Министерство  образования Российской Федерации

Волгоградский Государственный Технический Университет

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО  ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 
 

КАФЕДРА «Физика»

Семестровая работа

По дисциплине «Экология»

    на  тему: «Загрязнение мирового океана» 
 
 

ВЫПОЛНИЛА:

Студентка II курса,

группы  КВТ – 092

Мангушева К. В. 

ПРОВЕРИЛ:

Иозус А. П 
 
 
 
 
 
 
 
 

2010г. 

Загрязнение мирового океана

Нашу планету  вполне можно было бы назвать, Океанией, так как площадь, занимаемая водой, в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти 3/4 поверхности земного шара слоем  толщиной около 4000 м, составляя 97 % гидросферы, тогда как воды суши содержат всего  лишь 1 %, а в ледниках сковано только 2 %. Мировой океан, являясь совокупностью  всех морей и океанов Земли, оказывает  огромное влияние на жизнедеятельность  планеты. Огромная масса вод океана формирует климат планеты, служит источником атмосферных осадков. Из него поступает  более половины кислорода, и он же регулирует содержание углекислоты  в атмосфере, так как способен поглощать ее избыток. На дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и  органических веществ, поэтому геологические  и геохимические процессы, протекающие  в океанах и морях, оказывают  очень сильное влияние на всю  земную кору. Именно Океан стал колыбелью  жизни на Земле; сейчас в нём обитает  около четырёх пятых всех живых  существ планеты.

Судя по фотографиям, сделанным из космоса, нашей планете  больше подошло бы название “Океан”. Выше уже было сказано, что 70,8 % всей поверхности Земли покрыто водой. Как известно на Земле 3 основных океана - Тихий, Атлантический и Индийский, но антарктические и арктические  воды тоже считаются океанами. Причём Тихий океан по своей площади  превосходит все материки вместе взятые. Эти 5 океанов представляют собой не обособленные водные бассейны, а единый океанический массив с условными  границами. Русский географ и  океанограф Юрий Михайлович Шакальский назвал всю непрерывную оболочку Земли - Мировым океаном. Это современное  определение. Но, кроме того, что  когда-то все материки поднялись  из воды, в ту географическую эпоху, когда все континенты уже, в основном, сложились и имели очертания, близкие к современным, Мировой  океан овладел почти всей поверхностью Земли. Это был Вселенский потоп. Свидетельства о его подлинности  не только геологические и библейские. До нас дошли письменные источники - шумерские таблички, расшифровки  записей жрецов Древнего Египта. Вся  поверхность Земли, за исключением  некоторых горных вершин, была покрыта  водой. В Европейской части нашего материка водяной покров достигал двух метров, а на территории современного Китая - около 70 - 80 см.

Ресурсы мирового океана.

В наше время, «эпоху глобальных проблем», Мировой океан  играет всё большую роль в жизни  человечества. Являясь огромной кладовой минеральных, энергетических, растительных и животных богатств, которые - при  рациональном их потреблении и искусственном  воспроизводстве - могут считаться  практически неисчерпаемыми, Океан  способен решить одни из самых остро  стоящих задач: необходимость обеспечения  быстро растущего населения продуктами питания и сырьём для развивающейся  промышленности, опасность энергетического  кризиса, недостаток пресной воды.

Основной ресурс Мирового океана – морская вода. Она содержит 75 химических элементов, среди которых такие важные как  уран, калий, бром, магний. И хотя основной продукт морской воды всё ещё  поваренная соль - 33 % от мировой добычи, но уже добываются магний и бром, давно запатентованы методы получения  целого ряда металлов, среди них  и необходимые промышленности медь и серебро, запасы которых неуклонно  истощаются, когда как в океанских  водах их содержится до полмиллиарда тонн. В связи с развитием ядерной  энергетики существуют неплохие перспективы  для добычи урана и дейтерия из вод Мирового океана, тем более  что запасы урановых руд на земле  уменьшаются, а в Океане его 10 миллиардов тонн, дейтерий вообще практически  неисчерпаем - на каждые 5000 атомов обычного водорода приходится один атом тяжелого. Помимо выделения химических элементов морская вода может быть использована для получения необходимой человеку пресной воды. Сейчас имеется в наличии много промышленных методов опреснения: применяются химические реакции, при которых примеси удаляются из воды; солёную воду пропускают через специальные фильтры; наконец, производится обычное кипячение. Но опреснение не единственная возможность получения пригодной для питья воды. Существуют донные источники, которые всё чаще обнаруживаются на континентальном шельфе, то есть в областях материковой отмели, прилегающей к берегам суши и имеющее одинаковое с ней геологическое строение. Один из таких источников, расположенный у берегов Франции - в Нормандии, дает такое количество воды, что его называют подземной рекой.

