Основи екології - Олійник Я.Б. - 5.5.1. Забруднення Світового океану

У результаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно (забруднення). Проблема нестачі води в густозаселених регіонах Землі пов'язана із тотальним забрудненням вод річок та озер внаслідок господарської діяльності людини. Брудна вода стає непридатною для пиття, використання у побуті, зрошення сільськогосподарських земель та використання у промисловості. Процес забруднення вод особливо інтенсивно розвивається в останні 20-30 років, до цього проблеми забруднення мали здебільшого локальний характер.

Саме поняття "забруднення" має багато аспектів. У загальному вигляді його можна визначити як внесення людиною прямо або опосередковано у водне середовище речовин та енергії, що викликає шкідливі наслідки: шкоду для живих ресурсів, небезпеку для здоров'я людей, ускладнення морської діяльності, включаючи рибальство, погіршення якості води та зменшення її корисних властивостей. Це визначення охоплює теплове забруднення, забруднення токсичними речовинами, патогенними мікроорганізмами, твердими відходами, завислими речовинами, біогенними сполуками та ін. З погляду господарського використання водні об'єкти вважаються забрудненими, якщо вони стали частково або повністю непридатними хоча б для одного з видів водокористування.

Для водного середовища джерелом забруднення вважається джерело, яке вносить в океани і моря забруднювальні речовини, мікроорганізми або тепло. Забруднювальною речовиною називається речовина, яка викликає порушення норми якості води. До джерел забруднення належать підприємства нафтовидобувної та нафтопереробної промисловості, відходи морського транспорту, промислові та господарсько-побутові стічні води, сільськогосподарське виробництво. У водне середовище забруднювальні речовини можуть проникати водним, підземним та повітряним (еоловим) шляхами.

Забруднення водного середовища поділяють на хімічне, фізичне, біологічне і теплове. Хімічне забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги тощо) та органічної (нафта і нафтопродукти, органічні сполуки, мийні засоби, пестициди тощо) природи. Більшість із них є отруйними для мешканців водойм; ці домішки поглинаються живими організмами і накопичуються в них. Кількість хімічних забруднювачів води увесь час зростає. їхня дія, як правило, виявляється у наступних поколіннях організмів у вигляді появи шкідливих мутацій та різноманітних генетичних розладів.

Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту (прогресуюче збільшення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці трофічного ланцюга). Так, у фітопланктоні концентрація шкідливої сполуки часто виявляється у десятки разів вищою, ніж у воді, у зоопланктоні (личинки, дрібні рачки тощо) - у десятки разів вищою, ніж у фітопланктоні, а у рибі, яка харчується зоопланктоном, - ще у десятки разів вищою. А в організмі хижих риб (таких, як щука чи судак) концентрація отрути збільшується ще у десять разів, отже, буде у десять тисяч разів вищою, ніж у воді.

До основних джерел забруднення води належать хімічні, нафтопереробні і целюлозно-паперові комбінати, великі тваринницькі комплекси, гірничорудна промисловість. Особливе місце серед забруднювачів посідають синтетичні мийні засоби. Вони надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками. Забруднення води речовинами, що містять фосфор, сприяє бурхливому розмноженню синьо-зелених водоростей і "цвітінню" водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді вмісту кисню, замором риби, загибеллю інших водяних тварин.

Фізичне забруднення пов'язане зі зміною фізичних показників якості води - прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинних домішок, радіоактивних речовин, запаху, смаку, забарвлення, електропровідності тощо. Так, тверді частки різко знижують прозорість води, пригнічують процеси фотосинтезу водних рослин, погіршують смакові якості води тощо. Фізичне забруднення води відбувається внаслідок накопичення у ній нерозчинних домішок (піску, глини, мулу) в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів); надходження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості; потрапляння пилу, що переноситься вітром за сухої погоди, тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують розвиток водних рослин, забивають зябра риб та інших водних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатною для споживання.

