Реферат: Воздействие нефти на гидросферу Земли

Введение

Сырая нефть впервые была добыта в значительных количествах в 1880 году. С тех пор её добыча росла экспоненциально и сейчас превышает 3,2 триллиона литров ежегодно в масштабах всего мира. Очищенные нефтяные продукты постоянно расходуются на удовлетворение более шестидесяти процентов мировых энергетических потребностей. В связи с этим практически невозможно применять продукты в таких количествах без некоторых потерь. Количество таких потерь, предусмотренных или случайных, постоянно растёт, и загрязнение моря, как сырой нефтью, так и продуктами её переработки, сейчас является предметом серьёзного беспокойства.

Основная цель данной работы — исследовать характер влияния нефти и нефтепродуктов на гидросферу Земли и оценить последствия этого влияния на водные организмы. Так как в настоящее время нефтепродукты являются одним из важнейших энергоносителей для человечества, и тенденция продлится, как минимум, на ближайшие двадцать лет, проблема попадания нефти в гидросферу Земли остаётся достаточно актуальной.

Загрязнение континентальных и океанических вод углеводородами является в настоящее время одним из основных видов загрязнения гидросферы современным цивилизованным обществом. Тот факт, что существуют районы моря, где нефтеналивным судам разрешено сбрасывать воду после промывки танков, попирает все основы океанографии. Эта проблема стоит особенно остро в зонах эстуариев, где, несмотря на обилие рыбы, её невозможно употреблять в пищу из-за неприятного вкуса, который придаёт ей нефть. Кроме того, действие углеводородов нарушает экологическое равновесие замкнутых морей.

Углеводородное загрязнение возникает в результате многих факторов, связанных с добычей нефти, её транспортировкой танкерами и использованием нефтепродуктов в качестве топлива и смазочных материалов. Загрязняется ли масса воды, когда на неё непосредственно воздействует человек, или её следует классифицировать как загрязнённую только тогда, когда впервые нарушается экологическая структура? Гидросфера является динамической системой, в которой поддерживается биохимическое равновесие, и в нормально функционирующей водной системе, несомненно, имеются большие резервы для ассимилирования отходов. Однако во многих местах эти резервы настолько исчерпаны или истощены, что ряд водных систем чрезмерно загрязнён.

До того, как это загрязнение становится легко обнаруживаемым, равновесие уже нарушено и экологическая структура может быть серьёзно повреждена. Примерами таких водных систем, где загрязнение стало заметным или становится всё более заметным, являются Адриатическое, Балтийское и Средиземное моря, реки Темза, Рейн и Сена, а также Великие озёра в США и Канаде. Но динамические системы обладают замечательной способностью регенерации и при осторожном и продуманном планировании даже наиболее сильно загрязнённые водные системы могут быть возвращены вновь к активному и полному их использованию. Примером регенерации речного режима в крупном масштабе является успешное восстановление устья Темзы.

В специфическом случае, каким является прибрежная экологическая система, одним из важнейших факторов, который учитывается при составлении различных прогнозов, становится влияние загрязнения на жизнь моря. Известно, что подавляющее большинство рыб и других, вылавливаемых для продажи организмов, размножаются и проводят начальный период развития на мелководье: в устьях рек, заливах и в прибрежной водной системе. Некоторые глубоководные рыбы, например атлантический лосось, мигрируют из солёной воды в пресноводные реки метать икру. Многие ракообразные и им подобные размножаются в приливных зонах и проводят свою жизнь на мелководье. Таким образом, беспорядочная свалка отходов наибольшее влияние оказывает на продуктивность этих жизненно важных районов.

Эти районы сравнительно невелики и связаны с существованием геологических структур, называемых континентальными шельфами. Последние занимают 7,5 процента площади океанов, приблизительно восемнадцать процентов всей земной поверхности и содержат около 0,2 процента всего количества воды. В настоящее время исследовано менее пятнадцати процентов площади шельфов и изучено менее десяти процентов течений циркулирующих прибрежных вод. Однако, несмотря на это, такие районы интенсивно используются для сброса отходов, в том числе содержащих нефтепродукты.

1. Нефть и источники попадания её в водоёмы

1.1 Химический состав нефти

Прежде чем говорить о влиянии нефтепродуктов на окружающую среду, логично рассмотреть химический состав нефти, так как и её миграция в окружающей среде, и результирующее воздействие её на флору и фауну зависят от природы индивидуальных химических компонентов. Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Сложность химического состава совпадает с нашими представлениями об образовании нефти. Установлено, что нефть образовалась в результате длительного теплового, бактериологического и химического воздействия на органические остатки растительных и животных организмов. Разумно ожидать, что нефть будет обладать, по крайней мере частично, сложной химической природой тех материалов, из которых она образовалась.

Более семидесяти пяти процентов общего состава нефти приходится на углеводороды; кроме них в нефти в наибольших количествах содержатся сера, азот и кислород: до четырёх процентов серы, один процент азота и несколько меньше кислорода. Эти добавочные элементы обычно входят в состав молекул углеводорода. Основное различие между нефтью, добытой в различных географических районах, обусловлено не химическим составом, а содержанием отдельных компонентов; последнее и влияет на химические и физические свойства сырой нефти. Некоторые нефтепродукты почти бесцветны, в то время как другие имеют чёрную, янтарную, коричневую и зелёную окраску. Некоторые нефтепродукты имеют приятный запах, похожий на запах эфира, скипидара и камфоры. Некоторые нефтепродукты имеют очень неприятный запах, обычно вызываемый присутствием серосодержащих компонентов. Биологические и химические свойства различных углеводородов существенно различаются, поэтому при оценке влияния компонентов нефти на окружающую среду необходимо знать состав определённого нефтепродукта.

Состав нефти обычно определяется количественным содержанием углеводородов, которые делятся на парафины, циклопарафины, ароматические и нафтеноароматические углеводороды. Сырая нефть содержит двадцать пять процентов парафинов, их обнаруживают главным образом во фракциях с низкой температурой кипения от сорока до двухсот тридцати градусов Цельсия. Содержание парафинов в различных сырых нефтепродуктах колеблется в широких пределах. Некоторые нефтепродукты состоят главным образом из парафинов нормального строения, в то время как другие содержат лишь следы этих соединений.

Циклопарафины, которые называют также нафтенами, составляют от тридцати до шестидесяти процентов общего состава сырой нефти. Большинство из них являются моноциклическими. Однако во фракциях, кипящих при высоких температурах, обнаружены соединения, содержащие шесть и более колец. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан и циклогексан. Ароматические углеводороды по свойствам сильно отличаются от циклопарафинов. Эти различия определяются характером связей. Бензол — простейший ароматический углеводород, и его производные преобладают в легкокипящих нефтяных фракциях; в высококипящих фракциях содержатся полициклические ароматические углеводороды.

