Загрязнение мирового океана нефтью и нефтепродуктами
Дата публикации: 20.06.2018 2018-06-20
Статья просмотрена: 14590 раз
Библиографическое описание:
Картамышева, Е. С. Загрязнение мирового океана нефтью и нефтепродуктами / Е. С. Картамышева, Д. С. Иванченко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 25 (211). — С. 20-23. — URL: https://moluch.ru/archive/211/51597/ (дата обращения: 15.06.2021).
В статье рассмотрено воздействие нефти и нефтепродуктов на водные экосистемы, описано поведение нефти в морской воде, характер влияния нефтяного загрязнения на морские организмы. Описаны механизмы загрязнения и последствия разливов нефти. Сделан вывод, что по многим причинам загрязнение нефтью и нефтепродуктами вызывает сложные изменения структуры и функции природных экосистем, а также нарушение метаболических процессов, что приводит к уменьшению видового разнообразия.
Ключевые слова: загрязнение Мирового океана, нефтяное загрязнение, нефтепродукты, негативные эффекты.
Важнейшей экологической проблемой Мирового океана является загрязнение. Источников загрязнения Мирового океана много, основными из них являются:
‒ непосредственные выбросы загрязняющих веществ в океан, например, нефтепродуктов при перевозке;
‒ непосредственное поступление загрязняющих веществ при подводных разработках и добыче минеральных ресурсов;
‒ прямой сток с суши (терригенный сток)
‒ перенос загрязняющих веществ через атмосферу;
‒ подводные выбросы нефти и газа;
‒ аварийные выбросы с судов или подводных трубопроводов;
‒ испытание атомного оружия.
Одной из экологических проблем, возникающих с загрязнением морей и океанов, является воздействие нефти и нефтепродуктов на морские организмы.
В последние десятилетия учёные добились существенного прогресса в понимании того, как нефть поступает в Мировой океан и как она влияет на морские организмы и экосистемы. Это знание привело к разработке правил, практик и решений, которые помогли нам сократить источники загрязнения, предотвращать и правильно реагировать на разливы и т. д. Однако отслеживание источников и последствий разлива нефти в морской среде всё же представляет собой огромную проблему по ряду причин. Во-первых, нефть представляет собой сложную смесь из сотен, а иногда и тысяч химических веществ. Каждый источник нефти и даже общие типы нефти (например, сырая нефть и мазут) могут иметь отличительные составы в зависимости от того, из какого нефтяного месторождения или колодца они вышли, и как они были очищены.
Нефть представляет собой сложную смесь многих компонентов. Эти компоненты включают линейные, разветвленные, циклические, моноциклические ароматические и полициклические ароматические углеводороды. В больших концентрациях молекулы углеводородов являются высокотоксичными для многих организмов. Нефть также содержит следовые количества соединений серы и азота, которые опасны сами по себе и могут реагировать с окружающей средой, в результате чего возникают вторичные ядовитые химические вещества. Преобладание нефтепродуктов в мировой экономике создает условия для распределения большого количества этих токсинов в населенных районах и экосистемах по всему миру.
Причины попадания нефтяных загрязнений в водоемы многочисленны. Это поступление загрязнений с неочищенными или плохо очищенными сточными водами промышленных и транспортных предприятий, жилищно-коммунальных объектов, флота, сельского хозяйства, потери нефти при её добыче и транспортировке, авариях нефтепроводов и продуктопроводов, аварийных повреждениях и гибели танкеров, авариях буровых платформ, с которых добывается нефть или ведется её разведка [6].
Нефть и нефтепродукты могут воздействовать на окружающую среду посредством одного или нескольких механизмов:
‒ физическое удушье с воздействием на физиологические функции;
‒ химическая токсичность, приводящая к летальному или сублетальному эффекту, или нарушающему функционирование клеточных функций;
‒ экологические изменения, прежде всего потеря основных организмов и захват мест обитания оппортунистическими видами;
‒ косвенные последствия, такие как потеря среды обитания или убежища и последующее исчезновение экологически важных видов.
Характер и продолжительность воздействия разлива нефти зависят от широкого спектра факторов. К ним относятся: количество и тип разлитого продукта; его поведение в морской среде; расположение разлива в условиях окружающей среды и физических характеристик; и сроки, особенно в отношении сезона и преобладающих погодных условий.
Другими ключевыми факторами являются биологический состав окружающей среды, экологическая значимость компонентов и их чувствительность к нефтяному загрязнению. Выбор подходящих методов очистки и эффективность проведения операций могут также существенно повлиять на последствия разлива.
