Світовий океан і його забруднення

72% поверхні Землі (361 млн. км²) вкрито водами Світового океану. Світовий океан виконує надзвичайно важливі функції у біосфері:

• продукування біомаси;

• підтримання оптимального газового й гідрологічного режимів планети (фор­мує клімат, атмосферні опади, регулює вміст вуглекислого газу, є джерелом кисню — понад половина його кількості надходить в атмосферу з океану; поглинає сонячну енергію і випаровує воду щодоби з поверхні Світового океану випаровується майже стільки води, скільки її зосереджено в руслах річок усього світу);

• біохімічне очищення гідросфери.

Світовий океан є для людини:

• джерелом прісної води;

• транспортною артерією;

• “кухнею погоди" — виробником атмосферних умов, які визначають погодні умови не тільки на узбережжях, а й у центральних частинах континентів;

• джерелом рибних ресурсів;

• рекреаційною зоною, об'єктом туризму (прибережні та інші регіони);

• джерелом корисних копалин, які добуваються з води, поверхні дна, в породах під дном, на шельфі;

• джерелом енергії (припливні та хвильові електростанції);

• на його берегах проживає більше половини населення планети, а останнім часом на шельфі вже будують штучні острови (Японія);

• місцем захоронення відходів, зокрема радіоактивних;

• полігоном для випробування ядерної зброї

Через значне зростання антропогенних забруднень Світового океану в останні десятиліття різко погіршується стан його екосистем і знижується біологічна продуктивність.

Основні забрудники Світового океану

Нафта і нафтопродукти потрапляють у воду природним і штучним шляхами. Щороку у світі добувають понад 4 млрд. т сирої нафти, з якої приблизно 50 млн. т втрачається під час добування, транспортування та переробки.

У води Світового океану надходить за рік 12—15 млн. т нафти, кожна тонна якої вкриває плівкою 12 км² поверхні океану За підрахунками вчених, нині 20% поверхні Світового океану вкриті плівкою нафти чи нафтопродуктів, з яких 2/3 надходить із суші.

Приблизний розподіл викидів нафти та нафтопродуктів між джерелами такий, %:

• скид із суден — 30

• надходження з річковим стоком — 30

• скидання з берегових очисних споруд — 10

• надходження із земної кори —10

• випадання з атмосфери — 10

• катастрофи нафтоналивних суден (особливо екологічно небезпеч­ними є супертанкери з великою масою, глибокою посадкою і малою маневреністю, водотоннажністю 100—500 тис. т) — 10

• видобуток нафти на шельфі — 1.

Наслідки нафтового забруднення для гідробіонтів і швидкість самоочищення вод залежать від багатьох чинників:

• хімічного складу нафти й нафтопродуктів (вмісту ароматичних і поліциклічних вуглеводнів; парафіни малотоксичні);

• кількості;

• леткості компонентів (леткі фракції з t°_ип<200°С високотоксичні, але швидко випаровуються);

• питомої густини;

• стійкості;

• вмісту сульфуру.

Нафтове забруднення призводить до:

• зміни газо- і водообміну між атмосферою і поверхнею Світового океану;

• зміни температурного режиму вод;

• загибелі ікри та деяких водяних організмів внаслідок отруєння (особливо небезпечне для малорухомих видів, зокрема молюсків);

• появи неприємного запаху і смаку води: при концентрації нафти

— 0,06 мг/л погіршуються смакові якості води і риба набуває нафтового присмаку;

— понад 0,5 мг/л — риба гине;

— понад 1,2 мг/л — гине планктон і бентос (донні організми);

• злипання пір'я у водоплавних птахів внаслідок потрапляння нафти і їх загибель,

• розчинення жиру на поверхні шкіри тварин і загибель від переохолодження

У разі нафтового забруднення масово розмножується одноклітинна золотиста водорість, утворюючи пояс завширшки до 10 км і завтовшки 35 м, що рухається зі швидкістю 25 км на добу, знищуючи на своєму шляху все живе.

Нафтові плями виявляють із суден, літаків, штучних супутників Землі. Всі дистанційні методи виявлення базуються на відмінностях фізичних і хімічних властивостей води і нафти та нафтопродуктів (до складу нафти входять понад 1000 хімічних спо­лук, хімічний склад нафти кожного родовища своєрідний, що дає змогу останнім часом не лише виявити пляму, встановити розмір і основні компоненти, а й ідентифікувати танкер-винуватець).