Ароматические углеводороды менее распространены в нефти. Чаще всего в её состав входят углеводороды сложной структуры, включающей остатки парафиновых, циклопарафиновых и ароматических углеводородов. Остаточные фракции содержат углеводороды, кипящие при высоких температурах. Несмотря на то, что их состав не известен, можно утверждать, что они содержат кислород, серу, азот и примеси металлов, их молекулярная структура состоит из слоёв сконденсированных гетероциклических колец, соединённых короткими н-парафиновыми цепочками, имеются также гетероциклические остатки.

1.2 Источники загрязнения гидросферы нефтяными углеводородами

В последние годы серьёзное беспокойство вызывало загрязнение океанов нефтью в результате крушения танкеров и выбросов нефти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Такие примеры очень серьёзны, однако загрязнения, вызванные ими, составляют лишь небольшую долю от общего количества загрязнений нефтяными углеводородами акватории мирового океана. Большинство нефтяных загрязнений океана не являются результатами несчастных случаев, привлекающих к себе так много внимания.

Так сколько же нефти ежегодно попадает в Мировой океан из различных источников в результате деятельности человека? Несмотря на ненадёжность существующих оценок, большинство авторов придерживается мнения, что количество этой нефти равно пяти миллионам тонн. Однако некоторые эксперты оценивают его в десять миллионов тонн. Поскольку одна тонна нефти, растекаясь по поверхности океана, занимает площадь двенадцать квадратных километров, Мировой океан, вероятно, уже давно покрыт тонкой поверхностной плёнкой углеводородов. Согласно современным оценкам, ежегодно в Мировой океан из различных источников поступает от пяти до десяти миллионов тонн нефти. При этом в Чёрном море практически нет такой области, где не ощущалось бы нефтяное загрязнение. Средняя концентрация нефти в экосистеме Чёрного моря составляет около 0,1 миллиграмма на литр, что близко к двум предельно допустимым концентрациям. Ситуация в Чёрном море на сегодняшний день является катастрофической, поскольку загрязнение нефтью влияет на физико-химические параметры морской среды, на условия энерго-, тепло-, влаго- и газообмена океана с приводным слоем атмосферы, возможные изменения погодных условий.

Детальные статистические данные распределения вклада в загрязнение мирового океана нефтью различных источников показывают следующую картину. Транспортные перевозки составляют 2,13 миллиона тонн в год, или 34,9 процента от общего объёма, при этом обычные перевозки дают 1,83 миллиона тонн, а катастрофы — 0,3 миллиона тонн. Вынос реками составляет 1,9 миллиона тонн, или 31,1 процента. Попадание из атмосферы — 0,6 миллиона тонн, или 9,8 процента. Природные источники — 0,6 миллиона тонн, или 9,8 процента. Промышленные отходы — 0,3 миллиона тонн, или 4,9 процента. Городские отходы — 0,3 миллиона тонн, или 4,9 процента. Отходы прибрежных нефтеочистительных заводов — 0,2 миллиона тонн, или 3,3 процента. Добыча нефти в открытом море — 0,08 миллиона тонн, или 1,3 процента, при этом обычные операции дают 0,02 миллиона тонн, а аварии — 0,06 миллиона тонн. Общее количество нефти, поступающей в океан, составляет 6,11 миллиона тонн в год.

Данные, приведённые выше, указывают на то, что основная доля загрязнений приходится на транспортирование нефти. Это и неудивительно, так как основные нефтедобывающие районы расположены на значительном расстоянии от многочисленных районов потребления и переработки нефти, и, следовательно, нефть необходимо транспортировать в океанских танкерах. В настоящее время по морю ежегодно транспортируется более одного миллиарда тонн нефти. Часть этой нефти от 0,1 до 0,5 процента выбрасывается в океан более или менее легально: речь идёт не о непредвиденном, а в некотором смысле сознательном загрязнении в результате практики сброса промывочных и балластных вод в открытое море.

После разгрузки пустые танки танкера заполняют морской водой, которая служит стабилизирующим балластом на обратном пути. Морская вода образует эмульсию с нефтепродуктами, оставшимися в танках. Содержащий нефтепродукты балласт сливается в море на небольшом расстоянии от порта назначения. Аналогично освобождаются от балласта и суда других типов. Эта вода, загрязнённая нефтью, впоследствии сбрасывается в зонах открытого моря специально оговоренных международными соглашениями, но часто эти операции совершаются недалеко от побережья в нарушение всех законов. Так, например, в 1970 году в Средиземное море было легально сброшено около трёхсот тысяч тонн груза нефтеналивных судов в двух разрешённых зонах, одна из которых расположена на юго-западе от Кипра, а другая между Италией и Ливией. Но и другие районы Средиземноморья, а также Ла-Манша и Северного моря, систематически загрязняются из-за незаконного сброса балластных вод танкерами.

Не менее трёхсот судов, которые проходят Па-де-Кале и огибают побережье Франции, ежедневно сбрасывают балластные воды, в результате чего образуется настоящее чёрное море. Как правило, это проделывается ночью или же сброс производится в кильватерную струю судна, что позволяет ввести в заблуждение патрульные самолёты. Таким образом, сотни тонн нефти сбрасываются в море в течение каждого рейса. Около половины потерь нефти при транспортировании приходится на загрузку балласта и очистку танков. Следует отметить, что восемьдесят процентов мирового танкерного флота пользуются системой контрольных мероприятий LOT для уменьшения количества нефтепродуктов, попадающих в море в процессе освобождения от балласта. При этом на двадцать процентов танкеров, не применяющих систему LOT, приходится более семидесяти процентов загрязнений моря.

Система LOT отличается тем, что в качестве балласта в ней используется вода и нефтепродукты одновременно. Менее плотные нефтепродукты располагаются в верхней части танков, а относительно чистая морская вода выливается из нижней части танков в море. Нефтепродукты, смешанные с небольшим количеством морской воды, остаются в танках и затем перегружаются на очередной танкер до полного его заполнения. За исключением некоторых специальных случаев, когда нефть не должна содержать примеси морской воды, система LOT может применяться без каких-либо изменений в конструкциях танкеров. Большинство нефтеочистительных заводов принимают сырую нефть, содержащую морскую воду; фактически некоторые виды нефти содержат солёную воду.

Попадание нефти в море в результате несчастных случаев при столкновениях танкеров или посадке на мель происходит не столь часто. Примером первой крупнейшей аварии нефтеналивного судна может служить катастрофа в 1967 году танкера Торри-Каньон, в танках которого содержалось сто семнадцать тысяч тонн сырой кувейтской нефти. Недалеко от мыса Корнуолл в Англии танкер налетел на риф, и в результате пробоин и повреждений в море вылилось около ста тысяч тонн нефти. Под воздействием ветра мощные нефтяные слики достигли побережья Корнуолла, пересекли Ла-Манш и подошли к побережью Бретани во Франции. Морским, прибрежным и пляжным экосистемам был причинён огромный ущерб.

