Земли.
Это и продукты питания, и ресурсы:
- газ;
- нефть;
- энергия.
Общую стоимость ресурсов Мирового океана эксперты фонда WWF оценивают в 24,2 трлн долларов. При этом они признают, что показатель серьезно занижен, отдельные источники невозможно оценить в денежном эквиваленте.
При этом ситуация с ухудшением состояния Мирового океана из-за загрязнения вызывает оживленные дискуссии уже не один десяток лет — антропогенное воздействие на водные экосистемы увеличивается с каждым годом.
Способность океана к самоочищению уже недостаточна, чтобы справиться с возрастающим объемом вредных примесей. Реальность такова, что загрязнение морей и океанов стало глобальной геоэкологической проблемой, а охрана морской среды от опасных веществ, нефти и мусора – жесткой и безотлагательной необходимостью.
3 основные группы источников антропогенного загрязнения гидросферы:
- Наземные: стоки приморских населенных пунктов, загрязненные реки. Вносят основной вклад (до 70 %) в загрязнение морской среды.
- Атмосферные: промышленные выбросы вредных веществ в атмосферный воздух, выхлопные газы транспортных средств.
- Морские: поступление в воду опасных веществ в результате морских аварий, загрязнение судами и танкерами, случайные утечки при добыче и транспортировке нефти.
Самые большие зоны загрязнения формируются в прибрежных водах мегаполисов, крупных промышленных центров, в районах нефтедобычи, интенсивного туризма и судоходства.
Антропогенное загрязнение гидросферы значительно сократило доступные ресурсы пресной воды на планете. Кроме ухудшения рекреационных и эстетических качеств гидросферы, фиксируются геоэкологические и биологические последствия загрязнения водных систем.
Брошенные тысячи тонн полимеров со временем оказываются в морских водах. Пластик и океан не могут существовать вместе – человеческая беспечность рано или поздно начинает угрожать жизни обитателей моря.
Ученые отмечают:
- физиологические, биохимические и патологические изменения представителей морской фауны;
- появление новообразований и заболеваний;
- генетические «поломки»;
- гибель от дефицита кислорода или отравления.
Загрязнение воды нефтью, фрагментами полимерного мусора, промышленными отходами приводит к накоплению опасных веществ и предметов в организмах морских млекопитающих.
В желудках погибших животных обнаруживается страшный «рацион»:
- пластиковые мешки;
- полимерная пленка;
- нейлоновые тросы;
- конфетные обертки
- воздушные шарики.
Кроме того, морские суда сбрасывают балластные воды (пресные или океанские воды, хранящиеся в корпусе судна для устойчивости и лучшей маневренности во время рейса).
Балласт тоже наносит вред устойчивым экосистемам. С водами переносятся микробы и патогены из разных частей земного шара, из-за чего морские животные получают новые болезни. В результате происходит перераспределение видов, приводящее в итоге к вытеснению коренных обитателей.
Природа – целостная система с множеством сбалансированных связей. Их нарушение приводит к изменению предусмотренных природой круговоротов веществ и энергии. В производство и потребление вовлекается такое количество вещества и энергии, которое в сотни раз превосходит биологические потребности человека.
Это и есть основная причина современного экологического кризиса – высокий уровень и быстрое нарастание антропогенной нагрузки на окружающую природную среду, в том числе и на гидросферу.
Загрязнение Мирового океана
Каждый водный объект связан с окружающей его средой. На состав воды водоемов влияют не только условия их образования и природные явления, но и промышленные процессы, транспортные выбросы, сбросы неочищенных или недостаточно очищенных стоков – вся хозяйственная и бытовая деятельность человека в целом.
При взаимодействии с антропогенными источниками в водной среде оказываются новые, несвойственные ей вещества – загрязняющие примеси, ухудшающие качество воды.
Ежегодное поступление различных загрязняющих веществ в моря и океаны оценивается в 15 млрд тонн. Среди наиболее распространенных групп загрязнителей гидросферы – нефть и нефтепродукты, бытовой мусор (в частности, пластик). Рассмотрим каждую группу более детально.
Нефть и нефтепродукты
Нефть – вязкая маслянистая жидкость темно-коричневого цвета. Ежегодно в моря и океаны поступает более 10 млн т нефти и нефтепродуктов. Далеко в море и на берегу обнаруживаются смолоподобные шарики, большие блестящие пятна и бурая пена.