Потенциальные последствия разлива также зависят от скорости, с которой загрязнитель разбавляется или рассеивается естественными процессами. Это определяет географическую протяженность затронутого района и определяет чувствительны ли экологические ресурсы к повышенным концентрациям нефти или ее токсичным компонентам в течение значительного периода времени. Аналогичное значение имеет степень, в которой организмы уязвимы и чувствительны к нефтяному загрязнению. Уязвимыми организмами являются те, которые ввиду их расположения в морской среде, как правило, на поверхности моря или на краю воды, с большей вероятностью вступают в контакт с нефтью и нефтепродуктами. Чувствительные организмы — это те, которые будут сильно затронуты воздействием нефти или её компонентов. Менее чувствительные организмы с большей вероятностью выдерживают краткосрочное воздействие.
Большинство нефти плавает на поверхности моря и широко распространяется волнами, ветром и течением. Некоторые нефтепродукты с низкой вязкостью могут рассеиваться естественным образом в верхних нескольких метрах толщины воды, особенно если имеют место обрушающиеся ударные волны — тогда нефтепродукты быстро растворяются.
Несмотря на различные уровни токсичности, все продукты, полученные из нефтепродуктов, оказывают неблагоприятное воздействие на водную экосистему. Примерами неблагоприятных эффектов являются масляные эмульсии в пищеварительных системах у морских млекопитающих, что может привести к снижению способности переваривать питательные вещества, которые могут привести к смерти некоторых животных. Также влияние нефти и нефтепродуктов приводит к капиллярным разрывам и кровоизлияниям. Экосистемные пищевые цепи могут быть затронуты из-за снижения продуктивности водорослей, что несёт в себе опасность для определённых видов [4].
Особенно токсична нефть для рыб. Даже низкие концентрации нефти в воде приводят к нарушению физиологического состояния рыб. При концентрации 6–10 ПДК происходит снижение темпа роста рыбы. Нефть является остротоксичной для рыб: при концентрации 4000 частей на миллион (0.4 %) рыба погибает. Осетровые страдают от расслоения мышц, ослабления оболочки икры, в результате чего теряется репродуктивная способность рыбы. Под действием углеводородов, растворённых в воде, происходит разрушение жабр (при этом наблюдается нарушение водно-солевого обмена и процессов дыхания), происходит воздействие на нервно-мышечную систему, снижается чувствительность организмов к химически опасным веществам [3].
Также очень уязвимыми к воздействию нефти и нефтепродуктов являются морские птицы. Самое очевидное последствие воздействия нефти на птиц — это загрязнение оперения. Оперение обеспечивает птице плавучесть и изоляцию. При смазывании нефтью тонкая структура защитного слоя перьев и изоляция нарушается, вследствие чего морская вода вступает в непосредственный контакт с кожей, что приводит к потере тепла тела и птица в конечном итоге может пострадать от гипотермии. В холодных климатах небольшое нефтяное пятно на оперении птицы может даже привести к её гибели. У многих видов слой жира под кожей птицы действует как дополнительный изоляционный слой и как запас энергии. Этот запас может быстро потребляться, поскольку птица пытается согреться.
Птица, которая страдает от холода, истощения и потери плавучести, может утонуть. Кроме того, оперение, покрытое нефтью, уменьшает способность птицы взлетать и летать в поисках пищи или уклоняться от хищников. Очищая себя, птица разносит нефть по другим участкам тела, заглатывая её. В результате орального воздействия на организм птицы, нефть становится причиной застоя в легких, кровоизлияния в кишечнике или легких, пневмонии или повреждения печени и почек. По возвращении птицы в гнездо нефть может попасть на потомство или яйца. В результате загрязнения яиц нефтью, яичная скорлупа истончается, в результате чего появляется потомство с нарушением развития [3].
Киты, дельфины и другие китообразные могут подвергаться риску от плавающей нефти при выныривании. Хотя крупные тропические морские млекопитающие, такие как травоядные сирены (ламантины и дюгоны), также могут быть уязвимы, сообщения об ущербе от загрязнения нефтью этих животных очень редки. Однако тюлени, выдры и другие морские млекопитающие, которые проводят время на суше, с большей вероятностью будут сталкиваться с последствиями воздействия нефти. Виды, для которых мех служит для регулирования температуры тела, являются наиболее уязвимыми к воздействию нефти и нефтепродуктов, поскольку такие животные могут умереть от переохлаждения или перегрева в зависимости от сезона
Плавающая нефть может представлять угрозу для морских рептилий, таких как черепахи, морские игуаны и морские змеи. Черепахи, в частности, уязвимы в течение сезона гнездования. Потеря яиц и цыплят может произойти, если имеются нефтяные нити на песчаных пляжах или если их гнезда будут разрушены во время проведения операций по очистке территории. Рептилии могут страдать воспалением слизистой оболочки, которое станет причиной восприимчивости к инфекции. Однако задокументировано много случаев, когда измазанные нефтью черепахи были успешно очищены и возвращены в море [2].