С тех пор разливы нефти при авариях судов и морских буровых установках происходят довольно часто. В целом за период с 1962 по 1979 год в результате аварий в морскую среду поступило около двух миллионов тонн нефти, причём с 1962 по 1971 год шестьдесят шесть тысяч тонн ежегодно, с 1971 по 1976 год — по сто шестнадцати тысяч тонн, а с 1976 по 1979 год — по сто семидесяти семи тысяч тонн ежегодно. События, подобные этому, хотя и серьёзны, но их вклад в общие потери нефти при транспортировании не превышает пятнадцати процентов. Однако нельзя преуменьшать и серьёзность таких несчастных случаев: результирующие потери малы по сравнению с общими потерями нефти при транспортировании, но они происходят на одних и тех же судоходных линиях или в относительно мелких прибрежных районах. Таким образом, нефтяные сливы концентрируются на небольшой площади морской поверхности.

Особую актуальность приобретают данные о недавних авариях. 15 декабря 2024 года в Керченском проливе произошла экологическая катастрофа, когда два российских танкера класса Волгонефть — Волгонефть-212 и Волгонефть-239 — разломились пополам во время шторма. Оба судна перевозили мазут, который в результате аварии частично попал в акваторию Чёрного моря. По различным оценкам, в море вытекло от 2400 до 8500 тонн мазута из перевозимых 9200 тонн. Площадь загрязнения нефтепродуктами достигла четырёхсот квадратных километров. Нефтепродукты были обнаружены на участках побережья общей протяжённостью почти сорок километров, а впоследствии загрязнение распространилось на сорок девять километров береговой линии. В результате ЧС погиб один член экипажа, было зарегистрировано массовое выбрасывание азовских дельфинов на берег — десять погибших особей в первые дни после аварии, а затем ещё восемь тел в Новороссийске. Гибель птиц составила более двухсот десяти особей. Росприроднадзор оценил суммарный ущерб экологии от крушения танкеров в 84,9 миллиарда рублей.

Влияние на окружающую среду более крупных несчастных случаев возрастает с увеличением тоннажа танкеров. Результаты применения так называемых супертанкеров являются спорными. Суда водоизмещением пятьсот тысяч тонн уже спущены на воду, а для использования в последующие годы проектируют суда водоизмещением восемьсот тысяч тонн. По сравнению с небольшими судами супертанкерам трудно маневрировать, и они имеют больший остановочный путь из-за большей осадки и массы. Так, например, танкеру ёмкостью двести тысяч тонн требуется пройти, по крайней мере, 4,5 километра для остановки, даже если двигатели включены в реверсивном режиме. При аварийной остановке таким танкером управлять весьма трудно. Потеря одного танкера водоизмещением двести-пятьсот тысяч тонн в условиях, при которых разгрузка судна невозможна, может прибавить три-восемь процентов к общему количеству нефти, выливаемой непосредственно в океан за год.

Однако нужно указать, что трудности управления растут не прямо пропорционально размерам танкера; более того, применение большегрузных судов уменьшает их необходимое число, а стоимость перевозок может быть значительно снижена. Так как число судов может быть не столь велико, экипаж можно укомплектовать только высококвалифицированными работниками. Большие танкеры можно оборудовать высококачественным навигационным оборудованием, которое слишком дорого для многих малых судов. Около пятисот печальных случаев аварий нефтеналивных судов имело место между 1960 и 1970 годом. Можно без труда представить себе, какой риск связан с плаванием супертанкеров, которые загружают в танки до четырёхсот тысяч тонн нефти. Эти суда могут проходить через ограниченное число проливов и швартоваться лишь в немногих портах мира, например в заливе Фос во Франции.

Аварии на нефтяных разработках в открытом море могут привести к серьёзному загрязнению океана. В момент бурения, введения труб, при установке вершины вышки, а также и во время эксплуатации скважин существует определённый риск загрязнения. Впервые подобная авария произошла в 1968 году на калифорнийском шельфе, при бурении подводной скважины у пролива Санта-Барбара. Трещина в головке скважины привела к тому, что в море попало в общей сложности несколько десятков миллионов тонн нефти. Недалеко от Лос-Анджелеса часть огромной нефтяной лужи площадью восемнадцать сот квадратных километров нанесла большой урон всему побережью и, в частности, фауне птиц. У Калифорнийского побережья погибло, по меньшей мере, три тысячи шестьсот особей птиц.

Из ранее приведённых данных видно, что реки и городские стоки дают почти такой же вклад в загрязнения, как и транспортирование. Значительная доля нефтяных углеводородов осаждается в районах больших городов, попадая сюда из разных источников. К ним относятся системы отопления, работающие на нефти, операции обслуживания автомобилей, свалки израсходованных смазочных материалов, смазочные материалы, охлаждающие эмульсии и так далее. Дожди неизбежно вымывают эти остатки вначале в дренажные сооружения, а затем в воду. Всё это приводит к загрязнению источников воды и водоносных слоёв. Поскольку бензин проникает в почву в семь раз быстрее, чем вода, и придаёт неприятный вкус питьевой воде даже при таких низких концентрациях, как один миллионный, подобное загрязнение способно сделать неприемлемой для питья довольно значительное количество подземных вод.

Кроме того, следует отметить, что воды всех рек в промышленно развитых странах содержат углеводороды. Так, Рейн в своём нижнем течении переносит около двенадцати тысяч тонн нефтепродуктов в день. Как правило, половина нефти, загрязняющей природные водоёмы, — это отработанное масло автомобильных и промышленных двигателей, попадающее в водоёмы с промышленными сточными водами и дождевыми потоками. Любой, кто осмелится слить масло или горючее в природный водоём в пределах США, подвергается крупному штрафу, однако до сих пор в США мало общедоступных мест для сбора таких отходов, как отработанное масло из автомобильных двигателей. Вот почему отработанное масло чаще всего обнаруживается на земле у автостоянок и гаражей. Отсюда нефть и техническое масло попадают в близлежащие природные водоёмы.

Огромное количество нефти выносят в океан реки из нефтедобывающих районов и промышленных центров. Особенно сильно загрязнены устья рек. Например, на дне Обской губы, куда впадает Обь, протекающая через главные месторождения Западной Сибири, осевшая нефть составляет местами десять процентов донных осадков в виде ила и песка. Примерно сорок процентов попавшей в водоём нефти оседает на дно в виде донных отложений, причём осевшие на дно нефтепродукты окисляются в десять раз медленнее, чем находящиеся на поверхности воды. Нефть и нефтепродукты относятся к числу трудноокисляемых микроорганизмами веществ, поэтому самоочищение водоёмов, загрязнённых нефтью, происходит на очень больших расстояниях по длине реки; иногда на протяжении пятисот-девятисот километров от места загрязнения можно обнаружить следы углеводородов.

