Проблемы загрязнения Мирового океана

Самарский государственный аэрокосмический университет

Кафедра химии

Доклад по экологии

на тему:

Проблема загрязнения Мирового океана

выполнил студент группы 525 Харчев В.В.

преподаватель: Мальчиков Т.К.

Самара 1997

Содержание

1. Нефть и нефтепродукты

2. Пестициды

3. Синтетические поверхностно-активные вещества.

4. Соединения с канцерогенными свойствами.

5. Тяжелые металлы.

6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).

7. Тепловое загрязнение.

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-

коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит

преимущественно из насыщенных алифвтических 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, |Количество нефти, л./кв. км. |

| |мкм | |

|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 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 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:

1. инсектициды для борьбы с вредными насекомыми,

2. фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями

растений,

3. 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

катализатора использовалась 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% 0органических 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.