Продукт на 98 % состоит из углеводородов:
- парафинов;
- циклопарафинов;
- ароматических углеводородов;
- олефинов.
Для эффективного поиска путей решения экологической проблемы загрязнения гидросферы нефтью необходимо поговорить о его источниках, их мы вели в таблицу:
Сбросы с судов балластных и промывочных вод | 23% |
Потери при загрузке бункеров нефтеналивных судов, утечка нефти из береговых емкостей и резервуаров | 17% |
Сброс промышленных отходов и бытовых стоков в портах и акваториях, стоки нефтеперерабатывающих заводов, нефтезаправочных станций, ливневые стоки | 15% |
Загрязненные атмосферные осадки | 10% |
Катастрофы на буровых установках, аварии танкеров в результате столкновений, пожаров или крушений | 6% |
Бурение на шельфах | 1% |
Кроме того, поступление нефтепродуктов с речным стоком оценивается в 28-30 %. Ежегодно фиксируется до 14 тысяч случаев утечки сырой нефти, различных по масштабу. Некоторые ситуации оказываются катастрофическими.
Самые крупные потери нефти происходят во время транспортировки из зон добычи. Аварийные ситуации, слив за борт судовых балластных вод – все это постоянные источники загрязнения гидросферы.
Нефтяное загрязнение угрожает морским и прибрежным экосистемам. Легкие фракции нефти, масел и смазок образуют на поверхности пленку, препятствующую газообмену водной среды и атмосферы, отчего уровень насыщенности воды кислородом критически падает.
Нефтяные пятна на поверхности морей и океанов приводят к нарушению взаимодействия океана и атмосферы — наступает дисбаланс не только газообмена, но и энергии, теплообмена.
Нарушенное восстановление нормальной концентрации в воде кислорода становится причиной утраты источников существования морских обитателей, приводит к их гибели. Одна капля нефтепродуктов, растекаясь по поверхности воды, образует пятно диаметром 30–150 см.
Нефть и нефтепродукты опасны для живых организмов, для всех звеньев биологической цепи. Нефть губит водоросли, моллюсков, ракообразных. Больше всего жертв среди морских рыбоядных птиц — нефть пропитывает и склеивает перья, нарушая теплоизоляцию тела, что приводит к гибели от переохлаждения.
Птицы перестают летать, не держатся на воде и в итоге тонут. Попытки почистить перья приводят к заглатыванию нефтепродуктов и неизбежному отравлению.
Водные организмы, питающиеся нефтепродуктами, оказываются в пищевой цепочке и угрожают жизни человека. Опасные вещества становятся причиной онкологических заболеваний, врожденных дефектов у новорожденных, приводят к долгосрочным проблемам со здоровьем.
Нефтяное загрязнение мешает прохождению солнечных лучей, замедляя фотосинтез в морских растениях и планктонах. В теплом и умеренном климате бактериальное разложение углеводородов, которому способствует разрушение сплошной пленки ветром и волнами, завершается через 3-4 года.
В холодных условиях бактериальная активность снижается, поэтому отрицательный эффект нефтяных примесей сохраняется дольше.
Использование поверхностно-активных диспергирующих агентов, ликвидирующих нефтяные пятна, ускоряет разложение, но эти вещества токсичны, почти не поддаются биоразложению, поэтому экологический ущерб только усугубляется.
Пластик и бытовые отходы
Коммунальные отходы, фекалии, отбросы, тара и упаковка попадают в морские и океанские системы с речными водами, со стоками судов и барж, переносятся ветром с суши. Часть мусора оседает на прибрежных территориях, но основная масса распространяется по воде в разных направлениях – под влиянием ветров и морских течений.
Самая большая на планете водная свалка (целый остров) размещается на севере Тихого океана. В этой зоне течения образуют воронку, в которую стягивается плавающие фрагменты мусора.
Концентрация отходов со временем увеличивается, элементы притягиваются друг к другу. Сейчас можно встретить множество дрейфующих мусорных островов из множества тонн пластиковой тары.
Главные виновники пластикового «нашествия»:
- США;
- Япония;
- Канада;
- Китай;
- Южная Корея.