Минеральные ресурсы  Мирового океана представлены не только морской водой, но и тем, что «под водой». Недра океана, его дно  богаты залежами полезных ископаемых. На континентальном шельфе находятся  прибрежные россыпные месторождения  – золото, платина; встречаются и  драгоценные камни – рубины, алмазы, сапфиры, изумруды. Например, вблизи Намибии  идут подводные разработки алмазного  гравия уже с 1962 года. На шельфе и  частично материковом склоне Океана расположены большие месторождения  фосфоритов, которые можно использовать в качестве удобрений, причём запасов  хватит на ближайшие несколько сот  лет. Самый же интересный вид минерального сырья Мирового океана - это знаменитые железомарганцевые конкреции, которыми покрыты громадные по площади  подводные равнины. Конкреции представляют собой своеобразный «коктейль» из металлов: туда входят медь, кобальт, никель, титан, ванадий, но, конечно же, больше всего  железа и марганца. Места их расположения общеизвестны, но результаты промышленной разработки пока ещё очень скромны. Зато полным ходом идёт разведка и  добыча океанской нефти и газа на прибрежном шельфе, доля морской  добычи приближается к 1/3 мировой добычи этих энергоносителей. В особо крупных  размерах идёт разработка месторождений  в Персидском, Венесуэльском, Мексиканском заливе, в Северном море; нефтяные платформы  протянулись у берегов Калифорнии, Индонезии, в Средиземном и Каспийском морях. Мексиканский залив к тому же знаменит открытым во время разведки нефти месторождением серы, которая  вытапливается со дна с помощью  перегретой воды. Другой, пока ещё нетронутой кладовой океана являются глубинные  расщелины, где образуется новое  дно. Так, например, горячие (более 60 градусов) и тяжелые рассолы Красноморской  впадины содержат огромные запасы серебра, олова, меди, железа и других металлов. Всё более и более важное значение принимает добыча материалов на мелководье. Вокруг Японии, к примеру, отсасывают по трубам подводные железосодержащие пески, страна добывает из морских шахт около 20 % угля - над залежами породы сооружают искусственный остров и бурят ствол, вскрывающий угольные пласты.

Многие природные  процессы, происходящие в Мировом  океане, - движение, температурный режим  вод - являются неистощимыми энергетическими  ресурсами. Например, суммарная мощность приливной энергии Океана оценивается  от 1 до 6 миллиардов кВт•ч. Это свойство приливов и отливов использовалось во Франции в средние века: в XII веке строились мельницы, колёса которых  приводились в движение приливной  волной. В наши дни во Франции  существуют современные электростанции, использующие тот же принцип работы: вращение турбин при приливе происходит в одну сторону, а при отливе - в другую. Главное богатство Мирового океана - это его биологические  ресурсы (рыба, зоол.- и фитопланктон и другие). Биомасса Океана насчитывает 150 тыс. видов животных и 10 тыс. водорослей, а её общий объём оценивается  в 35 миллиардов тонн, чего вполне может  хватить, чтобы прокормить 30 миллиардов! человек. Вылавливая ежегодно 85-90 миллионов  тонн рыбы, на неё приходится 85 % от используемой морской продукции, моллюсков, водорослей, человечество обеспечивает около 20% своих  потребностей в белках животного  происхождения. Живой мир Океана - это огромные пищевые ресурсы, которые могут быть неистощимыми при правильном и бережном их использовании. Максимальный вылов рыбы не должен превышать 150-180 миллионов тонн в год: превзойти этот предел очень опасно, так как произойдут невосполнимые потери. Многие сорта рыб, китов, ластоногих вследствие неумеренной охоты почти исчезли из океанских вод, и неизвестно, восстановится ли когда-нибудь их поголовье. Но население Земли растёт бурными темпами, всё больше нуждаясь в морской продукции. Существует несколько путей поднятия её продуктивности. Первый - изымать из океана не только рыбу, но и зоопланктон, часть которого - антарктический криль - уже пошла в пищу. Можно без всякого ущерба для Океана вылавливать его в гораздо больших количествах, чем вся добываемая в настоящее время рыба. Второй путь - использование биологических ресурсов открытого Океана. Биологическая продуктивность Океана особенно велика в области подъёма глубинных вод. Один из таких апвеллингов, расположенный у побережья Перу, даёт 15 % мировой добычи рыбы, хотя площадь его составляет не более двух сотых процента от всей поверхности Мирового океана. Наконец, третий путь - культурное разведение живых организмов, в основном в прибрежных зонах. Все эти три способа успешно опробованы во многих странах мира, но локально, поэтому продолжается губительный по своим объёмам вылов рыбы. В конце ХХ века наиболее продуктивными акваториями считаются Норвежское, Берингово, Охотское, Японское моря.

