WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 14 |

Таблица Основные источники поступления нефти в океан (по Сытник, 1987) Источник поступления Объем поступления (Мт год–1) Морской транспорт 1-1,Речной транспорт и приморские города 1,Береговой сток 0,Атмосфера 0,Естественные выходы 0,Добыча на шельфе 0,Всего 5-5,Таблица Поступление нефтяных углеводородов в морскую среду (Мт год-1) (Segar, 1998) Источник Поступление Всего из природных источников 0,Добыча нефти и газа на шельфе 0,Танкерные перевозки 0,Сброс из доков 0,Загрязнение портовых акваторий 0,Топливо и трюмные стоки 0,Аварии танкеров 0,Аварии других судов 0,Атмосфера 0,Городские стоки 0,Переработка 0,Прочие промышленные стоки 0,Городской смыв 0,Речной сток 0,Захоронение в океане 0,Итого 3, Атмосфера 14% Городские стоки Морские 34% операции 12% Добыча нефти 2% Промышленные стоки Прибрежная 10% перегонка 6% Городские смывы Аварии Танкерные 8% Прочее танкеров операции 1% 6% 7% Рис. 39. Антропогенное поступление нефтепродуктов в океаны (по Frid, 2002) Таблица Поступление нефтяных углеводородов в морскую среду (Мт год–1) (Израэль, 1989) Источник загрязнения Возможные пределы Наиболее вероятная оценок оценка Природные Выходы нефти на дне 0,02-2,0 0,Эрозия осадков 0,005-0,5 0,Всего (0,025) – (2,5) (0,25) Антропогенные Добыча нефти на шельфе 0,04-0,06 0,Транспортировка нефти 0,4-1,5 0,Судоходство (за исключением танкеров) 0,01-0,03 0,Аварии судов (за исключением 0,02-0,04 0,танкеров) Танкерные операции Обслуживание танкеров в доках 0,02-0,05 0,Дизельное топливо 0,2-0,6 0,Аварии танкеров 0,3-0,4 0,Всего (0,95)-(2,62) (1,47) Поступление из атмосферы 0,05-0,5 0,Бытовые стоки 0,4-1,5 0,Перегонка нефти 0,06-0,6 0,Неочищенные промышленные воды 0,1-0,3 0,Дождевая вода с городских территорий 0,01-0,2 0,Речной сток 0,01-0,5 0,Захоронение нефтепродуктов в океане 0,005-0,02 0,Всего (0,585)-(3,12) (1,18) Общее поступление 1,7-8,8 3, Состав нефтяных загрязнений Нефти из разных месторождений существенно отличаются по химическому составу (табл. 26). Так, нефти Северного моря относительно светлые, содержат много легких фракций, нефти из Венесуэлы – тяжелые и темные. Естественно, что основные химические элементы нефти – углерод (80-87 %) и водород (10-15 %). Кроме того, в гетероциклических соединениях нефти содержатся также обычные для органических соединений сера (0-10%), кислород (0-5%) и азот (0-1%). Помимо этих элементов, сырая нефть включает целый ряд металлов в следовых количествах – V, Ni, Fe, Al, Na, Ca, Cu, U.

Таблица Среднее содержание основных классов углеводородов и их производных (%) в нефти и бензине из различных месторождений (по Израэль, 1989) Компоненты Сырая Бензин нефть Алифатические или парафиновые (алканы) 15-55 25-Циклопарафиновые (циклоалканы, нафтены) 30-50 5-Ароматические (бензины и полинуклиарные соединения) 5-20 7-Асфальтовые соединения (асфальтены, гетероциклические вещества, 2-15 0,1-0,содержащие кислород, серу и азот) Олефины (алканы или этиленовые соединения) 0 0-Формы нефтяных загрязнений В море нефть встречается в самых разных формах: мономолекулярные пленки, пленки толщиной до нескольких миллиметров, пленки на скалах, нефть в донных осадках, эмульсии «вода в нефти» или «нефть в воде», нефтяные агрегаты.

Сразу же при попадании нефти в морскую среду обычно образуется слик (поверхностная пленка). В первые часы существования нефтяного слика доминируют физико-химические процессы. Затем важнейшее значение приобретает микробная деструкция. В целом судьба нефтяного слика в море характеризуется общей цепью последовательных процессов: испарение, эмульгирование, растворимость, окисление, образование агрегатов, седиментация, биодеградация, включающая микробное разрушение и ассимиляцию.

