Экология

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.


смотреть на рефераты похожие на "Проблемы загрязнения Мирового океана"