Некоторая часть загрязнений приходится в настоящее время так же, как и в прошлом, на природные источники нефти. Прямых измерений количества нефти, попадающего в океан из природных выходов, нет, однако сделаны расчёты, доказывающие, что эти загрязнения должны быть малы по сравнению с загрязнениями в результате человеческой деятельности. Если бы нефть продолжительное время просачивалась в океан, все залежи нефти должны были бы исчезнуть много лет назад. Кроме того, в результате расследования аварий на буровых, расположенных в открытом море, известно, что любой природный выход нефти значительных размеров должен сопровождаться появлением заметных нефтяных блестящих пятен, но такие пятна не наблюдались.

Небольшая доля нефтяных загрязнений приходится на утечку нефтепродуктов с кораблей и танкеров, затонувших во время Второй мировой войны, в результате коррозии корпусов кораблей. Общее количество нефти из этого источника оценивается приблизительно в четыре миллиона тонн. Количество нефтяных углеводородов, попадающих непосредственно в океан, мало по сравнению с тем количеством, которое выбрасывается в атмосферу в результате испарения и неполного сгорания топлива. Большая часть этих атмосферных углеводородов вступает в фотохимические реакции и превращается в другие вещества. Однако оставшаяся часть существует в виде жидких капель или адсорбируется на маленьких атмосферных частицах. Жидкие и твёрдые частицы неизбежно выпадают из атмосферы и оседают на поверхности океана, внося значительный вклад в общее загрязнение углеводородами.

2. Поведение нефти в водной среде

Как выяснено ранее, сырая нефть и её производные, из которых получают нефтепродукты, — сложная смесь многих химических соединений, отличаются по составу, но содержат в разных соотношениях четыре главных класса углеводородов: парафины, нафтены, ароматические соединения, олефины. Кроме углеводородов в нефти почти всегда присутствуют соединения, содержащие серу, кислород и азот. Токсичность нефтяных углеводородов в основном зависит от содержания в них ароматических фракций, которые способны сохраняться в морской воде и в донных отложениях длительный период в силу своей стойкости к деградации. Алканы обладают не меньшей токсичностью, но деградация их происходит сравнительно быстрее. Кроме того, в присутствии нефтяных углеводородов токсичность других загрязняющих веществ, в частности металлов и хлорированных углеводородов, проявляется в большей степени. Наличие нефтяных углеводородов и масел в донных отложениях способствует интенсивному накоплению в них хлорированных углеводородов и металлов. С другой стороны, процесс перехода других загрязняющих веществ из донных отложений в воду в присутствии нефти замедляется.

В лабораторных и натурных условиях установлено, что при дноуглубительных работах часть нефтяных углеводородов переходит из донных отложений в водную толщу в основном в виде частиц эмульсии или в растворённой форме. Их дальнейшая судьба во многом зависит от начального состояния при поступлении в воду. В воде нефтепродукты могут подвергаться одному из следующих процессов: ассимиляции морскими организмами, повторной седиментации, эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению и испарению. Ещё одной особенностью нефтяных загрязнений является способность захватывать и концентрировать другие загрязнения, например тяжёлые металлы и пестициды. Когда нефть распределится на большой площади, то сильно возрастёт вероятность протекания различных реакций, так как вещества, растворимые в нефти, получают возможность участвовать в разнообразных химических процессах. В случае образования плёнки концентрирование происходит на поверхности и возможно в самой плёнке. Концентрирование металлов изменяет их токсичность и усложняет молекулярный перенос в плёнке вследствие реакций между металлами и органическими соединениями. Эти процессы, протекающие в нефтяной плёнке, могут также вызвать концентрирование в замкнутой биологической цепи питания с участием низших организмов. Таким образом, введение загрязнений в питательную среду моря ускорится.

2.1 Характер растекания нефти по поверхности водоёмов

Способность нефти растекаться по поверхности воды проявляется только в начальный период её нахождения на воде и на распространение по водоёму существенно не влияет. Скорость растекания нефтепродуктов из лёгких фракций, таких как бензин и керосин, ниже, чем нефтепродуктов, содержащих тяжёлые фракции, такие как мазут и масло, так как поверхностное натяжение на границе с водой первых выше, чем у содержащих тяжёлые фракции. По той же причине нефтепродукты из лёгких фракций при том же их количестве растекаются по поверхности воды на меньшей площади.

Зона загрязнения распространяется на расстояние в несколько километров от места попадания нефтепродуктов в водную среду. С момента утечки нефти до начала работ по локализации и ликвидации нефтяного загрязнения распространение её по водоёму обычно уже завершается, то есть зона загрязнения приобретает почти максимальные размеры и определённую форму. Распространение пролитой нефти в условиях водоёма происходит в основном под воздействием течения, ветра и колебаний уровня воды и имеет свои особенности. Для реки, ввиду близости берегов и извилистости русла, нефть сравнительно быстро достигает берега. Наличие заводей, мелководных участков, покрытых растительностью, создаёт благоприятные условия для скопления нефти. На открытых участках водоёмов, где действие течения и ветра проявляется в полную силу, она не задерживается, её неизбежно относит в застойные зоны, где нет течения, а действие ветра направлено в сторону берега или какой-либо преграды. Здесь нефть под действием ветра концентрируется. В этих же местах скапливается и мусор, с которым она обычно перемешивается.

При интенсивном поступлении нефти из повреждённого судна образуется нефтяное пятно в виде широкой полосы, толщина в средней части больше, чем по краям; при постепенном поступлении нефти из судна нефтяное пятно имеет вид узкой полосы. От места утечки нефть перемещается по поверхности воды в направлении равнодействующей сил ветра и течения, но, достигнув берега, перемещается, как бы перетекая вдоль береговой линии, размазываясь по заплескам. Встречающиеся на пути заводи, пойменные озёра, старицы практически приостанавливают её дальнейшее распространение до тех пор, пока их поверхность не покроется слоем нефти или не изменится направление ветра. Когда нефтяное пятно достигает берега, происходит его переформирование. В одних случаях нефть ветром прижимается к берегу или какой-либо преграде и располагается в виде клина — у преграды слои нефти имеют наибольшую толщину, а с наветренной стороны наименьшую; в других случаях, когда действие ветра незначительно, толщина слоя относительно равномерна. Нефть, остающаяся на берегу из-за понижения уровня воды в водоёме, также располагается или в виде клина, или равномерным слоем, в зависимости от того, как это было до падения уровня.

При изменении направления ветра или уровня воды нефть из одних застойных зон может быть отнесена в другие, загрязняя новые участки водоёма. Как правило, она располагается вдоль одного берега, заполняя все заводи. Зона загрязнения не всегда бывает непрерывной, нередко загрязнённые участки чередуются с чистыми. Для участков водоёмов с быстрым течением характерна большая протяжённость зоны загрязнения. Известны случаи, когда она достигала пятидесяти ста тридцати километров. При слабом течении или его отсутствии, например в водохранилище, перемещение нефти обусловлено действием ветра, причём скорость её составляет три-четыре процента скорости ветра. Протяжённость зоны загрязнения при этом меньше, чем на течении.