1 т нефти, растекаясь по поверхности океана пленкой толщиной в 1/16 мкм, занимает площадь 10-12 км2, а 5 т, сброшенных при промывке танков, образуют на поверхности воды покрывало длиной 75 км и шириной 800 м, т.е. нефтяная пленка покрывает площадь около 60 км2.

Континентальные воды От нефтяного загрязнения страдают, естественно, не только морские, но и пресные воды. Сточные воды нефтеперегонных заводов, смена масла в автомобилях, утечки масла из картеров, расплескивание бензина и дизельного топлива в момент заправки автомобилей – все это приводит к загрязнению источников воды и водоносных слоев. При этом загрязняются не только и даже не столько поверхностные, сколько подземные воды.

Поскольку бензин проникает в почву в семь раз быстрее, чем вода, и придает неприятный вкус питьевой воде даже при таких низких концентрациях, как 1 млн-1, подобное загрязнение способно сделать неприемлемой для питья довольно значительное количество подземных вод.

Воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы Мазут, дизельное топливо, керосин (сырая нефть значительно легче подвергается биологической и другой деструкции), покрывая пленкой воду, ухудшают газо- и теплообмен океана и атмосферы, поглощают значительную часть биологически активной компоненты солнечного спектра.

Интенсивность света в воде под слоем разлитой нефти составляет, как правило, только 1 % интенсивности света на поверхности, в лучшем случае 5-10 %. В дневное время слой темноокрашенной нефти лучше поглощает солнечную энергию, что приводит к повышению температуры воды. В свою очередь, в нагретой воде снижается количество растворенного кислорода и увеличивается скорость дыхания растений и животных.

При сильном нефтяном загрязнении наиболее очевидным оказывается ее механическое действие на среду. Так, нефтяная пленка, образовавшаяся в Индийском океане в результате закрытия Суэцкого канала (маршруты всех танкеров с аравийской нефтью шли в этот период через Индийский океан), снизила испарение воды в 3 раза. Это привело к уменьшению облачности над океаном и развитию засушливого климата в прилегающих районах.



Немаловажным фактором является биологическое действие нефтепродуктов: их прямая токсичность для гидробионтов и околоводных организмов.

Береговые сообщества можно расположить по возрастанию чувствительности к нефтяному загрязнению в следующем порядке:

Скалистые берега, каменные платформы, песчаный пляж, галечный пляж, укрытые скалистые берега, укрытые пляжи, марши и мангровые заросли, коралловые рифы.

18.2 ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В настоящее время загрязнение полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) носит глобальный характер. Их присутствие обнаружено во всех элементах природной среды (воздух, почва, вода, биота) от Арктики до Антарктиды.

ПАУ, обладающие выраженными токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами, многочисленны. Их количество достигает 200. Вместе с тем, ПАУ, распространенных повсеместно в биосфере не более нескольких десятков. Это антрацен, флуорантрен, пирен, хризен и некоторые другие.

Наиболее характерным и наиболее распространенным в ряду ПАУ является бенз(а)пирен (БП):

БП хорошо растворим в органических растворителях, тогда как в воде он растворим чрезвычайно мало. Минимальная действующая концентрация бенз(а)пирена мала. БП трансформируется под действием оксигеназ. Продукты трансформации БП являются конечными канцерогенами.

Доля БП в общем количестве наблюдаемых ПАУ невелика (1–20%). Его делают значимым:

• Активная циркуляция в биосфере • Высокая молекулярная устойчивость • Значительная проканцерогенная активность.

С 1977 г. БП на международном уровне считается индикаторным соединением, по содержанию которого оценивается степень загрязненности среды канцерогенными ПАУ.

Источники бенз(а)пирена В формировании природного фона бенз(а)пирена участвуют различные абиотические и биотические источники.

Геологические и астрономические источники. Поскольку ПАУ синтезируются при термических превращениях простых органических структур, БП обнаруживается в:

• материале метеоритов;

• магматических породах;

• гидротермальных образованиях (1-4 мкг кг-1);

• Вулканических пеплах (до 6 мкг кг-1). Глобальный поток вулканического БП достигает 1,2 т год-1(Израэль, 1989).

