Загрязнение Мирового океана
Моря и океаны играют решающую роль в сохранении среды обитания, влияют на климат Земли и обеспечивают баланс ее экологической системы. В настоящее время водное пространство стало вместилищем разнообразных отходов. В результате сброса в реки, а затем и в океан сточных вод различных промышленных предприятий, стока их с обработанных химикатами полей и лесов и потерь жидкого топлива при перевозках танкерами постоянно возрастает загрязнение океанов и морей такими вредными для жизнедеятельности веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы и др.
Токсические вещества, в частности окись углерода, двуокись серы, попадают в морскую воду через атмосферу. Например, ежегодно в Мировой океан вместе с дождем поступают 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух вместе с выхлопными газами от силовых установок транспортных систем. Под влиянием течений загрязнения очень быстро распространяются по водному пространству. Все указанное приводит к тому, что поля загрязнений формируются наиболее интенсивно в прибрежных водах крупных промышленных центров, в районах нефтедобычи и интенсивного судоходства, а также в устьях полноводных рек.
Накопленные многолетние данные о влиянии распространения в океане загрязняющих веществ на морские организмы и человека показывают, что наиболее опасными с точки зрения их воздействия на природные экосистемы являются углеводороды, т. е. сырая нефть, нефтепродукты, а также хлорированные углеводороды (например, пестициды), токсичные металлы и радиоактивные вещества.
Различают три группы источников загрязнения Мирового океана:
- морские - военные корабли, суда различного назначения и другие установки и устройства, эксплуатируемые в морской среде;
- трубопроводы - установки и устройства, используемые при разведке и разработке природных ресурсов морского дна и его недр;
- наземные - реки, озера и другие водные системы, куда загрязняющие вещества попадают с грунтовыми водами, а также в результате сбросов сточных и нагретых вод с различных береговых объектов, захоронений радиоактивных отходов и других особо вредных веществ;
- атмосферные - различные промышленные предприятия, транспортные средства и другие объекты, откуда могут происходить выбросы в атмосферу вредных газообразных отходов.
Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов от 29 декабря 1972 г. полностью запрещает сброс:
- органогалогенных соединений;
- ртути и соединений на ее основе;
- кадмия и кадмиевых соединений;
- изделий из устойчивых пластмасс и других устойчивых синтетических материалов (например, сетей и тросов), которые могут всплывать или оставаться во взвешенном состоянии в морской воде таким образом, что будут существенно мешать рыболовству, судоходству или другому законному использованию моря;
- сырой и топливной нефти, тяжелого дизельного топлива и смазочного масла, гидравлических жидкостей, а также смесей, содержащих эти вещества;
- радиоактивных веществ с высоким уровнем радиации по заключению Международного агентства по атомной энергии, как непригодных для сброса в море с точки зрения здравоохранения, биологической безопасности и по другим причинам;
- материалов в какой бы то ни было форме (твердые вещества, жидкости, полужидкости, вещества в газообразном состоянии или живые организмы), изготовленных для ведения биологической или химической войны.
Это не распространяется на сбросы отходов или других материалов, содержащих перечисленные вещества в незначительных количествах, например сточные и отстойные воды, грунт от землечерпальных работ, а также на вещества, которые можно быстро обезвредить физическими, химическими или биологическими процессами при условии, что образованные соединения не влияют отрицательно на вкус съедобных морских организмов, а также не создают угрозы здоровью человека или домашних животных.
Особенности загрязнения морских вод нефтью. К числу наиболее распространенных и вредных загрязняющих веществ относятся нефть, ежегодное поступление которой в моря и океаны, по данным ООН, достигает 6...7 млн т. Ожидается дальнейший рост загрязнений нефтью из-за постоянного увеличения объема ее добычи, особенно с континентального шельфа.
Нефтепродукты попадают в морскую воду непосредственно в результате аварий и сбросов или выноса речными и ливневыми стоками и грунтовыми водами, а также из атмосферы, главным образом в составе атмосферных осадков. Первый канал поступления приводит к локальным или региональным загрязнениям морской среды, а второй - к глобальным.
Одним из основных источников нефтяных загрязнений морской среды является морской транспорт, прежде всего танкерный. В мире задействован гигантский танкерный флот общей вместимостью более 120 млн брутто-регистровых тонн - это свыше трети вместимости всех морских транспортных средств. Сейчас плавают 230 судов грузоподъемностью от 200 до 700 тыс. т каждое. Но это представляет колоссальную потенциальную опасность для вод Мирового океана. По известным данным, из-за аварий на танкерах в моря и океаны поступает примерно 5 % всей перевозимой нефти. Подсчитано, что если 200 тыс. т нефти попадет в Балтийское море, то оно будет превращено в биологическую пустыню.