Плавучая нефтяная плёнка может захватывать громадные пространства. Установлено, что одна капля нефти образует на поверхности водоёма пятно площадью примерно 0,25 квадратного метра, а одна тонна нефти покрывает площадь около пятисот гектаров поверхности водоёма. Собрать или уничтожить нефть, разлитую по поверхности воды, весьма трудно, и инженерная мысль пока безуспешно ищет радикальные средства борьбы с этим бедствием. Все виды нефти содержат легкокипящие компоненты, которые быстро испаряются. В течение нескольких дней двадцать пять процентов нефтяного пятна исчезают в результате испарения. Низкомолекулярные компоненты выводятся из нефтяного пятна главным образом в результате растворения, причём ароматические углеводороды растворяются быстрее, чем н-парафины при одинаковой температуре.

2.2 Разложение нефти под воздействием бактерий и окисления

Биохимическое, микробиологическое воздействие бактерий, грибков и других микроорганизмов на компоненты нефти гораздо шире и охватывает самые разнообразные вещества по сравнению с процессами испарения и растворения. Однако не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определённого вида сырой нефти. Бактериальное воздействие характеризуется высокой селективностью, и полное разложение всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных бактерий различных видов. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, для разрушения которых требуются свои организмы. Парафиновые углеводороды наиболее легко разлагаются бактериями. Следовательно, более стойкие циклопарафиновые и ароматические углеводороды исчезают из океанской среды с гораздо меньшей скоростью.

Нефтяные углеводороды подвержены также процессам химического окисления и фотоокисления, но в водной среде эти процессы исследованы не достаточно. Содержание питательных веществ и кислорода в воде является ключевыми факторами в процессах микробиологического разложения. Подсчитано, что для полного окисления четырёх литров сырой нефти требуется кислород, содержащийся в полутора миллионах литров морской воды, насыщенной воздухом при шестидесяти градусах Цельсия; это эквивалентно количеству морской воды, содержащейся в слое глубиной тридцать сантиметров и поверхностью пятьдесят тысяч квадратных метров. Плёнка нефти препятствует так называемой аэрации, то есть процессу поглощения водой кислорода из атмосферы. Окисление может замедлиться в воде, обеднённой кислородом, в результате более раннего загрязнения. В таких условиях бактериальное разложение может иметь отрицательные последствия, так как уменьшает количество растворённого кислорода. Содержание кислорода в поверхностных слоях воды постоянно пополняется за счёт контакта с атмосферой. Однако на глубине более десяти метров это пополнение происходит очень медленно.

При постоянном расходе кислорода в водоёме прекращение аэрации может оказаться гибельным для живого мира водоёма. Нефть и нефтепродукты относятся к числу трудноокисляемых микроорганизмами веществ, поэтому самоочищение водоёмов, загрязнённых нефтью, происходит достаточно долго. Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных углеводородов из водной среды, изучено слабо. Вместе с тем установлено, что именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде.

2.3 Влияние физических параметров окружающей среды на скорость разложения нефти в воде

Скорость разложения является функцией физических параметров окружающей среды. Как и следовало ожидать, к таким параметрам в первую очередь относится температура воды, которая служит определяющим фактором в кинетике распада органических веществ. В общих случаях скорость химической реакции с повышением температуры на десять градусов Цельсия увеличивается в два-четыре раза. Понижение температуры среды существенно тормозит не только физико-химические, но и биохимические процессы, связанные с деструкцией и трансформацией углеводородов. Интенсивность разрушения углеводородов зависит также от изменения солёности и кислотности среды, особенно в тех районах, которые наиболее подвержены влиянию речного стока.

Отмечают, что распад нефти и нефтепродуктов в менее солёных водах протекает более активно. С увеличением активной реакции среды скорость разрушения нефтепродуктов возрастает. Так как диапазон изменений рН в море колеблется в пределах двух единиц, то эффект изменения периода полураспада нефти в море в зависимости от изменения рН в двадцать пять раз меньше, чем от колебаний температуры, и в три раза меньше, чем от колебаний солёности.

2.4 Влияние донных отложений на распад углеводородов

В процессе самоочищения морской среды от углеводородов значительная роль принадлежит донным отложениям, которые, адсорбируя углеводороды, с одной стороны, ведут к уменьшению их содержания в воде, а с другой — могут служить при определённых условиях источником повторного загрязнения воды. При этом наносы и взвешенные частицы, действуя как ловушки, играют значительную роль в миграции нефтяных загрязнений.

Углеводороды в результате адсорбции на взвешенных частицах осаждаются на дно, причём не всегда они остаются на поверхности донных отложений. Сложные физические, химические и биологические процессы, происходящие на поверхности раздела вода — донные отложения или вблизи него, могут изменять физическое и химическое состояние углеводородов. Кроме того, связанные со взвешенными частицами, углеводороды под воздействием гидрометеорологических факторов могут вновь перейти в толщу воды и возвратиться в повторный цикл с последовательными стадиями: высвобождение — окисление — осаждение. В относительно глубоководных районах при наличии придонных течений повышенная концентрация нефти в донных отложениях обусловливается также повторным суспендированием взвешенных частиц, содержащих углеводород. В прибрежных и мелководных районах повторное суспендирование частиц и их осаждение на дно имеет даже более важное значение.

Как показали исследования, загрязнённость донных отложений углеводородами зависит также от ряда других природных факторов, в том числе от сорбционной способности, в свою очередь обусловленной составом — механическим, химико-минералогическим — и физическими свойствами донных отложений. Судя по проводившимся наблюдениям, в различных районах Каспийского моря, включая западные побережья Среднего и Южного Каспия, Балтийского моря в районе Рижского залива и Белого моря в Онежском и Двинском заливах, высокие концентрации нефтяных углеводородов соответствовали зонам наибольшей седиментации, а низкие, наоборот, зонам с активным гидродинамическим режимом. С другой стороны, прослеживается возрастная приуроченность нефтяных загрязнений к современным осадкам, представленным в исследованных районах различными песками — от гравелистого до пылеватого, супесчаными и глинистыми илами и раковинным детритом.

Как и следовало ожидать, наиболее загрязнёнными нефтью оказались донные отложения исследованных районов Каспийского моря, а наименее — Балтийского и Белого морей, что, несомненно, связано с неравномерным объёмом поступления углеводородов в эти моря. В указанных районах по мере удаления от берега содержание нефти в донных отложениях снижается, как правило, но не без исключения. На общем фоне снижения загрязнённости донных отложений выделяются отдельные участки с более высоким содержанием. К ним относятся депрессионные участки рельефа дна: места скопления загрязнённых веществ и районы свалки грунта. В первом случае это связано с общим направлением сноса осадков в пониженные участки рельефа дна, во втором — с непосредственным сбросом грунтов, содержащих нефтяные углеводороды.

