Нефтяные загрязнения мирового океана

1. Нефтяные загрязнения мирового океана

Мировой океан, непрерывная водная оболочка Земли, окружающая сушу (материки и острова) и обладающая общностью солевого состава. Занимает около 71% земной поверхности (в северном полушарии — 61%, в южном — 81%). Средняя глубина — 3795 м., максимальная — 11 022 м. (Марианская впадини в Тихом океане), объем воды примерно 1370 млн. км3. Мировой океан делится на 4 части: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. В Мировом океане обитает менее 20% от общего числа видов живых организмов, обнаруженных до сих пор на Земле. Общая биомасса Мирового океана составляет около 30 млрд.т. сухого органического вещества. Еще показательнее такое сопоставление: на долю океанов приходится 98,5%, воды и льда на Земле, во внутренних водоемах ее только 1,5%. В то время как средняя высота материков составляет всего 840 м, средняя глубина Мирового океана — 3795 м.

Загрязнение вод Мирового океана приняло за последние 10 лет катастрофические размеры. Этому во многом способствовало широко распространенное мнение о неограниченных возможностях вод Мирового океана к самоочищению. Многие это понимали так, что любые отходы и отбросы в любом количестве в водах океана подвергаются биологической переработке без вредных последствий для самих вод.

Независимо от вида загрязнения, идет ли речь о загрязнении почвы, атмосферы или воды, все сводится в итоге к загрязнению вод Мирового океана, куда в конце концов попадают все отравляющие вещества, превращая Мировой океан в «мировую помойку».

Различают следующие источники их сброса:

• — в танкерах промывание танков и слив балластной воды;
• — в сухогрузных судах слив льяльной воды, утечка из баков или насосных отделений;
• — проливание при погрузке и выгрузке;
• — случайный вылив при столкновении судов;
• — при подводной добыче появление не с поверхности, а со дна.

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

• 1. Парафины (алкены) — (до 90% от общего состава) — устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
• 2. Циклопарафины — (30 — 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5−6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
• 3. Ароматические углеводороды — (20 — 40% от общего состава) — ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
• 4. Олефины (алкены) — (до 10% от общего состава) — ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11−10% (280 нм), 60−70% (400нм). Пленка толщиной 30−40 мкм 0полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую нефть в воде и обратную вода в нефти. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Нефтяными пленками охвачены: огромные акватории Атлантического и Тихого океанов; полностью покрыты Южно-Китайское и Желтое моря, зона Панамского канала, обширная зона вдоль берегов Северной Америки (шириной до 500−600 км), акватория между Гавайскими островами и Сан-Франциско в северной части Тихого океана и многие другие районы. Особенно большой вред такие нефтяные пленки приносят в полузамкнутых, внутренних и северных морях, куда они приносятся системами течений. Так, Гольфстрим и Северо-Атлантическое течения переносят углеводороды от берегов Северной Америки и Европы в районы Норвежского и Баренцева морей. Особенно опасно попадание нефти в моря Северного Ледовитого океана и Антарктики, так как низкие температуры воздуха тормозят процессы химического и биологического окисления нефти даже в летний период. Таким образом, нефтяное загрязнение носит глобальный характер.

Подсчитано, что даже 15 млн. т нефти достаточно чтобы покрыть нефтяной пленкой Атлантический и Северный Ледовитый океаны. А ведь содержание 10 г нефти в 1 м³ воды губительно для икры рыбы. Нефтяная пленка (1 т нефти способна загрязнить 12 км² площади моря) уменьшает проникновение солнечных лучей, что губительно влияет на процессы фотосинтеза фитопланктона, основной кормовой базы большинства живых организмов морей и океанов. Достаточно 1 л нефти чтобы лишить кислорода 400 тыс. л морской воды. загрязнение мировой океан нефть Нефтяные пленки могут: существенно нарушить обмен энергией, теплом, влагой, газами между океаном и атмосферой. А ведь океан играет большую роль в формировании климата, вырабатывает 60−70 кислорода, необходим для существования жизни на Земле.

При испарении нефти с поверхности воды, присутствие ее паров в воздухе вредно отражается на здоровье людей. Особенно выделяются акватории: Средиземного, Северного, Ирландского, Яванского морей; Мексиканского, Бискайского, Токийского заливов.

Так, почти вся площадь побережья Италии, омываемого водами Адриатического, Ионического, Пирренского, Лигурийского морей, общей протяженностью около 7 500 км загрязняются отходами нефтеперерабатывающих заводов и отбросами 10 тыс. промышленных предприятий.

Не в меньшей степени загрязнено отходами и Северное море. А ведь это — шельфовое море — средняя глубина его 80 м, а в районе Доггер-Банки — до недавнего времени богатой рыбопромысловой акватории — 20 м. При этом впадающие в него реки, особенно наиболее крупные, такие как: Рейн, Эльба, Везер, Темза снабжают Северное море не чистой пресной водой, а, наоборот, ежечасно несут в Северное море тысячи тонн отравляющих веществ.