Сбросы отходов с проходящих океанских лайнеров на оживленных морских трассах также вносят свою лепту в загрязнение океана. Объемы водных свалок достигают таких размеров, что их видно даже на снимках из космоса.
Большинство отходов, попадающих в океан, не подвержены биологическому разложению. Полимерные изделия легче воды, десятилетиями остаются на поверхности, загрязняя морское побережье и причиняя ущерб судоходству.
Пластик опутывает гребные винты судов, засоряет системы охлаждения двигателей, становясь причиной кораблекрушений. Морские млекопитающие гибнут из-за закупорки органов, принимая пластмассовые изделия за пищу. Использованный пластик становится причиной смерти животных.
Органические примеси
Количество поступающих в воду органических примесей оценивается в 380 млн т/год. Основной объем веществ, чужеродных для естественной среды, поступает в водоемы вместе с производственными и хозбытовыми стоками.
Осаждаясь, загрязнения органического происхождения заиливают дно, замедляют развитие (приводят к гибели) донных микроорганизмов – главных «организаторов» самоочищения водных объектов. Гниющие примеси образуют новые вредные соединения и отравляющие вещества. Иловая взвесь препятствует проникновение солнечного света в толщу воды, снижает фотосинтез.
Негативное влияние органического загрязнения особенно заметно в водоемах с медленным течением, а также в непроточных источниках (озерах, водохранилищах).
Разлагаясь в воде, органика становится благоприятной средой для патогенов, источником опасных инфекций:
- холеры;
- брюшного тифа;
- дизентерии.
На утилизацию органики, развитие и жизнедеятельность микроорганизмов требуется много кислорода. Если неочищенные хозбытовые стоки поступают в природные водоемы в больших объемах, концентрация растворенного кислорода может снизиться до значений, недостаточных для жизни морских и пресноводных обитателей.
Падение уровня кислорода снижает шансы на выживание таких животных, как:
- киты;
- черепахи;
- акулы;
- дельфины;
- пингвины.
Тяжелые металлы, радиоактивные и ядовитые вещества
Соединения:
- ртути;
- хрома;
- меди;
- мышьяка;
- свинца;
- кадмия;
- фтора
токсичны для обитателей водоемов. Большинство подобных загрязнений оказываются в водных системах в результате деятельности человека.
Тяжелые металлы используются во многих производственных процессах, поэтому даже в очищенных стоках их концентрация остается достаточно большой. Значительные массы поступают в океан с материковыми стоками и через атмосферный воздух.
Для водных биоценозов наиболее опасны:
- ртуть;
- свинец;
- кадмий.
Опасные вещества поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепочке более высокоорганизованным организмам.
Определенный класс бактерий способен трансформировать хлориды ртути в высокотоксичную метил-ртуть. Случаи отравления соединениями ртути, поступившими с морепродуктами в пищу, зафиксированы во многих странах.
Свинец рассеивается в окружающей среде в процессе хозяйственной деятельности человека. Элемент содержится в производственных и бытовых стоках, поступает в атмосферу с дымом и пылью заводов и фабрик, с выхлопными газами автомобилей, в итоге загрязняя моря и океаны.
Ядовитые вещества могут долго сохранять активность. Радиоактивные загрязнения, ДДТ (инсектицид), ртуть легко растворяются в жирах, биологически концентрируются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц, и по пищевой цепочке передаются на большие расстояния. Производные этих соединений обнаруживаются во всех частях Мирового океана, включая Арктику и Антарктику.
Ксенобиотики (чужеродные для живых организмов химические вещества, не входящие в биотический круговорот) не имеют в среде микроорганизмов своих «потребителей», поэтому почти не разлагаются в естественных условиях, а только накапливаются.
Такие загрязнители очень токсичны, влияют на кроветворную систему и наследственность, подавляют активность ферментов.
Заражению радиоактивными веществами подвержены и растения, и животные. Радиоактивность некоторых планктонных организмов может в 1000 раз превышать радиоактивность воды, а некоторых видов рыб – до 50 тысяч раз.
Канцерогенные примеси
К основным загрязнителям гидросферы с канцерогенными свойствами относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
Основные антропогенные источники появления ПАУ в окружающей среде – практически все процессы, включающие горение:
- ТЭЦ;
- котельные;
- нефтехимические и асфальтобитумные производства;
- производство алюминия;
- пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива,
а также автотранспорт, горящие свалки.
