Чёрноe море как объект загрязнения и самоочищения
Общие сведения о Чёрном море как объекте загрязнения и самоочищения
Мировой океан и его моря представляют открытую, сложную многокомпонентную систему, которую В.Н.Степанов (1983) считает целесообразным называть «океаносферой», поскольку собственно сферой (оболочкой) являются именно воды Мирового океана, занимающие
70% площади планеты, а прочие воды (подземные, почвенные, реки, озера) связаны между собой, океаном и атмосферой лишь глобальным обменом веществом (особенно влагой), теплом и моментом вращения (Глобал. климат, 1987).
Ниже приведены сведения по результатам аналитического обзора, комплексная характеристика, анализ и оценка природных аквагенных (приуроченных к акватории моря) процессов и явлений как факторов, источников и причин загрязнения и самоочищения прибрежной акватории моря.
В нашей стране Чёрное море с его уникальными природными ресурсами занимает особое место. Предкризиснвя ситуация, сложившаяся в его экологической системе в последние десятилетия, заставляет с особым вниманием отнестись к тем изменениям, которые в ней происходят. Поскольку исследования по Черному морю не были ранее скоординированы, наблюдения, проводившиеся различными странами, ведомствами, институтами, зачастую были разобщены (что давало возможность появления необоснованных заключений, возникающих на основе неверно интерпретируемых наблюдений), Иститутом океанологии им. П.П.Ширшова РАН РФ выполнены детальные исследования экосистемы Черного моря (А.Н.Добровольский с соавт., 1982; А.Айбулатов с сотр., 2001 и др.; М.Е.Виноградов с соавт., 1992 и др.).
Черное море — внутреннее море, специфический придаточный водоЁм бассейна
Атлантического океана, его самая восточная окраина (на юго-западе оно
находится в прямом сообщении с океаном через пролив Босфор, Мраморное море,
пролив Дарданеллы, через Средиземное море и пролив Гибралтар,
но в то же время оно изолировано от Средиземного моря узкими проливами —
с глубинами на мелководъях до 36 м).
На севере оно соединено с Азовским морем (но заодно и изолировано)
узким Керченским проливом. Оно расположено между Европой и Азией,
омывает берега Краснодарского края РФ, Грузии (Абхазии и Аджарии),
Украины, Румынии, Болгарии и Турции.
Площадь в современных границах = 422 тыс. км2,
объём водной массы = 555 тыс. км3;
глубина: средняя = 1315 м, максимальная = 2210 м.
Наибольшая длина его (с востока на запад) = 1140 км,
наибольшая ширина (с севера на юг) = 611 км,
но почти посередине оно сужено до
270 км —
далеко в море выступает Крымский полуостров,
разделяя море на два бассейна — восточный и западный.
В рельефе дна выделяют глубоководную котловину, которая окружена полосой
материковой отмели (шельфа) шириной в сев.-зап. и сев.-вост. частях моря —
до 200 км и более, а в южной — 2,5-15 км.
Так как склоны гор у берегов Кавказа очень круты, то здесь уже недалеко
от берега начинаются глубины до 500 м, а дальше от берега увеличиваются
до 1200-1800 м и более (С.Тарский, 1928; А.Н.Добровольский с соавт., 1982 и др.).
Впадающие в море кавказские реки создают у устьев из своих наносов —
небольшие мысы или полуострова и к их берегам примыкают небольшие глубины.
В Черном море дно в пределах шельфа покрыто песком, ракушкой, илом,
характерны обломочные отложения; на глубоководных участках распространены
пелитовые илы и пески (С.Г.Богуславский, А.Ф.Высоцкий, 1985).
Прибрежное дно состоит из наносных пород: в одних местах из песка,
в других — из крупной или мелкой гальки с ракушками. Галька сверху
покрыта легким, тонким слоем прибрежного ила, а у самого берега, где её
омывают волны, она обычно совсем чистая. Дальше от берега дно Чёрного моря
покрыто синевато-серым или синим илом, состоящим из очень измельченных
обломков тех горных пород, из которых сложены его берега. Этот ил сверху
обычно покрыт белым налЁтом извести и лишь в некоторых местах —
чёрным налетом сернистого железа (С.Тарский, 1928). Детальная характеристика
шельфа Чёрного моря приведена в работе .