Опасность «нефтяной чумы» нигде так не велика, как в районе между Эльбой и Темзой. На этот участок, где ежегодно провозится около полумиллиарда тонн сырой нефти и нефтепродуктов, приходится 50% случаев всех столкновений судов водоизмещением свыше 500 регистровых тонн. Угрожают морю и тысячи километров трубопроводов, по которым идет нефть. Бывают и аварии на буровых платформах.

Если нефть покроет пологие болотистые берега юго-восточной части Северного моря, последствия будут гораздо хуже. Этот отрезок берега от датского Эсбьерга до голландского Хелдера—уникальный район Мирового океана. На илистых отмелях и в узких протоках между ними обитает множество мелких морских животных. Здесь гнездятся и находят себе пищу миллионы морских птиц, нерестятся различные виды рыб, здесь перед выходом в открытое море откармливается их молодь. Нефть уничтожит все.

Общественность обоснованно уделяет большое внимание катастрофам танкеров, но нельзя забывать, что и сама природа загрязняет моря нефтью. По распространенной теории нефть, можно сказать, и зародилась в море. Так, считают, что она возникла из остатков мириад мельчайших морских организмов, после гибели оседавших на дно и погребенных позднейшими геологическими отложениями. Сейчас дитя угрожает жизни матери. Использование нефти человеком, ее добыча в море и перевозка по морю — все это часто рассматривается как смертельная опасность для Мирового океана.

1978 г. в мире было около 4 тыс. танкеров, и они перевезли по морю примерно 1 700 млн. т нефти (около 60% мирового потребления нефти). Сейчас приблизительно 450 млн. т сырой нефти (15% мировой добычи за год) поступает из месторождений, находящихся под морским дном. Сейчас за год добывается из моря и перевозится по нему более 2 млрд т нефти. По оценкам Национальной академии наук США, из этого количества в море попадают 1,6 млн. т, или одна тысяча трехсотая часть. Но эти 1,6 млн. т составляют лишь 26% той нефти, которая в сумме попадает за год в море. Остальная нефть, примерно три четверти общего загрязнения, поступает с судов-сухогрузов (льяльные воды, остатки горюче-смазочных материалов, случайно или намеренно сбрасываемые в море), из природных источников, а больше всего—из городов, особенно с предприятий, расположенных на побережье или на реках, впадающих в море.

Судьбу нефти, попавшей в море, невозможно описать во всех подробностях. Во-первых, минеральные масла, попадающие в море, имеют разный состав и разные свойства; во-вторых, в море на них действуют разные факторы: ветер различной силы и направлений, волны, температура воздуха и воды. Важно и то, много ли нефти попало в воду. Сложные взаимодействия этих факторов еще не изучены во всей полноте.

Когда вблизи берега терпит аварию танкер, гибнут морские птицы: нефть склеивает их перья. Страдают прибрежная флора и фауна, пляжи и скалы покрываются трудно удаляемым слоем вязкой нефти. Если же нефть выбрасывается в открытое море, последствия бывают совершенно иными. Значительные массы нефти могут исчезнуть, не дойдя до берега.

Сравнительно быстрое поглощение нефти морем объясняется несколькими причинами.

Нефть испаряется. Бензин полностью испаряется с поверхности воды за шесть часов. За сутки испаряется не менее 10% сырой нефти, а примерно за 20 дней—50%. Но более тяжелые нефтепродукты почти не испаряются.

Нефть эмульгируется и диспергируется, то есть разбивается на мелкие капельки. Сильное волнение моря способствует образованию эмульсии нефти в воде и воды в нефти. При этом сплошной ковер нефти разрывается, превращается в мелкие капельки, плавающие в толще воды.

Нефть растворяется. В ее составе имеются вещества, растворимые в воде, хотя их доля в общем невелика.

Нефть, исчезнувшая благодаря этим явлениям с поверхности моря, подвергается медленным процессам, ведущим к ее разложению — биологическим, химическим и механическим.

Немалую роль играет биологическое разложение. Известно более ста видов бактерий, грибков, водорослей и губок, способных превращать углеводороды нефти в двуокись углерода и воду. В благоприятных условиях благодаря деятельности этих организмов на квадратном метре за сутки при температуре 20—30° разлагается от 0,02 до 2 г нефти. Легкие фракции углеводородов распадаются за несколько месяцев, но комки битума исчезают лишь через несколько лет.

Идет фотохимическая реакция. Под действием солнечного света углеводороды нефти окисляются кислородом воздуха, образуя безвредные, растворимые в воде вещества.

Тяжелые остатки нефти могут тонуть. Так, те же комки битума могут так плотно заселяться мелкими сидячими морскими организмами, что через некоторое время опускаются на дно.