Біологічне забруднення водойм полягає у надходженні до них зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор грибів, яєць гельмінтів тощо, багато з яких є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки (особливо, якщо вони не очищені або очищені недостатньо), а також стічні води цукрових заводів, м'ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір, деревообробних комбінатів. Особливо небезпечне біологічне забруднення водойм у місцях масового відпочинку людей (курортні зони та узбережжя морів). Наприклад, через поганий стан каналізаційних систем та очисних споруд останніми роками нерідко закривалися пляжі в Одесі, Маріуполі та інших містах на узбережжі Чорного й Азовського морів, оскільки у морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит та ін.

Біологічне забруднення передбачає зміну біологічних показників - наявності водних організмів, які мешкають на поверхні води (планктон), у її товщі (нектон) або на дні водойм чи на поверхні підводних предметів (бентос). Біологічні процеси відіграють величезну роль в очищенні води, особливо при органічному забрудненні. Наприклад, деякі мікроорганізми повністю руйнують нафту до СО2 і Н20, а двостулкові молюски в процесі живлення профільтровують за добу до 70 л води.

Теплове забруднення води відбувається внаслідок спускання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних об'єктів. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм та шкідливо впливає на їхніх мешканців. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до температури 26-ЗО °С, пригнічує гідробіонтів, а якщо температура піднімається до 36 °С, то риба гине. Найбільшу кількість теплої води скидають у водойми атомні електростанції.

Серед найбільш поширених і токсичних забруднювачів - важкі метали (ртуть, свинець, кадмій, цинк, мідь та ін.), які застосовуються в різних промислових виробництвах і надходять у водні об'єкти зі стічними водами і з атмосфери. Близько половини річного виробництва ртуті різними шляхами потрапляє в океан (9-10 тис. т), з них близько 3 тис. т - через атмосферу.

Хлоровані вуглеводні та фосфорорганічні сполуки становлять велику групу штучно створених речовин, які застосовуються у промисловості й сільському господарстві для боротьби зі шкідниками рослин і тварин. Детергенти - синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР) - входять до складу різноманітних мийних засобів, широко застосовуються у промисловості та побуті і є обов'язковим складником стічних вод, які потрапляють у водне середовище. Майже всі ці речовини токсичні та здатні концентруватися в живих організмах.

До найшкідливіших забруднювачів Світового океану належать нафта і нафтопродукти. Щорічно їх потрапляє сюди 5-10 млн т, здебільшого в результаті втрат під час добування нафти з морських родовищ, аварій танкерів, берегового стоку тощо. Так, унаслідок аварії танкера "Екссонвалдіз", що сталася у 1990 р. поблизу узбережжя Аляски, в море потрапило 40 тис. т нафти. Величезні нафтові плями рознеслися морськими течіями й вітром далеко від місця аварії, забруднивши великі ділянки узбережжя, материка та островів і спричинивши загибель тисяч тюленів, морських птахів, риби тощо. У 1991 р. під час війни між Кувейтом та Іраком (відомої як операція "Буря в пустелі") нафта, що вилилася з підірваних танкерів і нафтопроводів, покрила 1550 км2 поверхні Перської затоки та 450 км берегової смути, внаслідок чого загинуло багато морських черепах, птахів, крабів та інших тварин.

20 квітня 2010 р. в Мексиканській затоці стався вибух на нафтовій вишці, що спровокував найбільшу екологічну катастрофу в історії США. Згідно з оцінками науковців, в океан вилилося від 2 до майже 4 млн л нафти, було забруднено понад 1000 км узбережжя штатів Луїзіана, Міссісіпі, Алабама та Флорида. Більше тисячі видів птахів, морських тварин та риб загинули. Пошкодження екосистеми спричинили підвищення рівня смертності дельфінів і випадків передчасних пологів та смертності у тварин.

