План
Глава 1. Моря и океаны
1.1 Загрязнение и самоочищение морей и океанов
1.2 Нефть и нефтепродукты
1.3 Тяжелые металлы
1.4 Пестициды
1.5 Бытовые отходы
1.6 Радиоактивные загрязнения
1.7 Сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг)
1.8 Экологические проблемы Каспийского, Азовского и Черного морей
1.9 Охрана морей и океанов
Глава 2.Пресные воды
2.1 Источники загрязнений
2.2 Очистка сточных вод
Заключение
Введение
Вода - одно из самых распространенных и в то же время одно из самых необыкновенных веществ на Земле. С развитием человечества от самых древних времен до наших дней вода приобрела все большее значение. Практически все столицы государств и крупные города расположены либо на берегу моря или океана, либо у реки или озера. Это не случайно. Люди стремились селиться там, где прежде всего была вода. Она необходима не только для питья и бытовых нужд, но и как естественная защита от нападения неприятеля, и, наконец, как удобный путь сообщения и торговли с соседями. Современная цивилизация также не может существовать без больших количеств воды.
Глава 1. Моря и океаны
Огромная масса вод Мирового океана формирует климат планеты, служит источником атмосферных осадков. Более половины кислорода поступает в атмосферу из океана, и он же регулирует содержание углекислоты в атмосфере, так как способен поглощать ее избыток, в Мировом океане ежегодно вылавливается 85 млн. т рыбы. С одной стороны, это составляет всего около 1% мирового производства продовольствия, но, с другой - это 15% потребляемых человечеством животных белков. Мировой океан – это и протеин для голодающих, которых на Земле миллионы, и новые лекарства для больных, вода для пустынь, энергия и минералы для промышленности, места отдыха. Россия – одно из ведущих рыбопромышленных государств, определяющих стратегию мирового рыболовства. Рыбное хозяйство РФ играет значительную роль в продовольственном комплексе страны, а в ряде регионов (в первую очередь прибрежных – Приморском крае, Камчатской, Сахалинской, Калининградской и Мурманской областях) является градообразующей отраслью. Почти треть добываемой на планете нефти поступает из скважин, пробуренных в морском дне. К началу ХХ1 в. «морская» нефть составляет половину всей добычи. Неуклонно растет на шельфе и добыча газа. В настоящее время ведется полупромышленная добыча железомарганцевых конкреций – шарообразных образований осадочного происхождения, россыпями которых особенно богато дно Тихого океана. Из них уже сегодня экономически целесообразно извлекать никель, кобальт, медь, а в начале следующего века люди научатся получать молибден, цинк, свинец, а возможно, и марганец. Запасы конкреций поистине астрономические – порядка 2-3 трлн. т. Морские драги вполне рентабельно добывают на мелководьях золото, алмазы, минералы, содержащие титан и цирконий. Российские ученые предложили нетрадиционный способ добычи и переработки железомарганцевых конкреций, не требующих подъема их на поверхность. Правда, добраться до них не так просто: самые перспективные скопления расположены на глубине 5-6 км. Территории их залегания уже поделены заинтересованными государствами. России достался участок дна Тихого океана между Гавайями и Центральной Америкой. Переработка морской воды уже дает около трети потребляемой в мире поваренной соли, пятую часть магния, а также бром, калийные удобрения. Известно, что в морской воде содержится практически вся таблица Менделеева, за исключением короткоживущих искусственно созданных элементов. Японские ученые создали экспериментальную установку для извлечения из морской воды урана. Предприятие, расположенное на острове Сикоку, рассчитано на ежегодную фильтрацию 36 тыс. т морской воды, при этом из 1000 т воды получают 3 г урана. К 2000 г. из океана предполагается извлекать ежегодно до 1000 т урана, для чего придется подвергать фильтрации 333 млрд. т воды. Уран планируется использовать в качестве сырья для атомных электростанций, число которых в Японии все возрастает. В апреле 1982 г. 3-я Конференция ООН по морскому праву после многолетней работы приняла всеобъемлющую Конвенцию, которая создает договорно-правовую основу мирного использования Мирового океана в интересах всех стран и народов. Конвенция содержит около тысячи международных правовых норм, регламентирующих все основные вопросы использования морских просторов, живых и минеральных ресурсов моря, и таким образом регулирует все стороны человеческой деятельности в Мировом океане.
