Загрязнение мирового океана статистика 2020

Экспертные оценки
Проблематика рынка и отраслей
Инновационный подход и решения

Мусор в океане, как фактор изменения климата

Массированное загрязнение мирового океана началось с тех времен, как люди изобрели пластик (вторая половина 20-го века) и начали его активно внедрять в своей жизнедеятельности. Несмотря на полезность данного типа продукта в промышленности и в быту, это «достижение цивилизации» в естественных природных условиях разлагается более ста лет (а с учётом содержания ГCC этот срок достигает миллионов лет). Единый водный бассейн потому и един – выброшенный в любую реку или море пластик, благодаря океанским течениям, сбивается в огромные острова. По сути, пластик стал жертвой бичом наказания собственного успеха человечества.

На сегодняшний день, всего в мире было произведено 8,3 млрд тонн пластика. Из них примерно 6,3 млрд тонн теперь мусор, 79% которого находится на свалке или в окружающей среде. Если в конце XX века содержание мусора в океане оценивалось в 400 г/км², то к 2015 г. его было уже 1230 г/км², а 2020 г. оно перевалило за 2000 г/км². Количество мелких частиц оценивается более чем в триллион, а на крупные приходится 93% общей массы. В общей сложности эта токсичная для океана масса составляет не менее 79 млн тонн. Размер центра самого крупного мусорного пятна оценивается в миллион км 2 , а периферия распространяется ещё на 3,5 млн. км 2 .

Читайте также:  Растительность атлантического океана кратко

Рис. Зоны скопления мусора в океане, выявленные со спутников

Проблемы антропогенного воздействия на водные ресурсы планеты имеет целый ряд взаимосвязанных последствий, влияющих на глобальное изменение климата. Однако наиболее значимыми в негативном для климатического баланса процессе выступают следующие факторы:

  1. Уменьшение площади испарения в районе мусорных пятен
  2. Изменение силы поверхностного натяжения морской воды
  3. Изменение ХПК воды
  4. Изменение электрического заряда воды и изменение процесса тучеобразования
  5. Изменение редокс-потенциала воды в океане
  6. Изменение электрического сопротивления воды и формирование электромагнитных вихревых полей
  1. Уменьшение площади испарения.

В океане испарение воды с поверхности происходит при любой темпе­ратуре, однако с повышением температуры воды скорость испарения возрастает. Чем выше температура воды на поверхности океана — тем больше число быстро движущихся молекул, которые имеют достаточную кинетическую энергию, достаточную чтобы преодолеть силы притяжения соседних частиц и вылететь за пределы воды. Объем испарения зависит от площади: чем больше площадь свободной поверхности жид­кости, тем большее количество молекул одновременно вылетает в воздух. При этом, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. Это означает, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшает­ся, жидкость охлаждается.

Плавающий же на поверхности мусор (особенно в пятнах мусора в океане) значительно уменьшает поверхность испарения. Если ранее в данной части океана, за счет процесса испарения, происходил процесс уменьшения температуры воды, то в настоящий момент данный процесс отсутствует. К сожалению, этот фактор всё больше набирает силу и имеет необратимое влияние на процесс глобального потепления.

При наличии плавающего мусора на поверхности океана нарушается естественный баланс океан/атмосфера, сложившийся за миллионы лет, при котором:

  • Температура воды океана в пятнах стремиться к увеличению
  • Площадь испарения уменьшилась, что уменьшило количество испаряемой воды
  1. Изменение силы поверхностного натяжения
Читайте также:  Олег грейгъ призрак океана

Известно, что при температуре воды 20 С 0 поверхностное натяжение водного раствора хлорида натрия (основной компонент морской воды) составляет 85 х 10 -3 Н/м 2 . Из-за обилия мусора на поверхности океана в районах мусорных пятен, экологи и ученые начали наблюдать снижение силы поверхностного натяжения:

Температура С 0

W поверхностное натяжение (Н/м 2 )

в открытой воде зима/лето

Тихий океан северная часть

22 х 10 -3 /40 х 10 -3

45 х 10 -3 / 88 х 10 -3

Тихий океан южная часть

30 х 10 -3 / 75 х 10 -3

Атлантический океан южная часть

33 х 10 -3 / 78 х 10 -3

Атлантический океан центральная часть

75 х 10 -3 / 92 х 10 -3

Исходя из представленной таблицы, фактическую испаряемость воды в мусорных пятнах по изменению силы поверхностного натяжения можно ориентировочно вычислить с учетом уменьшения поверхности испарения.