Нафтова плівка на поверхні моря пригнічує життєдіяльність морського фітопланктону - одного з головних постачальників кисню в атмосферу - порушує тепло- і вологообмін між океаном і атмосферою, губить мальків риб та інші морські організми. Згустки мазуту, осідаючи на дно, вбивають донні мікроорганізми, які беруть участь у процесі самоочищення води. Внаслідок гниття донних осадів, забруднених органічними речовинами, виділяються шкідливі сполуки, зокрема сірководень, що отруює всю воду у водоймі. Більш як половину біологічної піраміди, яку вінчає людина, становлять морські організми. Якщо вони загинуть, піраміда впаде, зникне основа життя на суші й у повітрі. Наземне життя дедалі більше залежить від життя в океані: "мертвий океан - мертва планета" (Тур Хеєрдал).

Крім того, нафта є ще й найстійкішим забруднювачем океанічних вод. Відомо, що 1 т нафти при розтіканні утворює на поверхні пляму площею 12 км2. В океан щорічно надходить така кількість нафтових вуглеводнів, яка становить 0,25 % світового видобутку нафти за рік. Найбільші втрати нафти пов'язані з її транспортуванням з районів видобутку, бурінням та скиданням у резервуари. Забруднює також винесення в океан материкових вод, які містять нафтопродукти у відходах промисловості та судноплавства. Отже, найбільш негативними наслідками нафтового забруднення вод Світового океану є такі:

- порушення обміну в системі "океан - атмосфера";

- загибель насамперед ікри, мальків, молоді риб;

- накопичення канцерогенів у ланцюгах живлення, у кінцевому результаті - отруєння людини;

- порушення процесу фотосинтезу, що призводить до зниження первинної біопродуктивності на 10 %;

- зміна структури популяцій морських організмів, зменшення біорізноманіття та зниження стабільності екосистем;

- зниження товарної якості риби внаслідок живлення насиченим нафтою планктоном;

- масова загибель водної та донної фауни і флори (особливо птахів) через катастрофічні розливи нафти у прибережних районах.

Моря й океани забруднюються також твердими відходами - промисловими і побутовими. їх у Світовому океані нагромадилося вже понад 20 млн т. Більшість із них містять сполуки важких металів та інші шкідливі речовини, які згубно діють на морську біоту. Крім цього, у Світовий океан потрапляє (і вже потрапило) дуже багато радіоактивних речовин унаслідок випробувань атомної зброї, роботи атомних реакторів військових підводних човнів і криголамів, скидання контейнерів з відходами атомних електростанцій тощо. Загальне радіоактивне забруднення Світового океану з вини людини сьогодні вже перевищило забруднення внаслідок Чорнобильської аварії майже у 300 разів!

Найсильнішого забруднення зазнає мілководна зона Світового океану. Шельф океану - це район, де багато морських організмів проводить більшу частину свого життя; до того ж саме тут люди рибалять і відпочивають. Глобальні кліматичні зміни, зокрема потепління морських вод, спричиняють негативні процеси в морських екосистемах. Восени 2002 р. у центральній частині Японського моря виявлено медуз-мутантів незвичайних розмірів. Одна з найбільших медуз була діаметром 3 м і масою понад 150 кг. Екземпляри близько 1 м у діаметрі тисячами потрапляють у рибальські сітки. Тому проблема захисту Світового океану нині стала однією з найактуальніших, вона стосується всіх країн, навіть тих, які не мають безпосереднього виходу до океану.

Усі природні водойми здатні самоочищатися. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші природні процеси, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і поверненню води до її первісного стану. Однак здатність водойм до самоочищення має свої межі. Сьогодні у водойми надходить така величезна кількість стічних вод, настільки забруднених різними токсичними для їхніх мешканців речовинами, що багато водойм почали деградувати. Тому людство мусить негайно вжити спеціальних заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до такого стану, за якого вони стали б придатними для використання. Середня здатність природних водойм до самоочищення (періодичність природного очищення) має такий вигляд:

- Світовий океан - 2500 років;

- підземні води - 1400 років;

- полярні льодовики - 9700 років;

- гірські льодовики - 1600 років;

- підземний лід районів вічної мерзлоти - 10 000 років;

- ґрунтова волога - 1 рік;

- води озер - 17 років;

- води боліт - 5 років;

- води в руслах річок - 16 днів;

- волога в атмосфері - 8-10 днів;

- вода в живих організмах - кілька годин.