Биологические и физические изменения, обусловленные загрязнением гидросферы нефтью

Содержание

 

 

 

1. Введение…………………………………………………………………….3
2. Загрязнение водоемов…………………………………………………..…3-4
3. Опасность нефтяного загрязнения……………………………………..…5
4. Нефть и нефтепродукты……………………………………….………......6
5. Образование нефтяной пленки………………………………………..….7-8
6. Как нефть попадает в море?.......................................................................8-10
7. Как собрать разлившуюся нефть?..............................................................10-11
8. Охрана морей и океанов………………………………………………….11-12
9. Список литературы………………………………………………………..13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Введение.

 

      Проблемы чистой  воды  и охраны водных экосистем  становятся все более острыми  по мере исторического  развития  общества, стремительно увеличивается  влияние на природу, вызываемого  научно- техническим прогрессом.

      Уже сейчас  во  многих районах земного шара  наблюдаются большие трудности  в обеспечении водоснабжения  и  водопользования  вследствие  качественного и количественного  истощения водных ресурсов, что  связано с загрязнением и нерациональным использованием воды.

      Загрязнение воды  преимущественно происходит  вследствие  сброса  в нее промышленных,  бытовых и сельскохозяйственных  отходов.  В некоторых водоемах  загрязнение настолько велико, что  произошла их полная деградация  как источников водоснабжения.

      Из-за нарушения  экологического  равновесия  в  водоемах создается серьезная  угроза значительного ухудшения  экологической обстановки в целом. Поэтому перед человечеством  стоит огромная задача охраны  гидросферы и сохранения биологического равновесия в биосфере.

 

 Загрязнение водоемов.

 

      Под загрязнением  водоемов понимается ухудшение  их экологического значения и  биосферных функций в результате  антропогенного поступления в  них вредных веществ.

      При загрязнении  водоемов наблюдается нарушение  отдельных физиологических функций,  изменение поведения,  снижение темпа роста, увеличение смертности,  изменение наследственности особе.  Загрязнения также могут изменить некоторые показатели популяции: изменение численности гидробионтов и биомассы, рождаемости и смертности, половой и размерной структуры и ряда функциональных свойств. К этому следует добавить хаотичность внутрипопуляционных отношений, играющих огромную роль в коммуникации особей.

             Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней  средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия,  промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.   

       Каждое из токсических веществ обладает определенным механизмом действия и обуславливает специфический механизм реагирования. Гидробионты, их популяции и гидробиоценозы обнаруживают различную  чувствительность и устойчивость к токсинам.

 Вызывает тревогу у экологов   и продолжающееся загрязнение Мирового  океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать  существенные нарушения  газо-  и водообмена между гидросферой и атмосферой.    Не вызывает сомнений и значение химического  загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы.  В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

  Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей 
планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник 
кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода 
присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в 
почве, и во всех живых существах.

   Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и 
нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее 
выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с 
человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой 
и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

  Значительный объем  органических  веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе    с промышленными и бытовыми  стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:                                                          

 

№ п/п	Загрязняющие  вещества	Количество в мировом стоке, млн.т/год
1	Нефтепродукты	26, 563
2	Фенолы	0,460
3	Отходы производств  синтетических волокон	5,500
4	Растительные органические  остатки	0,170
5	Всего	33, 273

 

 
  Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.

Перечень веществ контролируемых в подземных водах не регламентирован, 
поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.

 

 

 
Опасность нефтяного загрязнения

  
 К числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефть и 
нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т нефти. 
Загрязняют поверхность танкеры, утечка сырья при бурении. 
 В период между 1973-84 гг. в США Институтом охраны окружающей среды и энергетики отмечено 12000 случаев загрязнения вод нефтью. Нанесенный ущерб огромен. Например, последствия в связи с гибелью в 1995 году теплохода «Дота» у Керченского пролива в Азовском море оцениваются в 7 млн. долларов.

  Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлено неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других сферах деятельности. Только 1 т. нефти способна покрыть 12 куб.км поверхности моря. А нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, оказывается влияние на баланс кислорода в атмосфере, а значит непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция океана - фитопланктон - своеобразный пищевой фундамент всей его жизни. 
 Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они нередко становятся причиной гибели рыбы, морских птиц. Если оплодотворенную икру рыбы поместить в аквариум с весьма незначительной концентрацией 
нефтепродуктов, то большинство зародышей погибнут, а многие из уцелевших оказываются уродами. А ведь именно на поверхности, куда и попадают эти ядовитые вещества, развивается богатейшее сообщество разнообразнейших организмов - нейстон (нейстон - совокупность организмов, обитающих в верхних 5-10 см водной толщи).

  Больше всего страдают от нефти птицы, особенно когда загрязняются прибрежные воды. Нефть склеивает оперенье, оно утрачивает теплоизолирующие свойства, и, кроме того, птица, выпачканная в нефти, не может плавать. Птицы замерзают и тонут. Даже чистка перьев растворителями не позволяет спасти всех пострадавших. Остальные обитатели моря страдают меньше. Многочисленные исследования показали, что нефть, попавшая в море, не создаёт ни постоянной, ни долговременной опастности для живущих в воде организмов и не накапливается в них, так что её попадание в человека по пищевой цепи исключено. По последним данным, значительный вред флоре и фауне может быть нанесен только в отдельных случаях. Например, гораздо опаснее сырой нефти изготовленные из нее нефтепродукты-бензин, дизельное топливо и так далее.

 

 

 

 

 

 Нефть и нефтепродукты  

  Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую 
темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. 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 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Образование нефтяной пленки

 

  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:  

 

№ п/п	Внешний вид	Толщина, км	Количество нефти, л/ кв.км
1	Едва заметна	0,038	44
2	Серебристый  отблеск	0,076	88
3	Следы окраски	0,152	176
4	Ярко окрашенные  разводы	0,305	352
5	Тускло окрашенные	1,016	1170
6	Темно окрашенные	2,032	2310

 
  Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью 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. 
    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.