Молекулы пара, находящиеся вблизи поверхности жидкости, могут притягиваться ее молекулами и вновь возвращаться в жидкость. На поверхности жидкости всегда происходят оба процесса: испарение и конденсация. Снижение силы поверхностного натяжения приводит к укрупнению частиц испаряемой воды (пара), что позволяет предположить их слабую «летучесть», приводящую к еще большему снижению процесса испарения.

  1. Изменение ХПК воды

ХПК – химическое потребление кислорода. Значение ХПК включает в себя суммарное содержание в жидкости органических веществ в объеме израсходованного связанного кислорода на их окисление. ХПК – это общий количественный показатель загрязнений вод, который относится к наиболее информативным и подробным.

При разложении компонентов органической химии (и частично пластика) в соленую воду переходят сложноорганические (в том числе сложноокисляемые) соединения, что приводит к увеличению ХПК как минимум в десятки раз за счет увеличения РОВ (растворенные органические вещества). В океанской воде в районе мусорных пятен протекают реакции окисления с поглощением растворенного в воде кислорода.

Это приводит к следующим явлениям:

  • Отсутствие биологической жизни в воде с высоким ХПК (фито и зоопланктон)
  • Исключение участка океана из процесса выделения кислорода в атмосферу (легкие планеты)
  • Поглощение кислорода из атмосферы, в результате чего образуется химическая (по кислороду) депрессионная воронка.
  • Увеличению электрического сопротивления воды (снижение электропроводности)
  • Формирование условий, при которых система океан/атмосфера стремиться восполнить недостаток кислорода (данные условия не изучены, но априори вызывают некий направленный поток молекул кислорода в воздухе).
  1. Изменение электрического заряда воды и изменение процесса тучеобразования

Из многочисленных мезометеорологических процессов наиболь­шую роль в атмосфере играет конвекция, которая ведет к образованию кучевых и кучево-дождевых облаков. Из кучево-дождевых облаков выпадает значительная доля осад­ков в умеренных широтах и преобладающая в экваториально-тропических. Свободная конвекция, то есть мак­симальная высота подъема частиц воды, испарившихся с поверхности, соответствует уровню, на котором пло­щади «положительной» и «отрицательной» областей становятся равными друг-другу. Это возникает в тех случаях, когда страти­фикация (вертикальное расслоение) атмосферы неустойчива.

По высоте основания различают облака нижнего яруса (ниже 2 км), среднего яруса (2÷6 км) и верхнего яруса (выше 6 км). По фазовому строению различают облака: водяные (капельные), ледяные, или кристаллические, и смешенного строения.

При фазовых превращениях пар–лед, пар–вода наблюдается разделение электрических зарядов, которому приписывается немаловажная роль в процессе образования атмосферного электричества. Еще в 1770_х гг. А. Вольта демонстрировал опыт, который доказывал, что электричество возникает “от простого испарения воды” и что пары при этом заряжаются положительно. Повторяя опыты А. Вольты и разнообразя их, Т. Кавалло установил, что величина заряда тем выше, чем интенсивнее испарение (Cavallo, 1779). Кроме того, разность температур, приложенная к границам некоторой системы, способна генерировать в ней электрический ток (эффект Зеебека). Протоны и гидроксид-ионы возникают в паре благодаря тепловой ионизации молекул воды, а также поступают в пар из воды при межфазном обмене частицами. Их концентрация, исходя из опытного значения электропроводности σ = 10–13 Ом–1⋅м–1 и значения коэффициента диффузии D = 10–7 м2⋅с–1 [Бабичев и др., 1991], может составлять N пар = (σ/D)*(kT/e2) = 1,5⋅1011 м–3, где k – постоянная Больцмана; T – температура, К; e – заряд электрона.

  • Межфазное разделение электрических зарядов при испарении с поверхности водного состава с высоким значением ХПК происходит на носителях заряда – гидроксид-ионах, что обеспечивает положительный заряд воды при испарении.
  • Положительно заряженные частицы воды (пар) имеют низкую кинетическую энергию (скорость подъема), что обеспечивает формирование в основном нижнего яруса облаков (ниже 2 км), которые не способны перемещаться на большие расстояния.
  • Происходит изменение карты выпадения осадков. Особенно это касается районов, в которых за осадки отвечали ранее свободные от мусора, а теперь загрязненные части океана. То есть там, где ранее были дожди – становится сухо, а там, где ранее преобладали засухи – выпадают осадки.
  1. Изменение редокс-потенциала (Eh) поверхностных слоев воды мирового океана.