Океан, будучи кладовой разнообразнейших ресурсов, также является бесплатной и удобной дорогой, которая  связывает удаленные друг от друга  континенты и острова. Морской транспорт  обеспечивает почти 80% перевозок между  странами, служа развивающемуся мировому производству и обмену. Мировой океан  может служить переработчиком отходов. Благодаря химическому и физическому  воздействию своих вод и биологическому влиянию живых организмов, он рассеивает и очищает основную часть поступающих  в него отходов, сохраняя относительное  равновесие экосистем Земли. В течение 3000 лет в результате круговорота  воды в природе вся вода Мирового океана обновляется.

Загрязнение мирового океана.

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и  обладающую слабой флуоресценцией. Нефть  состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а).Парафины (алкены). (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и  разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б). Циклопарафины. (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические  соединения с 5-6 атомами углерода в  кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические  и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы  и плохо поддаются биоразложению.

в).Ароматические  углеводороды. (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие  соединения с молекулой в виде одинарного кольца ( бензол, толуол, ксилол) , затем бициклические ( нафталин) , полициклические ( пирон).

г). Олефины (алкены). (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним  или двумя атомами водорода у  каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную  цепь.

Нефть и нефтепродукты  являются наиболее распространенными  загрязняющими веществами в Мировом  океане. К началу 80-ых годов в океан  ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны  с ее транспортировкой из районов  добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и  балластных вод, - все это обуславливает  присутствие постоянных полей загрязнения  на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в  морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная  с 1964 года, пробурено около 2000 скважин  в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают  в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми  стоками. Объем загрязнений из этого  источника составляет 2,0 млн. т. /год . Со стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в  морскую среду, нефть сначала  растекается в виде пленки, образуя  слои различной мощности.

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность  проникновения в воду света. Пропускание  света тонкими пленками сырой  нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм 0полностью  полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть  образует эмульсию двух типов: прямую нефть в воде и обратную вода в  нефти. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться  на берег и оседать на дно.

Пестициды

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями  и болезнями растений. Пестициды  делятся на следующие группы:

- инсектициды  для борьбы с вредными насекомыми,

- фунгициды и  бактерициды - для борьбы с  бактериальными болезнями растений,

- гербициды против  сорных растений.

Установлено, что  пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже  стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время  более 5 млн. т. пестицидов поступает  на мировой рынок. Около 1, 5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем  золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются  представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты.

Хлорорганические  инсектициды получают путем хлорирования ароматических и гетероциклических  жидких углеводородов. К ним относятся  ДДТ и его производные, в молекулах  которых устойчивость алифатических  и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к  биодеградации. В водной среде часто  встречаются полихлорбифенилы - производные  ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 0лет использовано более 1, 2 млн. т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы ( ПХБ) попадают в окружающую среду в  результате сбросов промышленных сточных  вод и сжигания твердых отходах  на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с  атмосферными осадками выпадают во все  районах земного шара. Так в  пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0, 03 - 1, 2 кг. /л.