Климат моря и его побережий определяется географическим положением района и атмосферной циркуляцией над ним и прилегающей сушей (Н.Т.Глинский, 1973; Ю.П.Доронин, 1981; И.Н.Давидан, 1985; А.Гилл, 1986); (Ветровые волны, 1962); (Волны в погран. обл. океана, 1985 и др.). Температура воздуха над акваторией Черного моря в феврале от -1 до +8°С, в августе от +22°С до +25°С. Количество осадков возрастает с запада на восток от 400-500мм до 2000мм и более в год. Черное море замерзает только в холодные зимы и на короткий срок у северо-западных берегов. Среднегодовая температура воды до глубины 75м снижается от +15°С до +7°С, а затем возрастает с увеличением глубины, достигая у дна + 9°С и держится такой во все времена года. Средняя температура воды на поверхности в феврале от 0 до +8°С, в августе +24:+26°С (С.Г.Богуславский, А.Ф.Высоцкий, 1985). Зимой теплая вода из глубин поднимается кверху и заменяет собою охлажденную на поверхности воды, что оказывает благоприятное влияние на климат черноморского побережья Кавказа. Здесь в зимние месяцы господствуют береговые муссоны, отгоняющие от побережья Кавказа успевшие охладиться слои воды, а основное черноморское течение (ОЧТ), идущее вдоль берегов Малой Азии и дальше вдоль всего кавказского побережья, приносит сюда более теплые воды. В результате этого в восточной части Черного моря зимняя температура в среднем стоит выше на 6°C, чем у его западного побережья на одинаковых широтах. Летом здесь происходит обратное явление: глубинные слои воды оказываются более холодными, чем поверхностные, в которых температура доходит до +24-26°C. Ночные бризы отгоняют нагретую поверхностную воду, а в жаркие часы дня, вместо ночного берегового бриза, дует ветер с моря на берег и это умеряет жару (С.Тарский, 1928).
В Черном море наблюдаются колебания уровня нескольких видов:
1) стоячие волны (сейши);
2) ежедневные небольшие колебания уровня в зависимости от приливов и отливов;
3) сгонно-нагонные колебания уровня моря;
4) годовые сезонные изменения уровня в зависимости от количества
атмосферных осадков и стока рек;
5) вековые колебания уровня (С.Тарский, 1928).
Чёрное море расположено в зоне взаимодействия холодных воздушных потоков, идущих с северо-запада и северо-востока, и теплых субтропических воздушных масс, идущих с юга и юго-запада. В связи с этим атмосферная циркуляция изменяется по сезонам и ярко выражена неоднородность климатических и погодных условий в различных частях бассейна. Зимой над морем устанавливается область низкого давления, что способствует преобладанию в это время года северо-восточных ветров с материка. Однако в течение зимы неоднократно возникают сильные штормовые ветры западных и юго-западных румбов.
Чёрное море отличается неоднородностью (А.Е.Букатов, Л.В.Черкасов, 1983), а волны в нем — нерегулярностью (В.С.Бычков, С.С.Стрекалов, 1971). Значительные размеры Черного моря, ровные очертания бассейна, слабая изрезанность берегов, незначительное развитие ледового покрова, большие глубины, сравнительно большая длина разгона в направлении с запада на восток создают благоприятные условия для развития волнения при прохождении циклонов, а волны этих направлений по своему характеру приближаются к типу океанических, имея большую длину и высоту. Штормовые ветры наблюдаются в основном осенью и зимой; в открытом море длина волн достигает 100м и высота до 6м, а при особо жестких штормах зарегистрированы волны высотой 7-8м.
Пониженная соленость воды в С-З части моря и значительные отрицательные температуры воздуха приводят здесь к образованию льда, но не каждый год. В особо суровые зимы у берегов Одессы развивается припой. В Днепро-Бугском и Днестровском лиманах лед образуется каждую зиму; иногда этот лед выносится в открытые районы С-З части моря (В.Ф.Суховей, 1986).
Вячеслав Владимирович Крыленко 26 апреля 2002
Владимир Крыленко 17 МАРТа 2014
Источник
Что такое самоочищение морей
Глобальная изменчивость или глобальные изменения в последние годы превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды
Главное меню
Сейчас на сайте
Самоочищение морей и океанов – сложный процесс, при котором происходит разрушение компонентов загрязнения и включение их в общий круговорот веществ. Способность моря перерабатывать углеводороды и другие виды загрязнений не безгранична. В настоящее время многие акватории уже утратили способность к самоочищению. Некоторые заливы и бухты нефть, в больших количествах скопившаяся в донных отложениях, превратила практически в мёртвые зоны.