Факторы формирования Eh: Природные воды содержат в себе разновалентные ионы и нейтральные молекулы одного и того же элемента, которые и составляют отдельную окислительно-восстановительную систему:

Источник

Образование мусорных островов в океане, последствия загрязнений

Мировой океан — важная часть экосистемы нашей планеты, выступающая в роли источника биологических, минеральных и энергетических ресурсов. Глобальной проблемой современного мира стал мусорный остров в Тихом океане.

Масштабы загрязнения Мирового океана

Загрязнение Мирового океана и изменение его экологии — угроза всему человечеству. Бесхозяйственная человеческая практика усугубляет и без того критическое положение в водной экосистеме. Ежедневно в Мировой океан попадают тонны вредных загрязняющих веществ: отходы химической промышленности, бензин, пестициды, ртуть, нитраты, удобрения, радиоактивные вещества. Наибольшую опасность представляют нефть и продукты ее переработки. Один только Персидский залив производит сотни миллионов тонн нефти в год, обеспечивая мировую потребность в ней на 30 процентов.

Источники загрязнения

Основными источниками загрязнения выступают:

  1. Нефть. В процессе добычи из морского шельфа часть ее попадает непосредственно в океанские воды. Аварии на трубопроводах, проложенных по дну океана, столкновения танкеров и повреждения нефтяных платформ приводят к возникновению пленки на поверхности воды. По подсчетам в океанские воды каждый год попадает от 5 до 15 тонн нефти, учитывая естественные ее излияния со дна океана.
  2. Тяжелые металлы. Миллионы тонн железа, меди, цинка, свинца, ртути ежегодно попадают в воды со сточными сбросами предприятий, немного — с атмосферными осадками.
  3. Сточные воды. Ухудшают ситуацию сбрасываемые в океан сточные воды промышленных предприятий и бытовые канализационные стоки. Использование синтетических моющих средств в конечном итоге тоже приводит к загрязнению Мирового океана.
  4. Пластик. Непереработанные отходы из пластмассы выделяют токсичные вещества и губительно влияют на подводных обитателей.
  5. Пестициды. Применяемые в сельском хозяйстве удобрения попадают в океан вместе с речным и дождевым стоком с полей.
  6. Утилизация промышленных и радиационных отходов на дне океана.

Не утилизируемая должным образом одноразовая посуда, пластмасса, перчатки, мешки присоединяются к уже и без того гигантским мусорным островам. А учитывая, что пластик разлагается в течение 100-500 лет и лишь частично разрушается под воздействием солнечного тепла, выделяя токсичные вещества, можно представить, как все это влияет на чистоту воды.

Во многих странах третьего мира (Монголии, Пакистане, Индонезии, Никарагуа) до сих пор отсутствуют современные технологии по переработке мусора. Строительство в них мусоросжигающих заводов позволило бы значительно снизить количество отходов.

Самый грязный океан

Атлантический океан занимает лидирующую позицию по загрязненности. Особенно пострадало Средиземное море, в частности, в районе берегов Испании, Франции и Италии. На поверхности океана к настоящему времени образовалось уже несколько мусорных пятен, из года в год пополняемых отходами, которые приносит множество мелких течений.

Естественным было бы предположить, что Индийский океан, в воды которого ежегодно сбрасывается не меньше пластика, способен конкурировать с Атлантическим по степени загрязнения. Однако затруднения в отслеживании плавающего хлама, вызванные сильными течениями, исследования которых проводились экологами и учеными всего мира, позволили установить места наибольшего его скопления. Одно из них — Бенгальский залив. В связи с различиями в донном ландшафте и условиях атмосферы «острова» здесь имеют несколько другой механизм образования.

Мусорный континент: открытие, площадь, местоположение

На севере Тихого океана между Калифорнией и Гавайями расположен самый большой мусорный остров, так называемое Большое Тихоокеанское Мусорное Пятно (Great Pacific Garbage Patch). Сегодня его площадь составляет около 1600 тысяч км 2 (две территории Франции), хотя истинный размер ученому сообществу неизвестен — со спутника остров не виден. Иногда его называют Восточным мусорным континентом.

Совершенно случайно мусорное пятно в Тихом океане было открыто американцем Чарльзом Муром в 1997 году. Сын химического капиталиста решил опробовать свою новую яхту и отправился в путешествие в сторону Гавайских островов. По прошествии нескольких дней он заплыл в акваторию, до ужасающего предела загрязненную плавающим мусором, и не мог пересечь ее целую неделю. Это так тронуло молодого яхтсмена, что он, продав все свои акции и сбережения, основал экологическую организацию, которая стала заниматься этой проблемой.