Абиотический синтез БП возможен при сгорании органических материалов во время природных пожаров. При горении леса, травяного покрова, торфа образуется до 5 т год-1.

Биотический синтез БП обнаружен для целого ряда анаэробных бактерий, способных синтезировать БП из природных липидов в донных отложениях. Показана возможность синтеза БП и хлореллой.

В современных условиях рост концентрации бенз(а)пирена связан с антропогенным происхождением. Главными источниками БП являются: бытовые, промышленные сбросы, смывы, транспорт, аварии, дальний перенос. Антропогенный поток БП составляет примерно 30 т год-1.

Кроме того, важный источник поступления БП в водную среду – транспортировка нефти. При этом в воду попадает около 10 т год-1.

Бенз(а)пирен в воде Наибольшее загрязнение БП характерно для бухт, заливов, замкнутых и полузамкнутых морских бассейнов, подверженных антропогенному воздействию (табл. 26). Самые высокие уровни загрязнения БП в настоящее время отмечены для Северного, Каспийского, Средиземного и Балтийского морей.

Бенз(а)пирен в донных отложениях Поступление ПАУ в морскую среду в количестве, превышающем возможности их растворения, влечет за собой сорбцию этих соединений на частицах взвесей. Взвеси оседают на дно и, следовательно, БП накапливаются в донных осадках. При этом основной зоной накопления ПАУ является слой 1-5 см.

Зачастую ПАУ осадков имеют природное происхождение. В этих случаях они приурочены к тектоническим зонам, участкам глубинного термического воздействия, ареалам рассеяния газо-нефтяных скоплений.

Тем не менее, наиболее высокие концентрации БП обнаруживаются в зонах антропогенного влияния (табл. 27).

Таблица Средние уровни загрязнения морской среды бенз(а)пиреном мкг л–Акватория Вода Придонный Донные слой отложения Чистая 0,025±0,003 0,125±0,003 С интенсивным судоходством 0,052±0,004 - 16,1±1,Прибрежные воды у районов с 0,15±0,01 2,24±0,1 76,8±3,развитой промышленностью Прибрежные воды в районе сброса 0,27±0,07 5,0±0,2 7500±стоков сланцепереработки Прибрежные воды в районе 0,10±0,02 10,6±0,39 8030±нефтедобычи и нефтепереработки Бенз(а)пирен в планктонных организмах ПАУ не только сорбируются на поверхности организмов, но и концентрируются внутриклеточно. Для планктонных организмов характерен высокий уровень накопления ПАУ (табл. 28).

Содержание БП в планктоне может варьировать от нескольких мкг кг-1 до мг кг-сухой массы. Наиболее обычное содержание (2-5) 102 мкг кг-1 сухой массы. Для Берингова моря коэффициенты накопления (отношение концентрации в организмах к концентрации в воде) в планктоне (Сп/Св) колеблются от 1,6 10 до 1,5 104, коэффициенты накопления в нейстоне (Сн/Св) колеблются от 3,5 102 до 3,6 103 (Израэль, 1989).





Бенз(а)пирен в бентосных организмах Поскольку большинству бентосных организмов основой питания служит взвешенное органическое вещество и детрит грунтов, зачастую содержащие ПАУ в концентрациях выше, чем в воде, бентонты часто накапливают БП в значительных концентрациях (табл. 28). Известно накопление ПАУ полихетами, моллюсками, ракообразными, макрофитами.

Таблица Коэффициенты накопления БП в различных объектах экосистемы Балтийского моря (Израэль, 1989) Объекты Коэффициенты Планктон/вода 10-Грунт/вода Бентос/вода 102-Бентос/грунт 10-1- Разложение бенз(а)пирена морскими микроорганизмами Поскольку ПАУ – вещества, встречающиеся в природе, естественно, что существуют микроорганизмы, способные их разрушать. Так, в экспериментах в Северной Атлантике БП-окисляющие бактерии разрушали от 10-67 % внесенного БП. В опытах в Тихом океане была показана способность микрофлоры разрушать 8-30 % внесенного БП. В Беринговом море микроорганизмы разрушали 17-66 % внесенного БП, в Балтийском море – 35-87 %.