Незначительная плотность современных отложений и гидродинамическая активность способствуют загрязнению донных отложений по глубине. При этом в присутствии нефти повышается связанность неуплотнённых песков и илов, уменьшается дисперсность и пористость, из-за чего часть донных отложений преобразуется в прослой с высоким содержанием нефтяных углеводородов. Как показали натурные исследования, способность донных отложений к адсорбции нефти внутри каждого из гранулометрических типов, в свою очередь, обусловлена также их дисперсностью, плотностью и связанностью частиц. Так, судя по полученным данным, прослеживается заметная связь между гранулометрическим составом донных отложений и содержанием углеводородов, сорбированных на них.

Содержание нефти в донных отложениях уменьшается от глинистых илов к суглинистым и супесчаным и от пылеватых песков к крупным. При этом увеличение содержания углеводородов в донных отложениях сочетается с уменьшением их относительной плотности и увеличением дисперсности, несмотря на общую для исследованных осадков значительную пористость и рыхлость. Причиной повышенных концентраций в мелкодисперсных донных отложениях, несомненно, является то, что они обладают большой сорбционной поверхностью, а, следовательно, и способностью к удерживанию сорбированных веществ. Однако в случае нарушенной структуры донных отложений либо иного воздействия на условия залегания, величины сорбции каждого из гранулометрических типов могут значительно изменяться под влиянием гидрометеорологических факторов, таких как волнение и течение, дноуглубительных и гидротехнических работ, что многократно наблюдалось в естественных условиях.

2.5 Образование нефтяных комочков в воде

Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсии двух типов: прямые «нефть в воде» и обратные «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 микрометра, менее устойчивы и особенно характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. После удаления летучих и растворимых фракций остаточная нефть чаще образует вязкие обратные эмульсии, которые стабилизируются высокомолекулярными соединениями типа смол и асфальтенов и содержат от пятидесяти до восьмидесяти процентов воды, образуя так называемый «шоколадный мусс». Под влиянием абиотических процессов вязкость «мусса» повышается и начинается его слипание в агрегаты — нефтяные комочки размерами от одного миллиметра до десяти сантиметров. Агрегаты представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Потери нефти на формирование агрегатов составляют пять-десять процентов. Высоковязкие структурированные образования — «шоколадный мусс» и нефтяные комочки — могут длительное время сохраняться на поверхности воды, переносится течениями, выбрасываться на берег и оседать на дно. Нефтяные комочки нередко заселяются перифитоном, включающим сине-зелёные и диатомовые водоросли, усоногие рачки и других беспозвоночных.

3. Биологические и физические изменения, обусловленные загрязнением гидросферы нефтью

Эффекты влияния нефтяных загрязнений на жизнь океана до некоторой степени спорны. Обычно мнение общественности единодушно в том, что эти эффекты нежелательны, но из многочисленных отчётов, обзоров и материалов конференций, посвящённых этой теме, можно почерпнуть очень мало сходящихся мнений. Эти расхождения можно объяснить тем, что исходные параметры нефтяного пятна не приводятся при сравнении результатов измерений, не сформулирована область применения данных по токсичности, полученных в лабораторных условиях, отсутствует информация о составе нефти, размерах пятна и других параметрах. Таким образом, выводы, сделанные в результате исследований, необходимо рассматривать в большинстве случаев лишь как предположительные, а также считать, что они являются скорее качественными, чем количественными.

Некоторые из фракций, содержащихся в нефти, весьма токсичны, причём их токсичность возрастает по мере увеличения концентрации этих фракций при поглощении или растворении их в водной системе. Низкокипящие насыщенные углеводороды и некоторые ароматические соединения, такие как бензол и ксилол, токсичны и в разной степени растворимы в воде. В состав высококипящих фракций входят канцерогенные вещества, по-видимому, относящиеся к полициклическим соединениям. Нефть сама по себе тоже токсична, но данных об отравлении нефтью, попадающей внутрь организма, немного. Нефть эмульгируется, образующиеся эмульсии с разным содержанием нефти могут быть токсичны, и физически воздействовать на организмы, вызывая удушье.

Общее воздействие нефтепродуктов на морскую среду можно разделить на пять категорий: непосредственное отравление с летальным исходом, серьёзные нарушения физиологической активности, эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродуктами, болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм, а также изменения в биологических особенностях среды обитания.

3.1 Отравление с летальным исходом

Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия углеводородов на некоторые важные процессы в клетках и, особенно, на процессы обмена между клетками. Растворимые в воде ароматические углеводороды представляют наибольшую опасность для морской среды. Воздействие парафиновых углеводородов низкой молекулярной массы, десять и менее атомов углерода, может вызвать наркотическое действие, но необходимая для этого концентрация крайне высока и отсутствует в нефтяных пятнах. Имеющиеся данные указывают, что смерть взрослых морских организмов может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми ароматическими углеводородами, содержание которых составляет от десяти в минус четвёртой до десяти в минус второй процента. Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков ниже и равны десяти в минус пятой процента. Таким образом, икринки и мальки в десять — сто раз чувствительнее к действию углеводородов, чем взрослые организмы.

Смертельные концентрации ароматических углеводородов возможны в нефтяных пятнах, не подвергшихся атмосферному воздействию, однако уже говорилось, что после длительного пребывания в воде нефть теряет многие летучие и растворимые компоненты. Дана оценка токсической чувствительности различных морских организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающих отравления. Растения обладают концентрацией от десяти до тысячи умножить на десять в минус четвёртой процента, рыба — от пяти до пятидесяти, личинки всех видов — от ноль целой одной десятой до одного целого ноль десятых, обитатели морского дна, такие как креветки, — от одного до десяти, брюхоногие, включая улиток, — от десяти до ста, двустворчатые моллюски — от пяти до пятидесяти, морские ракообразные — от одного до десяти, другие морские беспозвоночные — от одного до десяти.

Как установлено, гибель морских организмов ассоциируется с определённым изучаемым нефтяным загрязнением. Токсичные эффекты обычно локализованы, и смертность наибольшая там, где загрязнение ограничено прибрежными районами с большим содержанием живых организмов. Большинство нефтяных загрязнений находится вдали от берегов, в районах с большими глубинами, поэтому токсичные нефтяные фракции частично испаряются либо разбавляются водой до безопасной концентрации ещё до того, как нефтяное пятно достигнет прибрежных районов. Компоненты, являющиеся причиной смертельных исходов при больших концентрациях, могут создавать серьёзные проблемы и при меньших концентрациях. Эти проблемы заключаются в том, что нефтяные углеводороды взаимодействуют с морскими организмами, чувствительными к химическим веществам, влияя на их выживаемость.