Как сформировалось мусорное пятно

В Мировом океане существует 5 крупнейших водоворотов. В середине каждого из них нет течения, вода находится в относительно спокойном состоянии. Там сосредотачивается дрейфующий по воде мусор, оказываясь в своеобразной западне. Суммарный вес всей плавающей по океанам помойки составляет порядка 5 миллиардов тонн.

По фото мусорного пятна в Тихом океане видно, что оно на 90% состоит из непереработанного пластика.

По мнению ученых, главную роль в его формировании сыграл смыв мусорных свалок с берегов рек и морей. В частности, большая часть грязи поступает с азиатского континента. Китай и Индонезия не отстают: 2/3 всего плавающего пластикового мусора приходится на эти страны. Бесконтрольный сброс ядовитых и твердых бытовых отходов с морских судов усугубляет положение. Ученые отслеживают, как меняется мусорное пятно в океане, по фото из космоса и проводя ежегодные экспедиции в эту глобальную помойку.

Все гигантские скопления мусора плавают на поверхности воды, образуя так называемый остров, и постоянно растут, подпитываясь новыми плавучими свалками. Снимки, сделанные с самолета, позволяют фиксировать изменения и прогнозировать масштабы катастрофы.

Мифы о мусорном острове

На протяжении долгого времени большое мусорное пятно в Тихом океане люди представляли как остров в прямом смысле этого слова. То есть считалось, что это этакий плавучий континент, материк, состоящий из единого плотного мусорного покрова, по которому можно ходить. Но почему же тогда его не удается обнаружить со спутника? Исследования, проведенные экологами, позволили увидеть, что это пятно представляет из себя своеобразный суп. Подавляющее количество пластика находится в виде небольших частичек, осколков, обломков и примерно одинаково рассредоточено в толще воды (жидкая основа — «бульон»), а завершают картину крупные пластмассовые предметы вроде канистр, бутылок, бочек (твердая основа — «гарнир»). Четко прослеживается, как растет мусорное пятно в океане, и фото из космоса – главное тому доказательство. Без труда можно найти видео, показывающие происходящий кошмар, а координаты, введенные в Google Maps, наглядно позволят увидеть впечатляющий масштаб этого «творения» рук человеческих.

Эрик Зеттлер, известный морской биолог, считает, что пластик причиняет вред не всем морским обитателям, а некоторым он даже полезен.

Ведь существует немало живых организмов, успешно существующих на пластмассовом мусоре. Те же водомерки и маленькие рачки, живущие в загрязненном океане, принимают эти предметы за ветки и стволы деревьев или раковины, и спокойно там селятся. Замечено, что в таком «доме» водомерки откладывают гораздо больше яиц, а те, в свою очередь, являются основной пищей для крабов, раков и рыбы. Налицо нарушение баланса между популяцией рачков и крабов и остальных обитателей морской пучины.

Разбалансирование экологической системы происходит не за счет присутствия пластика в океане, а за счет того, что некоторые живые организмы находят в нем свое пристанище. Вследствие постоянного перемещения мусорного пятна некоторые виды, изначально существующие в одном регионе, могут вместе с ним путешествовать по океанской глади. Так, приплыв в северо-западную часть Тихого океана, эти организмы могут вызвать разрушения коралловых рифов, которыми изобилуют местные острова. Для таких существ даже придумали свое название — пластисфера.

Что происходит с мусором в пятне

Весь мусор, постоянно приносимый морскими течениями и круговоротами от берегов Северной Америки и Восточной Азии, оказывается в так называемой ловушке и неторопливо дрейфует в Тихом океане на «своей» территории, где практически всегда штиль.

Некоторые океанологи сравнивают эти мусорные острова, плавающие в мировом океане, с живыми существами. «Они движутся по земле как какие-то громадные животные, сорвавшиеся с поводка», — отмечает американский океанолог Кертис Эббесмейер.

Так как большинство мусора имеет малый вес, он скапливается в основном в поверхностных водах. На глубине вода кажется более чистой по причине того, что его концентрация заметно снижается.

Остров стремительно увеличивает свою площадь. Очень опасными становятся мусорные острова в океане, когда они под воздействием природных катаклизмов, например, цунами, извергают все свое содержимое на прибрежные зоны.