Существует прямая зависимость между численностью нефтеокисляющих бактерий и интенсивностью нефтяного загрязнения морской воды. Наибольшее число микроорганизмов выделялось в районах нефтяного загрязнения, при этом количество бактерий, растущих на нефти, доходит до 106-107 на 1 л морской воды. Наряду с численностью микроорганизмов растёт их видовое разнообразие. Это, по всей видимости, можно объяснить большой сложностью химического состава нефти, различные компоненты которой могут потребляться только определёнными видами микроорганизмов. Нефтеокисляющие микроорганизмы можно рассматривать как индикаторы нефтяного загрязнения воды.
К морским организмам, которые участвуют в процессах самоочищения, относятся моллюски. Различают две группы моллюсков. В первую входят мидии, устрицы, гребешок и некоторые другие. Для них характерна двухстворчатая раковина. Обычно створки раковины чуть приоткрыты, и хорошо видно, как из-под радужной мантии торчат две трубочки – сифоны. Через один сифон всасывается морская вода со всеми взвешенными в ней частицами, которые оседают в специальном аппарате моллюска, а через другой очищенная морская вода возвращается в море. Все съедобные частицы усваиваются, а непереваренные крупными комочками выбрасываются наружу. Крупный моллюск мидии может пропустить через себя до 70 л воды в сутки и таким образом очистить её от возможных механических примесей и некоторых органических соединений. Подобно мидии, питаются и другие морские животные – мшанки, губки, асцидии.
У моллюсков второй группы раковина или закрученная, овально-конической формы (рапаны, литорины), или напоминает колпачок (морское блюдечко). Ползая по камням, сваям, причалам, растениям, днищам судов, они ежедневно прочищают огромные заросшие поверхности.
Поистине санитар-рекордсмен – моллюск кардиум, входящий в фауну Каспийского моря. Несмотря на свои небольшие размеры (около 2,5 см), он в процессе питания успевает за сутки профильтровать до 15 л воды. При этом растворённые в ней компоненты нефти, как вещества, непригодные для питания, обволакиваются слизью и в этой «упаковке» выбрасываются на дно.
Учёные стремятся изучить деятельность морских организмов, включая водоросли, с тем, чтобы найти новые эффективные способы борьбы с загрязнением водоёмов, прежде всего богатого рыбой Каспия.
Источник
Самоочищение морей и океанов
Самоочищение морей и океанов — сложный процесс, при котором происходит разрушение компонентов загрязнения и включения их в общий круговорот веществ. Способность моря перерабатывать углеводороды и другие виды загрязнения небезгранична. В настоящее время многие акватории уже утратили способность к самоочищению. Некоторые заливы и бухты нефть, в больших количествах скопившаяся в донных отложениях, превратила практически в мертвые зоны.
Существует прямая зависимость между численностью нефтеокисляющих микроорганизмов и интенсивностью нефтяного загрязнения морской воды. Самое большое число микроорганизмов выделялось в районах нефтяного загрязнения, при этом количество бактерий, растущих на нефти, доходит до миллиона на 1 л. Морской воды.
Наряду с численностью микроорганизмов в местах постоянного нефтяного загрязнения растет и видовое разнообразие. Это, по всей видимости, можно объяснить большой сложностью химического состава нефти, различные компоненты которой могут потребляться только определенными видами микроорганизмов. Связь между численностью и видовым разнообразием микроорганизмов, с одной стороны, и интенсивностью нефтяного загрязнения, с другой — дает основания рассматривать нефтеокисляющие микроорганизмы как индикаторы нефтяного загрязнения.
Микроорганизмы моря функционируют в составе сложного микробиоценоза, который реагирует на чужеродные вещества как на единое целое. Не многие виды организмов способны полностью разложить нефть. Такие формы выделяются из воды редко, и процесс деградации нефти не бывает интенсивным. Смешанное бактериальное «население» более эффективно разрушает нефть и отдельные углеводороды.
К морским организмам, которые участвуют в процессах самоочищения, относятся моллюски. Различают два группы моллюсков. В первую входят мидии, устрицы, гребешок и некоторые другие. Их ротовое отверстие состоит из двух трубочек (сифонов). Через один сифон всасывается морская вода со всеми взвешенными в ней частицами, которые оседают в специальном аппарате моллюска, а через другой очищенная морская вода поступает обратно в море. Все съедобные частицы частицы усваиваются, а непереваренные крупными комочками выбрасываются наружу. Плотное население мидий на площади 1 кв. м. Фильтрует за сутки до 200 м. куб. воды.