После аварии танкера Торри-Каньон были получены ценные данные о последствиях загрязнения биоценозов морских вод нефтепродуктами. Исследования, проведённые на биологической станции в Плимуте, показали, что весь планктон серьёзно пострадал от контактов с углеводородами, особенно Halosphaera и Pterosperma, планктонные водоросли из группы Prasinophycea, которые обитают в верхних слоях океана. Пострадал также и зоопланктон, находящийся в заражённой зоне. По имеющимся данным, погибло около девяноста процентов пелагических яиц и икринок европейской сардины в районе так называемого чёрного моря, и количество мальков резко сократилось.

3.2 Нарушение физиологической активности

Проблемы, возникающие при попадании нефти в гидросферу, нередко значительно шире и имеют более долговременный характер, чем это обычно предполагается. Если принять также во внимание влияние сточных вод, то, очевидно, что район, подвергнутый такой опасности, может превратиться в непригодный для водных организмов любого типа. Поскольку химические характеристики и сточных вод, и нефти неизвестны либо недостаточны, то предсказание долговременных химических и биохимических последствий такой комбинации загрязнений будет недостоверным.

Химический способ передачи информации играет важную роль в поведении отдельных морских организмов. Морские хищники, например, находят свою добычу с помощью органических химических веществ, содержащихся в морской воде в количестве десять в минус седьмой процента. Подобная химическая природа процессов привлечения и отталкивания играет важную роль при защите от хищников, локализации места обитания и для привлечения особей противоположного пола. Имеется достаточно информации, чтобы сделать предположительные выводы о действии нефти на химические связующие, что некоторые компоненты нефти, главным образом растворимые ароматические углеводороды, влияют на химические коммуникационные процессы, блокируя рецепторы организма или подавляя естественные стимулы. Сущность таких коммуникационных нарушений остаётся ещё неясной, определённым является лишь то, что воздействие растворимых ароматических углеводородов в количестве от десяти в минус шестой до десяти в минус пятой процента может вызвать значительные проблемы.

3.3 Обволакивание живого организма нефтепродуктами

Эффекты покрытия и удушения являются основными вредными последствиями при загрязнении нефтепродуктами. В последние годы частой темой для обсуждения были пляжи, покрытые нефтью и смолистыми отложениями, гибель находящихся в зоне прилива низкорастущих растений, планктона, птиц. Морские птицы стали первыми жертвами загрязнения вод нефтью. Чистиковые, утиные, чайки, трубконосые, опускаясь на нефтяные слики, сильно пачкали своё оперение. Углеводороды обволакивали перья птиц, нарушая их гидрофобность и сводя на нет защитную функцию оперения, поэтому, покрытые мазутом, птицы переохлаждались и гибли от гипотермии. Кроме того, птицы интоксицировались нефтью, поглощаемой ими во время ныряния или при попытках очистить перья. В результате этой интоксикации произошло серьёзное нарушение эндокринной системы, в частности функции надпочечной железы.

Авария танкера Торри-Каньон стала настоящей гекатомбой для колоний морских птиц, как в Бретани, так и в Корнуолле. Заповедник на островах Ле-Сет-Иль, где в течение шестидесяти лет напряжённого труда удалось воссоздать процветающие колонии птиц, был полностью заражён. Количество тупиков, населявших заповедник, после катастрофы уменьшилось с четырёх тысяч до шестисот особей, а численность гагарок и тонкоклювых или длинноклювых кайр — с семисот до ста особей. С другой стороны, северная олуша, удивительно устойчивый вид, значительно легче перенесла катастрофу.

В настоящее время Ла-Манш, Северное и Средиземное моря, всё в большей степени загрязняемые нефтью, постепенно становятся непригодными для обитания морских птиц. Так, было подсчитано, что ежегодно от двадцати до пятидесяти тысяч особей, представителей пятидесяти видов, из которых четырнадцать утиные, населяющих побережье Нидерландов, становятся жертвами этого катастрофического загрязнения. В Великобритании погибает до двухсот пятидесяти тысяч птиц в год. Это касается и популяций, населяющих окрестности Новой Земли, где колонии тупиков, насчитывавшие сотни тысяч особей, за несколько лет сильно поредели.

В результате ряда аварий танкеров был нанесён невосполнимый урон различным колониям морских птиц. Авария танкера Gerd Maersk в эстуарии Эльбы повлекла за собой гибель от двухсот пятидесяти до пятисот тысяч особей турпана. Некоторые учёные считают, что из-за загрязнения океана нефтью в Северной Атлантике ежегодно погибает до четырёхсот тысяч птиц. Так, сильно поредели колонии тупиков на островах Силли в Корнуолле, что очень показательно. Если в 1907 году там насчитывалось до ста тысяч птиц, то к 1967 году — только сто особей. Загрязнение океана углеводородами является основной причиной массовой гибели птиц. Кроме того, следует учитывать и то обстоятельство, что малочисленные колонии больше подвержены случайностям при воспроизводстве, что влечёт за собой высокий процент смертности эмбрионов и птенцов.

3.4 Болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм

Поражение в результате накопления углеводородов в тканях характерно для многих, если не для всех морских организмов. Можно ожидать, что любой организм, живущий в водной среде, должен находиться с ней в химическом равновесии. Если содержание углеводородов в воде даже меньше десяти в минус седьмой процента, они могут поглощаться организмом и накапливаться в различных тканях. Такое внедрение химических веществ, содержащих полициклические ароматические углеводороды, изменяет вкус съедобных организмов, кроме того, это опасно, так как подобные вещества являются канцерогенными.

Если воздействие загрязнений невелико и концентрация их мала, то они могут полностью выводиться из организма. Однако при продолжительном пребывании в этих условиях возможно постоянное загрязнение организма. Показано, например, что у ракообразных и рыб выведение большинства углеводородов происходит в течение двух недель. Однако обмен веществ у низших организмов происходит гораздо медленнее, и механизм его ещё недостаточно понятен. Так, например, нет доказательств связи между качеством пищи и увеличением количества нефтяных углеводородов в морских организмах.

Прожорливые морские рыбы, такие как скумбрещука, основное звено пищевой цепи в морях умеренных широт, нередко проглатывают мелкие комочки нефти. Таким образом, рыбы накапливают значительные количества токсичных веществ, которые, продвигаясь по пищевым цепям, могут дойти до человека. Эффект долгосрочных воздействий непосредственно не обнаруживается и обычно носит кумулятивный характер. Эти эффекты могут быть вызваны периодическим введением веществ с большим временем жизни или непрерывным введением устойчивых либо неустойчивых веществ; они зависят от реакционной способности этих веществ. Протекающие при этом химические и биохимические процессы как физически, так и биологически влияют на окружающую среду.

Очень часто опасные концентрации соответствуют максимально допустимым уровням, не допускающим никаких отклонений в наборе веществ. Например, сточные воды поставляют в систему питательные вещества, но не все организмы могут извлечь из этого пользу. В связи с этим некоторые организмы получают преимущество перед остальными, и экологическое равновесие в той или иной степени нарушается. В пределах одного вида, при переходе от молодого организма к взрослой особи, требования к питательным веществам изменяются, что отражается и в разной реакции на отклонения от нормы. Так, взрослые организмы могут перенести определённый уровень загрязнения, который в то же время уничтожает молодые организмы. Поэтому наличие взрослой рыбы в определённой водной системе не означает, что вода подходит для жизни водных организмов.