Играет роль и механическое разложение. Со временем комки битума становятся ломкими и разваливаются на куски.

Больше всего страдают от нефти птицы, особенно когда загрязняются прибрежные воды. Нефть склеивает оперение, оно утрачивает теплоизолирующие свойства, и, кроме того, птица, выпачканная в нефти, не может плавать. Птицы замерзают и тонут. Даже чистка перьев растворителями не позволяет спасти всех пострадавших. Остальные обитатели моря страдают меньше. Многочисленные исследования показали, что нефть, попавшая в море, не создает ни постоянной, ни долговременной опасности для живущих в воде организмов и не накапливается в них, так что ее попадание в человека по пищевой цепи исключено.

По последним данным, значительный вред флоре и фауне может быть нанесен только в особых случаях. Например, гораздо опаснее сырой нефти изготовленные из нее нефтепродукты — бензин, дизельное топливо и так далее. Опасны высокие концентрации нефти на литорали (приливо-отливной зоне), особенно на песчаном берегу.

В этих случаях концентрация нефти долго остается высокой, и она наносит много вреда. Но к счастью, такие случаи сравнительно редки. Обычно при катастрофах танкеров нефть быстро расходится в воде, разбавляется, начинается ее разложение. Показано, что углеводороды нефти могут без вреда для морских организмов проходить через их пищеварительный тракт и даже через ткани: такие опыты проводились с крабами, двустворчатыми моллюсками, разными видами мелкой рыбы, и никаких вредных последствий для подопытных животных не было обнаружено.

Нефтяное загрязнение — грозный фактор, влияющий на жизнь всего Мирового океана. Особенно опасно загрязнение высокоширотных вод, где из-за низкой температуры нефтепродукты практически не разлагаются и как бы «консервируются» льдами, поэтому нефтяное загрязнение может нанести серьезный ущерб окружающей среде Арктики и Антарктики .

Нефтепродукты, распространившиеся на больших акваториях водных бассейнов, способны изменить влаго-, газои энергообмен между океаном и атмосферой. Причем в морях тропических и средних широт влияние нефтяных загрязнений следует ожидать в меньших масштабах, чем в полярных районах, так как термический и биологический факторы в низких широтах способствуют более интенсивному процессу самоочищения. Эти факторы являются определяющими и в кинетике распада химических веществ. Региональные особенности ветрового режима также обусловливают изменение количественного и качественного состава нефтяных пленок, поскольку ветер способствует выветриванию и испарению легких фракций нефтепродуктов. Кроме того, ветер выступает как механический фактор разрушения пленочного загрязнения. С другой стороны, влияние нефтяных загрязнений на физические и химические характеристики подстилающей поверхности в разных географических зонах тоже не будет однозначным. Например, в Арктике нефтяные загрязнения изменяют отражательные радиационные свойства снега и льда. Уменьшение значения альбедо и отклонение от нормы процессов таяния ледников и дрейфующих льдов чревато климатическим последствиями.

Подводя итоги выше сказанному, можно сделать выводы о том, как в основном, происходит загрязнение Мирового океана:

• 1. При морском бурении, сборе нефти в местные резервуары и перекачке по магистральным нефтепроводам.
• 2. По мере роста морской добычи нефти количество перевозок ее танкерами резко возрастает, а, следовательно, возрастает и количество аварийных случаев. В последний годы увеличилось количество крупных танкеров, перевозящих нефть. На долю супертанкеров приходится более половины всего объема перевозимой нефти. Такой гигант даже после включения экстренного торможения проходит больше 1 мили (1852 м) до полной остановки. Естественно, что опасность катастрофических столкновений у таких танкеров возрастает в несколько раз. В Северном море, где плотность движения танкеров самая высокая в мире, ежегодно перевозится около 500 млн. т нефти, происходит 50 (всех столкновений.
• 3. Выносом нефти и нефтепродуктов в море с водами рек.
• 4. Приток нефтепродуктов с атмосферными осадками-легкие фракции нефти испаряются с поверхности моря и попадают в атмосферу, таким образом в Мировой океан поступает около 10 (нефти и нефтепродуктов от общего количества.
• 5. Сливом неочищенных вод с заводов и нефтебаз, расположенных на морских побережьях и в портах.

• 1 Е. А. Сабченко, И. Г. Орлова, В. А. Михайлова, Р. И. Лисовский — Нефтяное загрязнение Атлантического океана // Природа.-1983.-No5.-с.111.
• 2 В. В. Измайлов — Воздействие нефтепродуктов на снежно-ледяной покров Арктики // Известия всесоюзного географического общества.-1980 (март-апрель).-том 112.-вып.2.-с.147−152.
• 3 Д. П. Никитин, Ю. В. Новиков, Окружающая среда и человек — Москва: Высшая школа.-1986.-416с.