Мидии — один из самых распространенных морских водных организмов. Крупный моллюск может пропустить через себя до 70 л. воды в сутки и таким образом очистить ее от возможных механических примесей и некоторых органических соединений.
Подсчитано, что только в северо-западной части черного моря мидии профильтровывают за сутки более 100 км куб воды. Подобно мидии, питаются и другие морские животные — мшанки, губки, асцидии.
У моллюсков второй группы раковина или закрученная, овально-кониеской формы (рапаны, литорины), или напоминает колпачок (морское блюдечко). Ползая по камням, сваям, причалам, растениям, днищам судов, они ежедневно прочищают огромные заросшие поверхности.
Морские организмы (их поведение и состояние) являются индикаторами нефтяных загрязнений, т.е. они как бы осуществляют биологическое наблюдение за окружающей средой. Однако морские организмы не только пассивные регистраторы, но и непосредственные участники процесса естественного самоочищения среды. Известны около 70 родов микроорганизмов, включая бактерии, грибы, дрожжи, которые способны вступать в единоборство с нефтью. Им принадлежит важнейшая роль разложения нефти и углеводородов в море.
Не менее значительная роль микроорганизмов в борьбе с пестицидами: накапливая в себе вредные продукты, бактерии сигнализируют о загрязнении морской среды. Вот почему так важно выяснить как можно больше таких организмов-индикаторов, получить предельно подробную информацию об их поведении в тех или иных условиях, об их состоянии в зависимости условий окружающей среды. Как выяснилось в последнее время, наиболее действенные в переработке пестицидов макрофиты — водоросли, растущие на небольших глубинах и у берега.
В Мировом океане биота еще практически не нарушена: при внешних воздействиях, выводящих систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабевает.
Охрана морей и океанов
Охрана морей и океанов должна проводится не только физически, проводя различные исследования по очищению воды и внедрения новых методов и способов очистки, но должна основываться и на законодательствах и правовых документах, определяющих обязанности людей охранять морскую среду.
В 1954 г. в Лондоне прошла международная конференция, ставившая целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. Впервые в истории человечества был принят международный правовой документ, определяющий государств охранять морскую среду. Международная конвенция 1954 г. по предотвращению загрязнения моря нефтью была зарегистрирована ООН.
Дальнейшая забота об охране Мирового океана нашла выражение в четырех конвенциях, принятых на 1-й Международной конференции ООН по морскому праву в Женеве в 1958 г.: об открытом море; о территориальном море и прилежащей зоне; о континентальном шельфе; о рыболовстве и охране живых ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы морского права.
Под открытом море подразумевается все части моря, не входящие ни в территориальные моря, ни во внутренние воды любого государства. Женевская конвенция об открытом море с целью предотвращения загрязнения морской среды и нанесения ей ущерба обязывает каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять море нефтью, радиоактивными отходами и другими веществами.
Международные конвенции сыграли определенную роль в предотвращении загрязнения морской среды, но в тоже время выявила и слабые места. В 1973 г. в Лондоне была созвана Международная конференция по предотвращению загрязнения моря. Конференция приняла Международную конвенцию по предотвращению загрязнения моря с судов. Конвенция 1973 г. предусматривает меры, предупреждающие загрязнение морей не только нефтью, но и другими вредными жидкими веществами, а также отходами (сточные воды, мусор судов и т.п.). Согласно Конвенции, каждое судно должно иметь сертификат — свидетельство о том , что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном состоянии и не загрязняют море. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе судна в порт. Конвенция устанавливает жесткие нормы содержания нефти в сбрасываемой танкерами воде. Суда водоизмещением более 70 тыс. т должны располагать емкостями приема чистого балласта — в такие отсеки нефть грузить запрещается. В особых районах полностью запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров и сухогрузных судов водоизмещением свыше 400 т. Все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Все транспортные суда оснащаются сепарационными устройствами для очистки сливных вод, а танкеры — устройствами, позволяющими осуществлять мойку танкеров без слива нефтяных остатков в море. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки.
Береговые очистные сооружения, куда поступает отработанная вода с судов, не только очищают от загрязнения, но и регенерируют тысячи тон нефти.
На судах помещаются установки для уничтожения шламов машинных отделений, отходов и мусора, опорожняемых в плавучие и береговые приемные устройства.