Канцерогенные вещества – соединения с трансформирующей активностью, способные вызывать в организмах канцерогенные, мутагенные, а также тератогенные (приводящие к нарушению процессов эмбрионального развития) изменения.
Загрязнения приводят к:
- ингибированию роста;
- ускорению старения;
- нарушению развития;
- изменению генофонда организмов.
Пестициды
Пестициды – искусственно полученные препараты для борьбы с вредителями и болезнями растений, к которым относятся:
- инсектициды;
- фунгициды;
- бактерициды;
- гербициды.
Пестициды способны причинять вред здоровью биоценозов. Химическая устойчивость и характер распространения способствуют их поступлению в моря и океаны в значительных объемах, пары ядохимикатов концентрируются и переносятся на частицах воздуха.
Ядовитые вещества обнаруживаются в печени и жире тюленей и антарктических пингвинов, хотя эти вещества в условиях Антарктиды не используются.
Присутствие в воде пестицидов представляет серьезную угрозу для жизни человека. Установлена связь между уровнем загрязнения воды хлорорганическими веществами и их содержанием в тканях рыб и морских млекопитающих, попадающих по пищевой цепи.
СПАВ
СПАВ входят в состав синтетических моющих средств, используются для снижения поверхностного натяжения воды. В основном СПАВ попадают в морскую среду с бытовыми стоками.
Присутствие СПАВ в производственных сточных водах связано с их использованием:
- при флотационном обогащении руд;
- в химических технологиях;
- при производстве полимеров;
- для улучшении условий бурения нефтяных и газовых скважин;
- для борьбы с коррозией трубопроводов и оборудования.
Средства содержат соединения натрия и различные добавки, токсичные для водных организмов:
- ароматизирующие вещества;
- отбеливающие реагенты;
- кальцинированную соду.
Цветение воды
Фитопланктон часто является индикатором неудовлетворительного экологического состояния воды. В результате жизнедеятельности планктона образуются пенные массы, происходит изменение химического состава воды и цвета моря. Подобная картина нередко может наблюдаться и у берегов городских водоемов.
От массового размножения вода приобретает нетипичные оттенки:
- красные;
- коричневые;
- молочно-белые;
- желтые.
Цветение воды объясняется избытком питательных веществ, в частности, фосфора. Фосфаты в высоких концентрациях вредят гидроценозу, вызывая размножение водорослей и высших растений. Последние в этих условиях вытесняются и отмирают.
Цветущий планктон активно потребляет растворенный кислород и выделяет токсичные вещества, что приводит к массовой гибели морских животных. Мертвая органика является пищей для бактерий, которые ее разлагают. Чем больше пищи, тем больше бактерий и тем меньше потребляемого ими растворенного кислорода.
Когда концентрация кислорода падает до критических значений, рыбы и водные насекомые начинают погибать. Цветение воды способно приводить к образованию значительных зон замора.
Разрастание фитопланктона угрожает утратой видового генофонда обитателей океана, а также снижением способности к саморегулированию экосистем. Скопления мелких водорослей на поверхности морей и океанов достигают гигантских размеров – таких, что их видно из космоса.
Тепловое загрязнение
Тепловое загрязнение водных объектов наступает вследствие сброса нагретых сточных вод заводами и ТЭЦ.
Площадь участков нагретых вод в прибрежных зонах может достигать 30 км2. Водообмен между поверхностным и донным слоем нарушается. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление возрастает (с увеличением температуры повышается активность аэробных бактерий, разлагающих органику).
Отработанная нагретая вода локально повышает температуру водоема, что приводит к массовой гибели обитателей, не приспособленных к выживанию в таких условиях.
Это нарушает пищевые цепи, приводит к исчезновению некоторых видов животных. При этом определенные группы водорослей в новых условиях начинают размножаться слишком активно, способствуя цветению воды. Видовое разнообразие фитопланктона и большинства групп водорослей – усиливается.
Захоронение отходов (дампинг)
Dumping – доставка и сброс отходов в открытое море. С барж твердые отходы сбрасывают через донные люки, жидкие отходы спускают через погруженную в воду трубу. Некоторые отходы погружают в море в закрытых резервуарах и контейнерах.
