|
Реферат: Проблема загрязнения Мирового океана
Реферат: Проблема загрязнения Мирового океана
Проблема
загрязнения Мирового океана
Доклад по
экологии выполнил студент группы 525 Харчев В.В.
Самарский
государственный аэрокосмический университет
Кафедра химии
Самара 1997
Нефть и
нефтепродукты
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:
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.
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.
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).
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. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 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. В период за 1962-79 годы
в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. 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. По цвету пленки можно определить ее толщину:
Внешний вид
|
Толщина, мкм
|
Количество нефти, л./кв. км.
|
Едва заметна
|
0.038
|
44
|
Серебристый отблеск
|
0.76
|
88
|
Следы окраски
|
0.152
|
176
|
Ярко окрашенные разводы
|
0.303
|
352
|
Тускло окрашенные
|
1.016
|
1170
|
Темно окрашенные
|
2.032
|
2310
|
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 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.
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. В настоящее время более 5 млн. т.
пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1, 5 млн. т. этих веществ уже вошло
в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное
производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных
продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются
представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные
инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические,
фосфороорганические и карбонаты.
Хлороорганические
инсектициды получают путем хлороирования ароматических и гетероциклических
жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах
которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном
присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена
(элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и
очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются
полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210
гомологов и изомеров. За последние 40 0лет использовано более 1, 2 млн. т.
полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов,
конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате
сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках.
Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными
осадками выпадают во все районах земнего шара. Так в пробах снега, взятых в
Антарктиде, содержание ПБХ составило 0, 03 - 1, 2 кг. /л.
Синтетические
поверхностно-активные вещества.
Детергенты
(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. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых
растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для
водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты
(персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза,
силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части
молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и
неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными
среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50%
всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности
связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд,
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.
Соединения с
канцерогенными свойствами.
Канцерогенные
вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую
активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение
процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В
зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста,
ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда
организмов. 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) 0обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному
термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей
среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов,
древесины и топлива.
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 121тыс. т. 0ртути, 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
метил-ртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному
отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 0жертв болезни
Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству
хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатораиспользовалась
хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в
залив Минамата. Свиний - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех
компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах,
атмосфере, живых организмах. Наконец, свиний 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)*10^3 т. свинца в год.
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
промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и
соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого
вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155%
цинка; 0, 085% свинца; 0,001% ртути; 0, 001% кадмия. Во время сброса
прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в
раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит
в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических
веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не едко к его
полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной
форме, появлению сероводорода. 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. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные
углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода.
Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и
органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс
материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды
приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб,
моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий
питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При
организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет
определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и
донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо
проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального
сброса.
Тепловое
загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и
прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод
электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод
во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8
градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может
достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует
водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а
потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность
аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое
разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения
материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную
среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и
длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.
Список
литературы
Р.Кэррингтон;
Биология моря; Ленинград; 1966 год
Детская
энциклопедия
В.В Плотников.
«На перекрестках экологии». М.:Мысль, 1985.
|