На основании экспериментальных данных была построена модель, позволяющая оценить трансформацию БП в Балтийском море (Израэль, 1989). Было показано, что бактерии верхнего слоя воды (0-30 м) за лето способны разложить до 15 т нефти, за зиму – до 0,5 т. Общая масса БП в Балтийском море оценивается в 100 т. Если предположить, что микробное разрушение БП является единственным механизмом его элиминации, то время, которое будет затрачено на разрушение всего имеющегося запаса БП, составит от 5до лет.

Последствия загрязнения бенз(а)пиреном Для БП доказаны токсичность, канцерогенность, мутагенность, тератогенность, действие на репродуктивную способность рыб. Кроме того, как и другие трудноразложимые вещества, БП способен к биоаккумуляции в пищевых цепях и, соответственно, представляет опасность для человека.

19 КОНСЕРВАТИВНЫЕ ТОКСИКАНТЫ В ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ Мы увидели, что вещества природного происхождения, образовавшиеся в результате естественных процессов в прошлом (компоненты нефти) и образующиеся в настоящее время (бенз(а)пирен) вызывают достаточно тяжелые негативные последствия для окружающей среды и, соответственно, человека, когда благодаря хозяйственной деятельности последнего оказываются не тогда, не там, и не в тех количествах как следовало бы.

Среди веществ, поступающих в природные воды, консервативны, т.е. практически не трансформируются биотой, три класса веществ: тяжелые металлы, пестициды и синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), входящие в состав синтетических моющих средств (СМС), или детергентов. Первые – в силу своей химической природы, вторые (в большей) и третьи (в меньшей степени) – в силу чуждости их строения биосфере. Не перерабатываясь организмами, эти вещества, тем не менее, способны накапливаться в их тканях и аккумулироваться в пищевых цепях (рис. 40).

Рис. 40. Миграционные пути консервативных токсикантов в водных экосистемах 19.1 ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД МЕТАЛЛАМИ Металлы принадлежат к числу главных неорганических загрязнителей пресных и морских вод. Это, в основном, соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути.

Острота проблемы загрязнения водной среды токсичными металлами определяется:

• высокой концентрацией соединений тяжелых металлов в прибрежных районах океана и внутренних морях;

• образованием высокотоксичных металлоорганических комплексов, которые как включаются в абиотический компонент экосистемы, так и поглощаются гидробионтами;

• накоплением металлов гидробионтами в дозах, опасных для человека.

Среди загрязняющих веществ по токсикологическим оценкам «стресс-индексов» тяжелые металлы занимают второе место, уступая только пестицидам.

Источники поступления Основные источники поступления токсичных металлов в водную среду – прямое загрязнение и сток с суши. Только воды рек ежегодно привносят в океан свыше 320 Мт железа. Кроме того, важная роль в загрязнении гидросферы металлами принадлежит атмосферному переносу. Главные пути поступления металлов в Мировой океан приведены в таблице 29.

Таблица Естественное и антропогенное загрязнение Мирового океана, т год-Загрязняющее Общий сток Сток с суши Атмосферный вещество Естественный Антропогенный (%) перенос Свинец 1,8·105 2,1·106 92 (1,0-20,0)·105 (2,0-20,0)·Ртуть 3,0·103 7,0·103 70 (5,0-8,0)·103 (2,0-3,0)·Кадмий 1,7·104 1,7·104 50 (1,0-20,0)·103 (5,0-140)·На поверхность Мирового океана ежегодно выпадает по другим оценкам 200 кт свинца и 5 кт ртути. Вклад атмосферных выпадений свинца в его общий поток в Мировой океан в настоящее время уже превышает геохимический вклад этого элемента с речными стоками. Для кадмия поступления в океан за счет атмосферных выпадений и прямого стока с суши близки, а для ртути атмосферный поток составляет около 25% общего поступления в океанскую среду. Сейчас уже признано, что главным источником поступления тяжелых металлов в окружающую среду является не металлургическое производство, а сжигание угля. Ежегодное сжигание 2,4 млрд. т каменного и 0,9 млрд. т бурого угля рассеивает в окружающей среде 200 кт мышьяка и 224 кт урана, а мировое производство этих металлов составляет только 40 и 30 кт соответственно.

Как уже сказано выше, важную роль в загрязнении гидросферы металлами играют сточные воды. В таблице 30 приведено содержание металлов в бытовых и некоторых видах промышленных сточных вод.

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 14 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.