Как нефть, так и нефтяные смолы, гудрон, содержат некоторые канцерогенные вещества. Результаты нескольких исследований, проведённых на моллюсках в загрязнённых водах, свидетельствуют о том, что у этих животных обнаруживается аномально большое число новообразований, сходных с раковыми опухолями человека. Нефть, концентрирующаяся в моллюсках, в частности двустворчатых, может быть отнесена к числу причин, вызывающих эти новообразования. Для точного определения уровня каких-либо загрязнений следует помнить, что каждое соединение и вид организма выполняют определённые функции в экологической структуре. К ним относятся биологическое поглощение, конкуренция химических и биохимических реакций, которая определяется скоростями и механизмами реакций, и конкуренция за такие биологически важные вещества, как кислород. При всём разнообразии основной упор нужно делать на химическую реакцию, независимо от того, возникает ли при этом потребность в кислороде просто для окисления или для протекания реакции образования комплексов различной степени устойчивости и биологической активности.

3.5 Изменения в биологических особенностях среды обитания

Загрязнение нефтепродуктами влияет и на среду обитания и может привести к невозможности выживания в субстрате. Субстрат является средой, от которой растение или организм получает поддержку. Имеющиеся данные показывают, что присутствие углеводородов различной молекулярной массы в количестве менее десяти в минус шестой — десяти в минус пятой процента может химически изолировать субстрат от всех видов. Влияние высококипящих нерастворимых углеводородов зависит от связи между организмом и субстратом. Виды, нуждающиеся в субстрате только как в пассивной поддержке — они просто опираются на субстрат — испытывают малое влияние; виды, живущие в субстрате, другими словами активно зависящие от него, более уязвимы.

Вблизи Саутгемптона в Англии имеются солёные марши, куда сливаются отходы нефтеперегонного завода — пять тысяч восемьсот литров воды каждый день с очень незначительным загрязнением от десяти умножить на десять в минус шестой до двадцати умножить на десять в минус шестой. Систематическое загрязнение нефтью привело к гибели всей растительности маршей на площади тридцати шести гектаров вокруг завода. После гибели растительности пески начали сдуваться ветрами и смываться дождями, так что эффективная глубина загрязнения почвы нефтью резко возросла. Птицы и другие водные существа, которые раньше находили здесь пропитание, теперь вынуждены были покинуть эти места. Таким образом, даже очень малые уровни загрязняющей нефти при длительном действии могут привести к серьёзным последствиям для сообщества водных организмов.

В районах, где нефть часто попадает в воду, например на морском нефтяном месторождении Мейн-Пасс в Мексиканском заливе, заметными становятся и изменения видового состава морского сообщества. Организмы, селящиеся на донных осадках в заливе Тимбальер в Мексиканском заливе, принадлежат в основном к двум видам, известным тем, что они обитают преимущественно в загрязнённых районах. Мексиканский залив загрязнялся нефтью на протяжении столь длительного времени, что сейчас там невозможно отыскать ещё не загрязнённое место, чтобы надёжно оценить характер прежних природных сообществ.

В Северном море, напротив, промышленное бурение с целью добычи нефти и газа началось в 1973 году, и с тех пор там велись биологические исследования. Последние выявили постепенное увеличение содержания нефти в донных осадках в окрестностях буровых скважин. Кроме того, заметно снизилось число видов водных организмов, а также общая численность организмов. С течением времени площадь областей, в которых были отмечены эти явления, постоянно возрастает. Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты. Огромный объём Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около тридцати девяти тысяч кубических километров воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене — испарении с поверхности океана.

Заключение

Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Сложность химического состава совпадает с нашими представлениями об образовании нефти. Установлено, что нефть образовалась в результате длительного теплового, бактериологического и химического воздействия на органические остатки растительных и животных организмов. Разумно ожидать, что нефть будет обладать, по крайней мере частично, сложной химической природой тех материалов, из которых она образовалась. Состав нефти обычно определяется количественным содержанием углеводородов, которые делятся на парафины, циклопарафины, ароматические и нафтеноароматические углеводороды.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространёнными загрязняющими веществами в Мировом океане. Основными источниками загрязнения нефтью являются регламентные работы при обычных транспортных перевозках нефти, аварии при транспортировке и добычи нефти, промышленные и бытовые стоки. Наибольшие потери нефти связаны с её транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод — всё это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Современные данные свидетельствуют о том, что ежегодно в Мировой океан поступает от пяти до десяти миллионов тонн нефти, при этом в Чёрном море практически нет такой области, где не ощущалось бы нефтяное загрязнение.

В воде нефтепродукты могут подвергаться одному из следующих процессов: ассимиляции морскими организмами, повторной седиментации, эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению и испарению. Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных углеводородов из водной среды, изучено слабо. Вместе с тем установлено, что именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде.

Общее воздействие нефтепродуктов на морскую среду можно разделить на пять категорий: непосредственное отравление с летальным исходом, серьёзные нарушения физиологической активности, эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродуктами, болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм, а также изменения в биологических особенностях среды обитания. Каждая из категорий непосредственно влияет на изменение экосистемы Мирового океана. Особенно уязвимы морские птицы — ежегодно в Северной Атлантике от нефтяного загрязнения погибает до четырёхсот тысяч птиц.

Таким образом, становится очевидным, что проблемы, возникающие при попадании нефти в гидросферу, нередко значительно шире и имеют более долговременный характер, чем это обычно предполагается. Если принять также во внимание влияние сточных вод, то, очевидно, что район, подвергнутый такой опасности, может превратиться в непригодный для водных организмов любого типа. Компоненты отходов часто точно не известны, так что предсказание последствий сброса — как биохимических, так и биологических — и потенциальной опасности для экологической системы является невозможным.

Часто можно услышать заверения тех, кто не сведущ в вопросах экологии, но всегда настроен оптимистически: не беспокойтесь об этом, море может принять любые отходы. Море может оказаться в состоянии принять их, но сможет ли море справиться с ними — это другой вопрос. Будем надеяться, что приведённое выше высказывание никогда не попадёт в категорию последнего слова при решении этой проблемы.

Список использованной литературы

1. Химия окружающей среды. Перевод с английского языка под редакцией А. Цыганкова. — Москва: Химия, 1982.

2. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. — Ленинград: Гидрометиоиздат, 1981.

3. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. — Ленинград: Гидрометиоиздат, 1991.

4. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х томах. Том 3. Энергетические проблемы человечества. — Москва: Мир, 1995.

5. Шлыгин И.А. и др. Исследование процессов при сбросе отходов в море. — Ленинград: Гидрометиоиздат, 1983.