Различные виды водорослей встречаются в умеренных и тропических водах. Они поддерживают очень разнообразную и продуктивную экосистему, укрывая многие другие организмы. Заросли морских водорослей уменьшают водные потоки, тем самым увеличивая седиментацию, а их корневые структуры стабилизируют морское дно, защищая прибрежные зоны от эрозии. Плавучая нефть, скорее всего, будет проходить через слои морских водорослей без каких-либо побочных эффектов. Однако, если нефть или её токсичные компоненты смешиваются с мелководными прибрежными водами при достаточно высоких концентрациях, морские водоросли и связанные с ними организмы могут оказаться под вредным воздействием нефти нефтепродуктов [1].
Очень чувствительными к нефти и нефтепродуктам организмами являются кораллы. Наибольший риск для них представляет диспергация нефти.
Береговые линии подвергаются воздействию нефти больше, чем любая другая часть морской среды. Однако большая часть флоры и фауны на берегу по своей природе устойчива, поскольку они должны выдерживать приливный цикл, а также периодическое воздействие обрушения волн, сухих ветров, экстремальных температур, изменений в солености за счет осадков и других тяжелых стрессов, Эта толерантность также дает многим организмам береговой линии способность выдержать эффекты разлива нефти.
Наиболее устойчивыми к воздействию разлива являются скалистые и песчаные берега. Типичным примером воздействия на скалистые берега в умеренном климате является временное исчезновение пателлы обыкновенной (Patella vulgata), которая оказывает контролирующее воздействие на морскую улитку. Морские блюдечка (различные солёно- и пресноводные улитки), которые обитают на микроводорослях, сдерживают рост водорослей и поселение другой фауны. Исчезновение морских блюдец приводит к быстрому распространению оппортунистических зеленых водорослей. Со временем эти водоросли вытесняются другими видами водорослей, и по мере того, как пространство становится доступным для морских блюдец, экологический баланс постепенно восстанавливается [5].
На тропических и субтропических песчаных берегах крабы-приведения (Ocypode sp.) занимают аналогичную экологическую нишу, как и морские блюдца. Их высокая смертность также сопряжена с загрязнением нефтью береговой линии. Несмотря на это, в течение нескольких недель после очистки береговых линий, очень часто крабы повторно колонизируют пляжи в таком же количестве, как раньше.
Таким образом, загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами оказывает серьёзное физическое и токсическое воздействие на водные организмы. Тяжесть эффекта обычно зависит от количества и типа разлитой нефти, условий окружающей среды и чувствительности затронутых организмов и их среды обитания к нефти и нефтепродуктам.
Источник
Нефтяное загрязнение Мирового океана
Последствия загрязнения гидросферы (продолжение)
Основные источники нефтяного загрязнения: речной сток – 41 %; сточные воды, попадающие непосредственно в моря и океана (сток с побережья) – 16 %; естественные излияния нефти со дна океана – 15 %; перевозка нефти морем (аварии и рабочие операции) – 20 %; выпадение с атмосферными осадками – 4 %; добыча нефти на континентальном шельфе – 4 %.
Половина нефтепродуктов, загрязняющих природные водоемы, — это отработанное масло промышленных и автомобильных двигателей. Оно попадает в водоемы с промышленными и ливневыми стоками. Отработанное масло содержит добавки: соединения бария, кальция, цинка, магния, фосфора и хлора. Кроме этих добавок в масле могут содержаться другие загрязнения из воздуха, машин и механизмов.
Помимо стоков, большую роль в загрязнении нефтью вносит перевозка нефтепродуктов. На всех обычных судах нефть хранят в специальных емкостях. Простейший способ очистки емкостей перед новой загрузкой – слив остатков в океан. На танкерах, перевозящих нефть, после выгрузки в пустые емкости в качестве балласта заливают морскую воду; ее же используют и для промывки емкостей. Во всех случаях перед новой загрузкой нефти балластные и промывные воды сбрасывают за борт.