Загрязнение и самоочищение океанов
Реальную опасность экологическому равновесию в океане представляют следующие формы антропогенного воздействия: загрязнение акваторий; нарушение механизма воспроизводства морских организмов; отторжение берегового и акваториального пространства для хозяйственных целей. Океаны и моря загрязняются такими вредными для их жизнедеятельности веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы. Вредные вещества в океан несут загрязненные реки, туда сбрасываются сточные воды различных промышленных предприятий, попадает сток с полей из лесов, обработанных пестицидами, потери нефти с перевозящих ее танкеров. Газообразные токсические вещества, такие, как окись углерода, двуокись серы, поступают в морскую воду из атмосферы. По подсчетам Калифорнийского технологического института, в Мировой океан с дождями ежегодно осаждается 50 тыс.т свинца, попадающего в воздух с выхлопными газами автомобилей. В городах близ береговой линии в морской воде нередко обнаруживается патогенная микрофлора. Поля загрязнения формируются в прибрежных водах крупных промышленных центров и устьев рек, а также в районах интенсивного судоходства и нефтедобычи. Степень загрязненности вод в океане постоянно возрастает. Способность воды к самоочищению оказывается порой недостаточной, чтобы справиться с постоянно увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Под влиянием течений загрязнения перемешиваются и очень быстро распространяются, оказывая вредное воздействие на зоны, богатыми животными и растительностью, наносят серьезный ущерб состоянию морских экосистем и экономике в целом. Самоочищение морей и океанов – сложный процесс, при котором происходит разрушение компонентов загрязнения и включение их в общий круговорот веществ. Способность моря перерабатывать углеводы и другие виды загрязнения небезгранична. В настоящее время многие акватории уже утратили способность к самоочищению. Некоторые заливы и бухты нефть, в больших количествах скопившаяся в донных отложениях, превратила практически в мертвые зоны. Существует прямая зависимость между численностью нефтеокисляющих микроорганизмов и интенсивностью нефтяного загрязнения морской воды. Наибольшее число микроорганизмов выделялось в районах нефтяного загрязнения, при этом количество бактерий, растущих на нефти, доходит до 10 в шестой степени на 1 л морской воды. Наряду с численностью микроорганизмов в местах постоянного нефтяного загрязнения растет их видовое разнообразие. Это, по всей видимости, можно объяснить сложностью химического состава нефти, различные компоненты которой могут потребляться только определенными видами микроорганизмов. Микроорганизмы моря функционирую в составе сложного микробиоценоза, который реагирует на чужеродные вещества как на единое целое. Не многие виды микроорганизмов способны полностью разложить нефть. Такие формы выделяются из морской среды редко, и процесс деградации нефти не бывает интенсивным. К морским организмам, которые участвуют в процессах самоочищения, относятся моллюски. Крупный моллюск может пропустить через себя до 70 л воды в сутки и таким образом очистить ее от возможных механических примесей и некоторых органических соединений. Подсчитано, что только в северо-западной части Черного моря мидии профильтровывают за сутки более 100 куб. км воды. Поистине санитар-рекордсмен – моллюск кардиум, входящий в фауну Каспийского моря. Несмотря на свои небольшие размеры (около 2,5 см), он в процессе питания успевает за сутки профильтровать до 15 л воды. При этом растворенная в ней нефть, как вещество, непригодное для питания, обволакивается слизью и в этой «упаковке» выбрасывается на дно. Вполне вероятно, что затем такие «микроконтейнеры» биологически преобразуются в безвредные вещества. Ученые стремятся изучить деятельность морских организмов, включая водоросли, с тем, чтобы найти новые эффективные способы борьбы с загрязнением водоемов, прежде всего богатого рыбой Каспия. Морские организмы (их поведение и состояние) являются индикаторами нефтяных загрязнений, т.е. они как бы осуществляют биологическое наблюдение за окружающей средой. Не менее значительна роль микроорганизмов в борьбе моря с пестицидами: накапливая в себе вредные продукты их превращений, бактерии сигнализируют о состоянии среды. Большое значение для процессов самоочищения имеет содержание в морской воде кислорода. В отличие от многих других морей, насыщение вод Черного моря кислородом возможно только через контакт с атмосферой. Однако вертикальному распространению поверхностных вод, насыщенных кислородом, препятствует различие солености воды в верхних и нижних уровнях, поэтому в Черном море насыщен кислородом только верхний слой, объем которого составляет лишь пятнадцатая часть всего бассейна. Остальная часть моря безжизненна, кислород в ней отсутствует, а его место занимает сероводород. Такое расположение вод по вертикали предопределило развитие жизни только в верхнем слое моря. Забота о чистоте этого относительно тонкого слоя – важная задача всех стран Черноморского побережья. Чистой водой Черное море обязано огромной армии «чистильщиков». Планктонные организмы, усваивая солнечный свет и минеральные вещества, являются тем первым звеном, с которого начинается длинная цепь превращения неорганического вещества в органическое.