Часто страны, имеющие выход к морю, производят в его черте захоронение:
- грунта, вынутого при углублении дна;
- бурового шлака;
- строительных и промышленных отходов;
- химических реагентов;
- радиоактивных отходов.
Промышленные отходы в больших количествах опасны для гидросферы. Илы отходов с высокой концентрацией тяжелых металлов токсичны, особенно в условиях, когда при соединении с органикой формируется среда с пониженным содержанием кислорода, в которой могут жить немногие организмы. Кроме того, ил может обладать высоким бактериологическим показателем.
Пути решения проблемы загрязнения гидросферы
Ухудшение экологической обстановки не может не беспокоить, поэтому многие государства давно пытаются исправить ситуацию или хотя бы минимизировать вред, который человечество наносит Мировому океану. Как же решить проблему загрязнения водной среды и предотвратить дальнейшую потерю водных ресурсов?
Например, во Франции был принят закон, жестко регламентирующий забор воды и отведение стоков для промышленности. Морское побережье регулярно патрулируют вертолеты, контролируя сбросы танкеров.
Эффективное решение проблемы сбросов нефтесодержащих вод внедрено в Швеции – на резервуары наносят метки определенной группой изотопов, а затем с помощью приборов по составу пятна устанавливают судно-нарушитель.
В Японии созданы службы наблюдения за загрязнением моря. Катера постоянно патрулируют заливы и прибрежные воды, используются буи-роботы, которые определяют уровень и состав загрязнения, устанавливают его причины.
Масштабы использование пластика растут, по некоторым прогнозам загрязнение в ближайшее десятилетие возрастет в десять раз. В США действуют национальные программы по сокращению объема отходов, которые могут попадать в океан. Во многих штатах запрещено использовать изделия из наиболее токсичных полимеров.
По мнению экспертов, в отношении пластика нужна работа по трем направлениям:
- Сокращение объема отходов.
- Эффективный сбор отходов.
- Поощрение внедрения переработки полимеров для вторичного использования.
Цели могут быть достигнуты путем сочетания:
- инноваций;
- государственного регулирования и поддержки;
- экономического стимулирования.
Производителям полимерных изделий могут быть предложены налоговые льготы и другие экономические преференции, поощряющие использование менее опасных материалов, которые бы легче перерабатывались и быстрее разлагались.
При проектировании и строительстве выпусков очищенных стоков в прибрежные воды моря учитывают:
- характер и направление прибрежных морских течений;
- направление и силу господствующих ветров;
- величину приливов и отливов;
- другие природные факторы.
Запрещено сбрасывать в море:
- сточные воды, которые можно использовать в оборотных циклах и для повторного водоснабжения;
- стоки с отходами;
- производственное сырье;
- реагенты;
- полупродукты и продукты производства;
- вещества, для которых не установлены ПДК.
Обезвреживание и сброс стоков, содержащих радиоактивные вещества, должны осуществляться в соответствии с нормами радиационной безопасности и санитарными правилами работы с изотопами.
Меры, необходимые для решения проблемы загрязнения гидросферы, и способы ликвидации его последствий разрабатываются на государственном уровне. Одни государства пытаются сокращать зависимость от углеродной энергетики, другие принимают меры по уменьшению пластикового загрязнения океана и думают, как решить проблему загрязнения водоемов в крупных городах.
Компании разрабатывают новые виды биоразлагаемых полимеров, которые будут производиться из органических материалов – из растительного сырья.
Таким сырьем может служить:
- кукуруза;
- сахарный тростник;
- камыш;
- зерновые культуры.
Собранный в воде и на побережье пластик направляется на вторичную переработку или превращается в электроэнергию. Из старых синтетических рыболовных сетей производят ковролин и даже скейтборды.
Энтузиастами океанского спорта создана Global Alert – картографическая программа для рыбаков и путешественников. Пользователи отмечают на интерактивной карте участки скопления мусора.
Далее рассмотрим кратко, какие используются пути решения глобальной экологической проблемы загрязнения водных систем и приведем конкретные примеры, какие существуют меры борьбы с последствиями.
Меры по ликвидации
Результаты многолетних наблюдений показали, что малозаметные, но постоянные утечки нефтепродуктов (например, с расположенных в береговой зоне нефтеперерабатывающих заводов и терминалов), опаснее для водных экосистем, чем получающие широкую огласку крупные аварии.