Аварии танкеров и внезапные выбросы нефти из скважин в открытом море вносят небольшой вклад в нефтяное загрязнение. Они приводят к попаданию больших количеств нефти в море за короткий промежуток времени. Последствия аварий бывают тяжелыми, но выводят водные экосистемы из равновесия на сравнительно короткое время (табл. 8.1).
Наиболее крупные разливы нефти при авариях танкеров
| Название танкера | Год | Количество разлитой нефти, т |
| Torrey Canion | 119 000 | |
| Amoco Cadiz | 223 000 | |
| Atlantic Empress | 287 000 | |
| Castullo dt Bellver | 252 000 | |
| Odissey | 132 000 | |
| ABT Sammer | 260 000 | |
| Haven | 144 000 |
Добыча нефти на континентальном шельфе, кроме выбросов самой нефти, приносит и другие отрицательные последствия для водных экосистем. В ходе бурения скважин используют большое количество бурильного раствора, содержащего добавки тяжелых металлов. После процесса бурения на дне остаются обломки выбуренных пород. При откачке нефти из скважин вместе с нефтью попадает часть воды. Полученную смесь приходится разделять отстаиванием, а воду с остатками нефти сбрасывать в море.
Процесс самоочищения воды от нефти.Нефть представляет собой смесь различных веществ, из которых 50-88 % приходится на углеводороды, а остальная часть — на соединения, содержащие помимо углерода и водорода также кислород, серу, азот (гетероциклические соединения). Часть нефтепродуктов с низкой молекулярной массой (4-12 атомов углерода, их в сырой нефти до 50 %) довольно быстро испаряется с поверхности воды. Не исключено также, что она вновь может попадать в океан с осадками.
Часть нефтепродуктов растворяется в морской воде и распространяется в ее толще. При этом в ходе химико-биологических превращений образуются новые химические вещества, более растворимые, чем исходные, например, спирты и кислоты.
Нефтепродукты быстро образуют с водой стойкие эмульсии, которые затем превращаются в нефтяные комки и сгустки. Дальнейшие превращения нефтепродуктов приводят к увеличению их плотности, и в конечном итоге они оседают на дно.
Под действием кислорода и УФ-излучения нефтепродукты окисляются. В окислении важную роль играют микроорганизмы (бактерии). Нефтепродукты включаются в пищевую цепь водной экосистемы, подавляют фотосинтез водорослей, нарушают хеморецепторные реакции у морских животных, вызывают нарушения репродуктивных и пищевых функций и др. Одна тонна нефти, разливаясь по поверхности моря, занимает площадь 12 км 2 . Нефтяная пленка меняет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Нефтяная пленка нарушает обмен энергией, теплом, влагой и газами между океаном и атмосферой. В конечном итоге она влияет на климат Земли и баланс кислорода в атмосфере. Пятно не пропускает солнечные лучи, замедляет процесс обновления кислорода в воде. В результате перестает размножаться планктон – основной продукт питания морских обитателей.
К морским организмам, которые участвуют в процессе самоочищения воды от нефти, относят в основном моллюски: мидии, устрицы, гребешок. Мидии являются самыми распространенными. Крупный моллюск мидии может профильтровать до 70 л воды в сутки и очистить ее от механических и органических веществ.
В процессе самоочищения участвуют также грибы, дрожжи, мшанки, губки, асцидии.
Воздействие нефти на морские организмы.В верхних слоях воды (5-10 см) развивается богатейшее сообщество разнообразных морских организмов – нейстон. Здесь находится «питомник» молоди очень многих видов рыб и беспозвоночных, которые, вырастая, населяют водную толщу морей и океанов.
Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они становятся причиной гибели рыбы, морских птиц и животных. Канцерогенные компоненты нефтепродуктов (бенз(а)пирен) вызывают не только заболевания гидробионтов, но и опасны для человека, так как передаются и концентрируются в пищевых цепях.
Считается, что в Мировом океане растворенные углеводороды содержатся в количествах примерно 400-1300 млн. т и обнаруживаются на глубинах порядка 1000 м.
Нефтяная пленка на поверхности воды нарушает процесс газообмена, обмена влагой и обмен энергией между водной средой и атмосферой. Нефтяное пятно замедляет процесс фотосинтеза и насыщения воды кислородом. Во время крупных выбросов нефти страдают водоплавающие птицы. Нефть пропитывает их перьевой покров, лишая его водоотталкивающих и теплоизолирующих свойств. При крупных разливах нефти живые организмы могут исчезать до глубины 15 м и на расстоянии до 0,5 км от берега.
Источник