Нефть и нефтепродукты
В мировой статистике главным загрязнителем Мирового океана считается - нефть. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Почти половину (44%) её приносят в океан реки и сточные воды, расположенных на морских берегах предприятий и городов. На втором месте в мировой статистике стоит морской флот. Это и загрязнённые нефтепродуктами промывочные воды и балласт, которые сбрасывают суда за борт, и льяльные воды, которые накапливаются в машинном отделении любого судна; и мелкие, многочисленные разливы при бункеровке, разгрузке и перегрузке нефти. А в общей сложности насчитывается около 2,5 млн. тонн нефти в год. Для сравнения: из всех танкеров, потерпевших крушение за 1995 год вылилось всего лишь 320 тыс. тонн нефти т. е. почти в 9 раз меньше. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти.
Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм 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 нефтей, 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.
Естественно, что сильнее всего загрязнение проявляются в прибрежных районах, на шельфе, куда сбрасывается особенно много отходов (в США - более 50 млн. тонн в год) и попадают все загрязнения, выносимые реками из внутренних районов. В Северное море, например, попадает 90 млн. тонн отходов, причём особенно опасная ситуация создаётся в устьях рек: загрязняющий "шлейф" Рейна прослеживается вдоль всего датско-германского побережья, достигая на востоке Скагеррака. Северное море подвергается наиболее концентрированному воздействию многих факторов загрязнения - сброс промышленных отходов, постоянное загрязнение от танкеров и буровых платформ, сброс радиоактивных отходов от АЭС Великобритании. Всё это особо опасно, учитывая высокую биопродуктивность (50 кг рыбы с гектара при среднем улове в Мировом океане 2 кг с га). В устье Эмса (Германия) в 80-х годах доля больных рыб и угрей достигала 60 %. Сильнейшим образом проявилось загрязнение Мирового океана у берегов Японии - новая болезнь "минамата" была следствием ртутного загрязнения: бухта Токио относится к числу максимально загрязнённых акваторий мира. В середине 80-х гг. многократно закрывались для отдыхающих пляжи Италии, только южнее Ливорно было выявлено 26 "заражённых зон". Большую опасность для открытого океана представляют катастрофы танкеров и ещё большую - атомных подводных лодок.Особо опасно воздействие на Мировой океан военных конфликтов. "Война в Заливе" привела к тому, что почти две трети западного побережья Персидского залива было покрыто слоем нефти и погибло огромное количество рыб, птиц и животных. Окружающая среда подвергалась беспрецедентному ха всю историю человечества загрязнению.
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 океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает 20-30 т.свинца в год. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др.
Пестициды
Мировое производство пестицидов достигает 200 тыс. т в год. Постоянное накопление в воде хлорорганических веществ представляет серьезную угрозу для жизни людей. Установлено, что существует определенное соотношение между уровнем загрязнения воды хлорорганическими веществами и их концентрациями в жировых тканых рыб и морских млекопитающих. Пестициды обнаружены в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западного побережья Англии, Исландии, Португалии, Испании и даже Антарктиды. Возможным источником появления этих веществ в Антарктиде может быть загрязнение океана в результате интенсивного применения их в США и Канаде. Вместе с океанической водой ядохимикаты достигают Антарктиды.
Бытовые отходы
В моря и океаны через реки, непосредственно с суши, а также с судов и барж попадают жидкие и твердые бытовые отходы (фекалии, отстойный шлам, отбросы). Часть этих загрязнений оседает в прибрежной зоне, а часть под влиянием морских течений и ветра рассеивается в разных направлениях. В последние десятилетия особым видом твердых отбросов, загрязняющих океаны, стали пластмассовые изделия (синтетические пленки и емкости, пластмассовые сети и т.п.). Эти материалы легче воды, а потому долго плавают на поверхности, загрязняют морское побережье. Загрязняют моря, и особенно их прибрежные части, фановые и хозяйственно-бытовые сточные воды судов. Их количество постоянно увеличивается, так как возрастает интенсивность судоходства и суда становятся все более благоустроенными. Величины водопотребления на пассажирских судах приближается к показателям крупных городов и составляет 300-400 л на человека в сутки. В Северном море возникла реальная угроза фауны и флоры из-за загрязнения нечистотами, выносимыми с материка реками. Прибрежные районы Северного моря очень мелководны; приливы и отливы в нем незначительны, что также не способствует самоочищению моря. К тому же на его берегах расположены страны с большой плотностью населения и высокоразвитой промышленностью, и загрязнение района достигло крайне высокого уровня. Усугубляет экологическую ситуацию то, что в последние годы в Северном море интенсивно развивается добыча нефти. Бесхозяйственность, хищническое отношение к богатствам Мирового океана ведет к нарушению природного равновесия, гибели в некоторых районах океанической флоры и фауны, отравления людей зараженными продуктами моря.