Способы защиты морей и океанов от нефти и нефтепродуктов следующие:
- локализация нефтяных пятен плавучими заграждениями (бонами);
- выжигание тяжелых нефтяных фракций на локализованных участках;
- удаление нефти с помощью обработанного спецсоставом песка (нефтяные фракции прилипают к песчинкам, которые опускаются на дно, затем собираются);
- обработка нефтяной пленки бактериями, разлагающими углеводороды;
- поглощение нефтяной пленки гипсом, соломой, опилками, эмульсиями;
- использование диспергатора «ДН-75», а также современных диспергирующих агентов – менее токсичных и более биоразлагаемых, чем традиционные;
- прокладка маршрутов супертанкеров вдали от опасных участков и экологически уязвимых побережий;
- строительство танкеров с укрепленными (двойными) стенками грузовых резервуаров;
- внедрение новых балластных систем.
Существуют малые суда, оснащенные установками для сбора нефти с поверхности воды. Их доставляют по воздуху к месту аварии танкера. Каждое такое судно закачивает до 1,5 тыс. л эмульсии из нефти и воды, отделяя более 90 % нефти и загружая ее в плавучие резервуары, буксируемые затем на берег.
Для постоянной очистки акваторий от случайных нефтяных загрязнений используются плавучие нефтесборщики и боновые заграждения. Установки по сбору нефти способны очищать море от плавающих нефтепродуктов и мусора даже в небольшой шторм.
Боны для локализации нефтяных пятен производят из стеклопластика, устойчивого к сильным ветрам и морским течениям.
Иногда целесообразно предотвращать растекание нефти не с помощью механических заграждений, а физико-химическими методами. По периметру нефтяного пятна наносят поверхностно-активные вещества – нефтесобиратели.
При крупных утечках для локализации пятна применяют комбинацию механических и химических технологий. Создан препарат пенопластовой группы, полностью обволакивающий нефтяную пленку при соприкосновении.
После отжима материал-сорбент может использоваться многократно. Пенопласты, полученные на основе сложных полиэфиров, способны за 5 минут поглотить количество нефти, в 20 раз превышающее их массу.
Известны и другие сорбирующие средства, полученные из растительного, минерального и синтетического сырья. Сорбент должен быть непотопляемым и захватывать большой объем нефтепродукта.
Часть сорбентов регенерируется и используется повторно, другая часть утилизируется, используется вторично, например, в качестве сырья для производства битума.
Оставшаяся после сорбции тонкая нефтяная пленка удаляется диспергированием – разбрызгиванием разрушающих препаратов. Диспергенты не извлекаются из воды, поэтому их биологическая безопасность должна быть подтверждена.
Остатки пленки распределяются в толще воды, где окончательно разлагаются в результате биохимических процессов самоочищения.
Для удаления нефтяного пятна используют особый полипропилен, притягивающий жировые частицы. На катере устанавливают «штору», концы которой свисают в воду. Как только катер проходит по пятну, нефть прочно прилипает к полимеру. Загрязненный полипропилен пропускают через валики устройства, которое отжимает собранную нефть в резервуар.
Оригинальный способ удаления нефтяных утечек американских ученых заключается в следующем. Под нефтяное пятно на определенную глубину опускается керамическая пластина с подключенной акустической установкой.
От вибрации нефтяные фракции начинают собираться толстым слоем над местом установки керамического блока, а затем смешиваются с водой и фонтанируют. Электроток высокого напряжения поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.
Как предотвратить загрязнение водных систем?
Океан был и остается зоной больших и малых экологических катастроф, связанных с перевозкой опасных грузов.
Серьезные бедствия зафиксированы:
- в 1987 году (судно «Кэрен Би», на борту которого находилось 2000 т токсичных отходов);
- в 1992 году (судно «Акацуки-мару», транспортировавшим большую партию радиоактивного плутония из Европы в Японию для переработки).
Сейчас подписано немало важных международных соглашений, регламентирующих использование ресурсов Мирового океана и нефтедобычи.
Действующая и в наши дни Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 года – комплекс мер по предупреждению загрязнения морей и океанов нефтью, сточными водами, отходами с судов.