Последствия загрязнений для животных, рыб и птиц

Попадая в желудки морских обитателей — рыб, птиц, млекопитающих — пластиковый мусор приводит к отравлению их организма под воздействием длительного распада веществ. Нередко желудки умерших морских обитателей были просто набиты пластиком. Чего там только не было: от крышек бутылок и шариковых ручек до зажигалок и зубных щеток. Кусочками пластика птицы кормят своих птенцов, ошибочно принимая их за еду, а те давятся и погибают либо от удушья, либо от голода. Так вымирают целые виды животных.

Огромную опасность представляют выброшенные за ненадобностью сети, в большом количестве находящиеся в океанских водах, полиэтиленовые пакеты. Морские обитатели, к примеру, черепахи и дельфины, попросту в них запутываются и умирают от удушья, что ведет к сокращению их численности.

Кучи плавающего на поверхности океана пластикового мусора затрудняют поступление солнечного света в толщу воды, что ведет к снижению численности планктона и морских водорослей, которыми питаются другие водные обитатели.

Скопление гигантских куч хлама на дне океана приводит к исчезновению естественной среды обитания водных млекопитающих, рыб и других представителей подводной фауны и снижению их численности. Многие виды глубинных рыб уже исчезли навсегда.

Возможное воздействие на человека

Около 90% всего плавающего в Мировом океане пластика — это мельчайшие частички, микропластик, представляющий собой некую взвесь. Все эти вещества попадают в желудки животных и рыб, живущих в океанских водах и питающихся планктоном, водорослями и другими мелкими обитателями.

Под воздействием солнечного света пластик выделяет токсины (красители, химические соединения), попадающие в организмы, к примеру, мелких рачков и отравляя их. Дальше по всем правилам пищевой цепочки заражается рыба, употребившая в пищу такого рачка. Попадает на наш с вами стол уже изрядно отравленная токсичная продукция. Конечно, через какое-то время она выйдет из организма, но вредные вещества накапливаются постепенно и могут привести к различным заболеваниям.

Влияние на климат

Загрязнение Мирового океана провоцирует изменения его вод. По этой причине исчезают целые климатические явления, появляются мусорные острова, цветет вода из-за усиленного размножения водорослей, растет температура, прямо влияющая на глобальное потепление. Итог этих процессов — постепенное снижение выработки кислорода и уменьшение всех ресурсов океана.

В сети долгое время гуляет изображение мужчины, плывущего на лодке среди гор мусора. И хотя этот снимок сделан в прибрежных водах одной из стран третьего мира, скоро такое положение вещей может стать обычным для всего мирового сообщества. Если человек и дальше будет закрывать глаза на эту проблему, весь Мировой океан превратится в одну сплошную гигантских размеров помойку, а вместо кислорода мы получим ядовитые испарения и запах гниющих останков птиц и животных.

Проект по очистке океана

Студент из Голландии Боян Слат еще 7 лет назад предложил очень простую систему очистки океанских вод с помощью специальных водных барьеров. Особенность работы этой системы в том, чтобы задерживаемый барьерами (бонами) мусор собирался на перерабатывающей платформе, стоящей на якоре, а затем утилизировался. В 2018 году голландец основал компанию Ocean Cleanup, получив широкую поддержку своего проекта.

В сентябре 2018 года система по очистке вод мирового океана была, наконец, запущена.

Пластиковые отходы собираются оборудованием (полукруглой «юбкой» из очень прочной ткани), двигающимся за счет морских течений и ветра и собирающим мусор на глубине до 3 метров, а затем на кораблях отправляются на сушу и перерабатываются.

Планируется, что System 001 (так назвали это устройство) будет собирать приблизительно 50-70 тысяч тонн пластика каждый год. Такие автономные плавающие понтоны уже установлены в нескольких точках Тихого океана. Ученые надеются, что с помощью этой системы очистки к 2040 году в мировом океане останется всего лишь 10 процентов пластика от современного объема.

Однако какой бы удачной ни была идея, все же приходится сталкиваться с существенным недостатком системы. Часть мусора под влиянием ветра и волн выплывает обратно в океан, а на глубине более 3 метров его и вовсе не достать. Да и размеры мусорных айсбергов требуют установки не одного десятка и даже сотни таких собирающих систем. К сожалению, сейчас это единственный успешный проект. Поэтому подключение к нему новых инвестиций— важный фактор восстановления экосистемы Мирового океана.

Мусорный остров в Мировом океане — явление, ужасающее своими масштабами и трагическими последствиями. Самое печальное, что все это происходит по вине человека и его хозяйственной деятельности. Решение проблемы загрязнения мирового океана должно стать первостепенной задачей мирового сообщества, если миру нужна чистая планета.

Источник

Оцените статью