Огромное количество нефти попадает в море в результате сброса с судов промывочных, балластных и льяльных (трюмных) вод, а также потерь при погрузке и разгрузке танкеров. По этим причинам в морях и океанах ежегодно оказывается около 3 млн т нефти. При этом в основном загрязняются территории портов, припортовые акватории, прибрежные районы и районы интенсивного судоходства.
В начале третьего тысячелетия подводные скважины будут давать 50 % добываемой в мире нефти. При морской нефтедобыче возможно загрязнение морской среды вследствие аварий, а также мелких утечек нефти (оцениваемых в 0,1 млн т ежегодно). Очевидно, что этот источник представляет огромную потенциальную опасность и его роль в формировании нефтяных загрязнений морей и океанов со временем будет увеличиваться.
Источником нефтяных загрязнений вод являются береговая промышленность, и в первую очередь нефтеперерабатывающие заводы. Хотя сточные воды промышленных предприятий очищаются, полной очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов достичь не удается.
Большое количество нефтепродуктов попадает в океанические бассейны из атмосферы. Например, двигатели внутреннего сгорания, которыми оснащены различные транспортные средства, выбрасывают в воздух в год более 50 млн т различных углеводородов.
Кроме техногенных источников, имеются и природные. Естественные выходы нефти образуются в местах ее просачивания из нефтеносных слоев через земную кору. Такие выходы известны у берегов Южной Калифорнии, в Мексиканском и Персидском заливах, Карибском море. Скорость поступления нефти из естественных выходов обычно невелика, поэтому таким образом в моря и океаны попадает сравнительно небольшое количество нефтяных углеводородов, а основную массу загрязнений Мирового океана (более 90 %) поставляют источники антропогенного происхождения.
Поля нефтяных загрязнений, формирующие локальные зоны, остаются устойчивыми во времени, поэтому в их распространении огромную роль играют океанические циркуляции. Именно они переносят нефтяные загрязнения в наиболее чистые районы Мирового океана, в том числе и в Северный Ледовитый океан.
Поступившие в воду нефтепродукты деградируют в результате химического, фотохимического и бактериального разложения, а также деятельности некоторых морских организмов и высших растений. Однако «процесс» естественной нейтрализации нефтепродуктов достаточно длителен и может составлять от одного до нескольких месяцев.
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, содержащей 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. Однако наибольшую опасность по своим последствиям представляют нефтяные пленки, образующиеся на водной поверхности и уменьшающие теплопроводность и теплоемкость верхнего водного слоя. Поэтому наличие нефтяной пленки сказывается на процессе испарения. Так, на спокойной воде из-за тонкого слоя нефти испарение уменьшается в 1,5 раза, а при скорости ветра до 6...8 м/с - на 60 %, так как пленки служат барьером для молекул воды и снижают аэродинамическую шероховатость водной поверхности. Экспериментально установлено, что за 1 ч с поверхности океана в одну квадратную милю при наличии нефтяной пленки испаряется 45 т воды, в то время как при отсутствии пленки - 97 т. Замедление процесса испарения приводит к тому, что воздушные массы, движущиеся над океаном, слабее насыщаются водяным паром.
В естественных условиях через границу раздела атмосфера - водная поверхность непрерывно происходит обмен кислородом и углекислым газом, интенсивность которого при наличии нефтяной пленки сильно уменьшается. При определенных условиях нефтяные пленки понижают температуру поверхностного слоя воды (не ниже +4°С), что приводит к повышению ее плотности, и в результате верхний слой воды погружается в глубину, занося туда нефтяное загрязнение. В мелководных бассейнах поверхностные загрязненные слои могут опускаться на дно и образовывать придонные воды, содержащие значительное количество нефти. Особенно вероятно образование таких загрязненных придонных слоев в период осеннего охлаждения вод.
Таким образом, нефтяные пленки являются тем техногенным фактором, который влияет на формирование и протекание гидрологических и гидрохимических процессов в поверхностных слоях воды морей и океанов.
Нефтяные загрязнения воздействуют и на живые организмы, экранируя солнечное излучение и замедляя обновление кислорода в воде. В результате перестает размножаться планктон - основной продукт питания морских обитателей. Толстые нефтяные пленки нередко становятся причиной гибели морских птиц.
Нефть отрицательно влияет на физиологические процессы, протекающие в живых организмах, вызывает патологические изменения в тканях и органах, нарушает работу ферментативного аппарата, нервной системы. Нефть - своего рода наркотик для морских обитателей. Замечено, что некоторые рыбы, «хлебнув» однажды нефти, уже не стремятся покинуть отравленную зону. Кроме того, она отрицательно влияет на вкусовые качества мяса морских обитателей.