Институт океанологии УАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию и обеспечивающий абсолютную чистоту танкеров после промывки. Добавка к промывной воде смеси нескольких поверхностно-активных веществ позволяет осуществить на самом танкере с помощью несложной установки очистку без сброса с судна загрязненной воды или остатков нефти с регенерацией ее для дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т нефти. Танкерные емкости очищаются так, что в них после нефти можно перевозить даже пищевые продукты.
При отсутствии такой установки промывку на танкере можно осуществлять с помощью очистной станции, которая производит механизированную мойку емкостей из-под нефтепродуктов всех сортов по замкнутому контуру с помощью подогретого до 70-80 С раствора. Очистная станция также отделяет нефтепродукты от принимаемых с судов сточно-балластных вод, очищает от механических примесей и обезвоживает остатки нефти, отмывает от нефтепродуктов удаленную из цистерн ржавчину.
В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Так, супертанкеры, вмещающие 150 тыс. т груза, имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая внешняя, оболочка.
Для отмывки топливных цистерн сухогрузов созданы плавучие очистные станции. Мощная водогрейная установка с двумя котлами нагревает воду до 80-90 С, и насосы перекачивают ее в танкеры. Грязная вода вместе с отмытой нефтью поступает обратно на очистную станцию, где проходит три каскада отстойников. И, вновь подогретая, опять, откачивается на мойку. При этом для подогрева используют нефть, извлеченную из грязной воды.
Для систематической очистки портовых акваторий от случайных разливов и загрязнений нефтью применяются плавучие нефтесборщики и боновые заграждения. Нефтесборщики НСМ-4 повышенной морепроходимости рейдах с удалением от порта до 10 морских миль при волнении моря до способны очищать море от плавающих нефтепродуктов и мусора вдоль побережья и на открытых морских трех баллов и силе ветра до четырех балов.
Боновые заграждения, предназначенные для локализации случайных разливов нефтепродуктов как в акваториях портов, так и в открытом море, строят из стеклопластика, устойчивого при значительных скоростях ветра и течений.
В ряде случаев целесообразно предотвращать растекание нефти не механическими (боновыми заграждениями), а физико-химическими методами. С этой целью по всему периметру нефтяного пятна ли только с подветренной стороны наносят поверхностно-активные вещества — нефтесобиратели.
В случае крупной утечки для локализации нефтяного пятна одновременно используют механические и химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться повторно в качестве сорбента. Такие сорбенты очень удобны из-за простой технологии применения и невысокой стоимости. Однако массовое производство таких препаратов пока не налажено.
В настоящее время разработаны сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ. Главное требование, которое к ним предъявляется, — непотопляемость. Собранные с водной поверхности, некоторые сорбенты после регенерации могут применяться повторно, другие подлежат утилизации. Имеются препараты, позволяющие собирать с поверхности воды до 90% разлитой нефти. Впоследствии их можно использовать для производства битума и других строительных материалов.
Еще одно важное качество, которым должен обладать сорбент, — способность захватывать большое количество нефти. Пенопласты, полученные на основе сложных полиэфиров, за 5 мин поглощают количество нефти в 20 раз превышающее собственную массу.
Эти вещества прошли успешные испытания в Одесском порту и при ликвидации последствий разлива дизельного топлива на заболоченной местности. Недостатком же их следует считать то, что ими нельзя пользоваться при волнении моря.
После сбора разлитой нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить диспергированием, т.е. разбрызгиванием н водную поверхность препаратов, под действием которых происходит распад нефтяной пленки. Диспергенты не извлекаются из воды, поэтому основным требованием к ним является их биологическая безопасность. Кроме того, они должны сохранить свои свойства при сильном разбавлении морской водой. Нефтяная пленка после такой обработки распределяется в толще воды, где подвергается окончательному разрушению в результате биохимических процессов, обуславливающих самоочищение.
Оригинальный способ очистки воды от разлившейся нефти продемонстрировали американские ученые в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластина. К ней подключается акустическая установка. Под действием вибрации нефть сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластина, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток высокого напряжения, также подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает. Если мощность акустической установки недостаточно велика, нефть лишь превращается в плотную массу, которую удаляют из воды механическим способом.
Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел ученые США создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране из этого материала между корпусами установили своеобразную штору, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь пропустить полимер через валики специального устройства, которое отжимает нефть в специально приготовленную емкость.
Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств, ликвидирующих нефтяное загрязнение, о решении проблемы говорить рано. Только внедрением даже самых эффективных методик очистки от загрязнений невозможно обеспечить чистоту морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем заинтересованным странам сообща, — предотвращение загрязнения.
Источник