Согласно требованиям Конвенции, каждое судно должно иметь сертификат, подтверждающий, что корпус и оборудование исправны и не загрязняют море. Соответствие состояния судов данным сертификатов проверяется инспекцией при заходе в порт.
Конвенцией установлены жесткие нормы концентрации нефти в сбрасываемой танкерами воде. В отдельных зонах полностью запрещен слив нефтесодержащих вод, они должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Эти сооружения не только очищают судовые воды от механических включений, но еще и регенерируют тысячи тонн нефти.
Транспортные суда оснащаются сепарационным оборудованием для очистки сточных вод, а танкеры – устройствами для мойки оборудования и корпуса без слива нефтяных остатков в море.
Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод предусмотрены электрохимические установки, аппараты для уничтожения шламов, отходов и мусора.
Для предотвращения утечек нефти усовершенствованы конструкции нефтеналивных судов. Супертанкеры с вместимостью 150 тыс. т теперь имеют прочное двойное дно. При повреждении одной оболочки нефть не выльется, ее задержит второй слой.
Сбросы с судов сточных вод Международная конвенция-1973 разрешает только при одновременном соблюдении следующих условий:
- на судне эксплуатируется оборудование, обеспечивающее эффективную очистку/обезвреживание стоков;
- сбрасываемые стоки не приводят к появлению плавающих твердых фракций;
- сброс не способствует изменению цвета воды.
В портах и на судах, стоящих на рейдах, стоки отводятся в общегородскую канализационную сеть – через сливные устройства и ассенизационные суда. Твердые отходы собираются в емкости на борту судна, затем транспортируются на берег для утилизации и обезвреживания.
Эксперты считают, что имеющихся мер по предупреждению гидросферы недостаточно и предлагают:
- Строго запретить сброс всех радиоактивных веществ, ДДТ, полихлорных бифенилов, других синтетических органических материалов, которые обладают токсичными свойствами и против которых морские организмы не имеют естественной защиты.
- Развивать международное сотрудничество в направлении запрета сбросов с судов отходов, нефтепродуктов, балластной воды.
- Поощрять проведение новых исследований влияния загрязнителей на океан и его обитателей.
- Широко применять вторичное промышленное использование пресной воды в замкнутых ресурсосберегающих, безотходных процессах, для капельного орошения в сельском хозяйстве, для городских технических нужд.
Очистка сточных вод
Сточные воды – серьезный источник загрязнения гидросферы.
Основные пути загрязнения водоемов сточными водами – сбросы предприятий:
- черной и цветной металлургии;
- химической и нефтехимической;
- целлюлозно-бумажной;
- легкой промышленности.
Существует немало технологий очистки сточных вод и они постоянно совершенствуются, становясь все более эффективными. Обработка стоков проводится с целью разрушения или удаления из них вредных примесей.
Способы очистки можно разделить на:
При механической очистке взвешенные частицы удаляются путем отстаивания или фильтрации. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых стоков до 75 % нерастворимых примесей, а из промышленных – до 95 %. Выделенные ценные компоненты могут использоваться повторно.
Во время химического воздействия в сточную жидкость вводят химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической обработкой достигается уменьшение количества нерастворимых включений до 95 %, растворимых – до 25 %.
При физико-химической обработке удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси, разрушаются органические и слабоокисляемые вещества.
К физико-химическим методам относятся:
- коагуляция;
- окисление;
- сорбция;
- экстракция;
- электролиз.
Биологический способ основан на принципах биохимического самоочищения водных объектов.
Используются различные типы биологических устройств:
- биофильтры;
- биореакторы;
- биологические пруды.
Интересные видео
В видео ролике, представленном ниже, рассказывается о том, как человечество нашло способы решения проблемы загрязнения гидросферы и кратко описано, как совершенствовались методы очистки водной среды:
Заключение
Ежегодно в водные экосистемы поступает около 15 млрд т различных загрязнителей – как малоопасных, так и высокотоксичных. При этом небольшой вклад в ухудшение состояния гидросферы вносит каждый из нас.
Пластиковый стаканчик или бутылка, брошенные на пляже, кажутся чем-то незначительным. Но именно из таких мелочей и вырастают огромные мусорные острова. Чистота Мирового океана – наша общая проблема и наша общая ответственность.