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.
Особенности загрязнения морей и океанов тяжелыми металламиВ условиях активной антропогенной деятельности загрязнение океанических вод тяжелыми металлами стало особо острой проблемой. Группа тяжелых металлов плотностью выше 4,5 г/см3 объединяет более 30 элементов Периодической системы. Эти 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 тяжелых металлов и их соединений в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий, так как они сохраняют токсичность бесконечно долго. Например, ртутьсодержащие соединения (особенно метилртуть) - сильнейшие яды, действующие на нервную систему, представляют угрозу для жизни всего живого. В 50-60-е гг. XX в. в районе бухты Миномата (Япония) было зарегистрировано массовое отравление, жертвами которого стали десятки тысяч человек, употреблявших в пищу зараженную рыбу. Причиной заражения было предприятие, сбрасывающее ртуть в воду залива.
В Мировой океан в год поступает до 2 млн т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, до 30 % всей ртути и 50 % свинца, поступающие в океан ежегодно, переносится через атмосферу. Попав в морскую воду, тяжелые металлы концентрируются главным образом в поверхностной пленке, в придонном осадке и в биоте, тогда как в самой воде они остаются лишь в сравнительно небольших концентрациях. Здесь особо значима поверхностная пленка, которая обычно простирается на глубину 50...500 мкм. Именно в данной области протекают все равновесные процессы массообмена между водой и атмосферой.
Активность накопления различных веществ в живых организмах из окружающей среды выражается соответствующими коэффициентами. Так, отношение содержания вещества в тканях гидробионтов (обитателей водной среды) к концентрации его в воде называется коэффициентом накопления. Например, в дафниях коэффициент накопления метилртути - 4 тыс., в планктоне коэффициент накопления свинца 12 тыс., кобальта - 16 тыс., а меди -90 тыс. Исследователи говорят, что для любого химического элемента найдется, по крайней мере, один вид планктона, способный его концентрировать.
Большие количества тяжелых металлов сосредоточиваются в донных осадках. Это подтверждается тем, что концентрация металлов в осадке может быть на несколько порядков выше, чем в воде.
Установлено, что естественные возможности нейтрализации загрязнений в океане практически исчерпаны. Общая оценка состояния океана более тревожная, чем оценка состояния атмосферы. Это объясняется тем, что эффект воздействия загрязнений в атмосфере, как правило, не превышает 10 % естественных значений и колебаний, а в океане из-за антропогенного влияния биопродуктивность отдельных сообществ в обширных районах может уменьшиться на 25...30 %.
Поэтому для поддержания экологического баланса морских пространств нашей планеты очень важны нормы современного международного права, которые носят преимущественно координационный характер. Объективная необходимость международного сотрудничества определяется рядом факторов.
Природная среда едина и неделима, изменения ее состояния нельзя ограничить каким-либо определенным пространством. Ни одно государство, каким бы экономическим и научно-техническим потенциалом оно ни обладало, не может решить все проблемы, связанные с сохранением и улучшением состояния окружающей среды. Международная специализация и координирование в науке и технике могут ускорить создание малоотходных технологических процессов и эффективных противозагрязняющих устройств.
Все морские пространства подразделяются в зависимости от пределов распространения государственного суверенитета на две группы:
1. Находящиеся под суверенитетом государства (национальная территория), где государство осуществляет свою юрисдикцию;
2. Расположенные за пределами государственной территории районы открытого моря.
Для последних устанавливаются международно-правовые экологические нормы, эффективность которых во многом обусловлена соблюдением государствами обязательств, взятых ими по международным договорам по защите морских экосистем от загрязнений в процессе любой их деятельности в Мировом океане. Указанные нормы можно сгруппировать в следующие четыре пакета:
• регулирующие общие вопросы сотрудничества государств по защите морских экосистем от загрязнения, например Конвенция ООН по морскому праву 1982 г. (ч 12),
• содержащие категорическую формулу о запрете загрязнения морских систем конкретными токсичными веществами, представляющими особую опасность для Мирового океана, например Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов 1972 г., Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973/78 г. и др. ,
• устанавливающие запрет на загрязнение морских экосистем определенных районов Мирового океана, например Соглашение о сотрудничестве в борьбе с загрязнением Северного, Балтийского, Средиземного и других морей,
• включенные в многосторонние международные договоры универсального и регионального характера, которыми регламентирована противоправность радиоактивного загрязнения морских экосистем непосредственно в связи с деятельностью вооруженных сил государств в Мировом океане, например ст. 5 Договора об Антарктике (1959 г.), которая устанавливает запрет на сброс с военных кораблей радиоактивных отходов любой степени активности в районе южнее 60° с. ш.