Навіть при малих концентраціях нафту можна визначити за допомогою ультрафіолетової флуоресцентної спектроскопії, інфрачервоної спектроскопії, газової хроматографії, магнітометрії, хімічного маркування тощо.

Зважаючи на кількість вилитої нафти, погодні умови та засоби, які використовує людина, нафтові плями ліквідують одним із методів:

• спалюють на танкерів, який потерпів аварію,

• гасять пожежу, а танкер затоплюють,

• збирають нафту механічним шляхом, обробляють пляму сорбентом (пісок, силікагель, лігніновий чи талькований пил) або речовиною, що переводить нафту у твердий стан,

• розпилюють поверхнево-активні речовини, які емульгують нафту,

• за допомогою мікробіологічного руйнування: використовують цілий ланцюг “пожирачів” (руйнівників) нафти (у центральній частині океану 1 “нафтовий” мікроб припадає на 40 мл води, в 1 л забрудненої нафтою воді кількість їх досягає 10000).

Отже, на швидкість руйнування впливають освітлення, температура, доступ кисню, видова різноманітна бактерій та наявність поживних речовин для них. Так в арктичних морях процеси самоочищення дуже повільні, і нафта може зберігатися впродовж 50 років, завдаючи шкоди водяним організмам. Парафінові вуглеводні швидше розкладаються бактеріями, ніж ароматичні.

Важкі метали потрапляють у Світовий океан зі стоком річок, вимиваються з поверхні, випадають з атмосфери. Найбільшим їх джерелом є стічні води підприємств металургії та металообробки. Вплив важких металів на гідробіонти залежить від їх токсичності, концентрації, доступності, стійкості у водному середовищі тощо.

Буферна ємкість – це показник, що характеризує дозу металу, надходження якої істотно не порушує характеру функціонування всієї екосистеми.

На неї впливають:

• гідробіонти, здатні акумулювати важкі метали; особливо це стосується організмів-фільтраторів, що сорбують і концентрують у своєму організму метали; швидкість фільтрації збільшується за температури 20-30⁰С, при зменшенні концентрації зависей у воді, збільшенні маси тіла молюсків-фільтраторів;

• сорбція органічними речовинами (найбільше важких металів сорбують часточки розміром 0,5-0,05 мм),

• здатність утворювати комплексні сполуки з розчиненими у воді органічними речовинами, зокрема гуміновими та фульвіновими кислотами,

• поглинання важких металів донними мулами (високу сорбційну здатність мають оксиди та гідроксиди феруму, алюмінію, мангану, титану, силіцієва кислота тощо),

• температура: при підвищенні температури посилюється гідроліз катіонів важких металів,

• рН води: зі зниженням рН токсичність багатьох металів виявляється при нижчих концентраціях, зростає їх доступність для водяних організмів;

• твердість води: при високому вмісті кальцію і магнію спостерігається конкуренція між ними і важкими металами за надходження в організм гідробіонтів, що зменшує токсичність останніх; це впливає і на їх ГДК (табл. 5.1)

Таблиця 5.1.

Залежність ГДК йонів Сd²⁺ від твердості води (для прісних водойм)

Твердість, мг/л	Концентрація Сd2+, мкг/л
До 40	0,20
41-90	0,35
91-200	0,70
201-300	1,00
301-500	1,50
>501	2,10

• здатність вступати в реакції алкілування; меркурій у вигляді органічних сполук більш токсичний.

Забруднення сміттям і продуктами його спалювання в морі. Сміття потрапляє в океан із кораблів, що курсують його просторами, надходить із водами річок, його часто спеціально скидають у води Світового океану чи спалюють у віддалених районах. Особливо забруднені води поблизу портів.

Захоронення токсичних і радіоактивних відходів на океанічному дні внаслідок по­шкодження контейнерів спричинює забруднення вод шкідливими речовинами і радіонуклідами. Після Другої світової війни хімічна зброя разом із кораблями Німеччини була затоплена в Балтійському морі. Відпрацьовані реактори підводних човнів, перші радіоактивні відходи військово-промислового комплексу і АЕС теж захоронювали в такому корозійне агресивному середовищі, як морська вода (Карське море, глибинні зони Атлантики).