Загрязнение океана. Экологические последствия для человечества

Реферат

по  экологии 

по  теме: «Загрязнение океана. Экологические последствия для человечества» 
 
 

выполнила: Харченко Т.А.

группа  ЗЮР 105-с

    Содержание

    Введение

I. Мировой океан

1. Ресурсы мирового океана

II.Загрязнение мирового океана

1.Нефть и нефтепродукты

2.Пестициды

3.Тяжелые  металлы

4.Сброс  отходов в море с целью захоронения  (дампинг)

5.Тепловое  загрязнение

III. Охрана морей и океанов

Заключение

Список  используемой литературы

Введение

    Мировой океан – кладовая природных ресурсов. Он содержит в себе огромное количество необходимых человечеству ресурсов. От водорослей и моллюсков до нефти и драгоценных камней и металлов.

    Идет  разработка и реализация проектов использования  энергии волн и течений.

    Мировой океан занимает 71% поверхности планеты. Его средняя глубина около 3000 метров, наибольшая 11034 метра.

    Средняя соленость океанической воды составляет 3,5% или 35г/л, в то время, как в пресной  воде содержание соли не превышает 1г/л.

    Мировой океан играет огромную роль в жизни  нашей планеты. Воды океана принимают участие в формировании климата, являются источником атмосферных осадков. Из него поступает большая часть кислорода. Он регулирует содержание в атмосфере углекислоты, потому как способен поглощать ее избыток.

    В глубинах мирового океана накапливается и преобразовывается огромное количество органических и минеральных веществ.

    Геохимические и геологические процессы, которые  протекают в морях, оказывают  сильное воздействие на всю поверхность  планеты.

    Вода  – единственное вещество на Земле, которое существует в природе в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном.

    Ни  для кого не секрет, что проблемой  XXI века является экологический кризис. Столкновение с ним было неизбежно. Как показали исследования, за последние 50 лет планета была загрязнена больше, чем за все время ее существования. Основной удар принял на себя мировой океан. Сейчас он представляет собой основной склад отходов жизнедеятельности планеты.

1. Мировой океан. Ресурсы мирового океана

    Ресурсы мирового океана делятся на три вида:

1. Биологические;
2. Минеральные;
3. Энергетические.

    К биологическим ресурсам относится  флора и фауна. Подводный мир разнообразен и многогранен. Биомасса мирового океана включает в себя более 150 тысяч видов живых организмов. По масштабам значения и использования первое место занимает нектон (моллюски, рыбы, китообразные). Добыча рыбы составляет 85% от общего использования морской биомассы.

    Добыча  донных животных и растений на данный момент развита недостаточно. В основном идет добыча двухстворчатых моллюсков (устрицы, гребешки, мидии). Ракообразные (крабы, лангусты), иглокожие (морские ежи).

    Широко  используются водоросли. Помимо того, что их используют в пищу, из водорослей делают лекарства, клей, изготавливают  бумагу и ткани. Водоросли используются как удобрения и корм для животных.

    Добыча  рыбы, водорослей, моллюсков составляет около 20% потребности человечества в белке животного происхождения. Наиболее продуктивными акваториями  считаются Норвежское, Охотское, Берингово  и Японское моря.

    Минеральные ресурсы, содержащиеся в мировом океане, делятся на те, которые находятся в самой воде, и те, которые добываются с его дна.

    Основным  ресурсом является морская вода, содержащая в себе более 75 химических элементов. К ним относятся хлористый  натрий, магний, кальций, бром и многие другие элементы.

    На  первом месте по добыче стоит поваренная соль. В большинстве районов мира соль добывается путем выпаривания. Ежегодно добывается 6-7 млн. тонн поваренной соли, что составляет 1/3 ее мирового производства.

    В пищевой промышленности используется качественная поваренная соль, содержащая не менее 35% NaCl. Соль с меньшей концентрацией применяется для получения соды, соляной кислоты, едкого натрия и других продуктов. Соль низкого сорта применяется в холодильных установках и различных бытовых нуждах.

    В мировом океане содержится большое  количество магния, который встречается  в виде хлористых и сернокислых  легкорастворимых соединениях. Получают магний путем отделения его от других веществ с помощью электрохимической обработки.

    Первая тонна магния, добытая из морской воды, была получена в Англии в 1916 году. Сейчас доля добычи магния из океана составляет 40% от мирового производства. Магний используется при изготовлении легких сплавов, цемента, а также в других отраслях промышленности.

    Концентрация  калия в морской воде невелика. Поэтому промышленная добыча «морского» калия основывается на обработке  воды химическими реагентами и сильнодействующими кислотами.

    Извлекать калий из морской воды стали во времена первой мировой войны  в Японии и Китае. На сегодняшний сень калий добывают в Атлантическом океане. Калийные соли используются в качестве сырья в промышленности и как удобрения в сельском хозяйстве.

    Бром  – первое вещество, которое стали  добывать из морской воды, потому как  из залежей на суше его извлечь практически невозможно. Добыча брома ведется в морях Атлантического океана.

    Большой интерес представляют собой микроэлементы, растворенные в морской воде. К  ним относятся сера, бор, золото, уран.

    Распространена  добыча песка, гравия, ракушечника со дна океана.

    Соединения  и металлы, извлеченные из вод  мирового океана, вносят существенный вклад в мировое производство.

    Немаловажное  значение приобретает опреснение морской  воды. Обеспечение пресной водой  промышленности, сельского хозяйства, населения не менее важно, чем снабжение топливом и энергией. Рост населения, увеличение орошаемых земель, промышленных потребностей пресной воды превратилось в глобальную проблему дефицита воды.

    На  сегодняшний день решением этой проблемы является использование подземных вод, опреснение океанских вод, получение воды из айсбергов. Сейчас известно около 30 способов опреснения воды и все они связаны с использованием энергии. Из чего следует, что стоимость опресненной воды зависит от стоимости электроэнергии. Хотя в некоторых районах выгоднее опреснять воду, нежели привозить ее издалека. К наиболее крупным производителям пресной воды относятся Кувейт, Саудовская Аравия, Ирак, Иран.

    Значительный  запас пресной воды содержится в  ледниках и айсбергах. Но извлечение ее является довольно проблематичным и дорогостоящим.

    Основой современной мировой энергетики являются тепло- и гидростанции. Несмотря на большое потребление ресурсов, стоимость которых постоянно  растет. Решением этой проблемы стало  развитие атомной энергетики.

    К 90-м годам XX века в мире насчитывалось более четырех сотен действующих атомных электростанций (АЭС). На сегодняшний день АЭС уже не считается дешевой и экологически чистой энергией. Объясняется это тем, что топливом для работы станции служит урановая руда, дорогостоящий и труднодобываемый ресурс.

    В конце XX века началось исследование энергетических ресурсов мирового океана, считающихся возобновляемыми источниками энергии. Океан выполняет функцию аккумулятора и трансформатора солнечной энергии, преобразуя ее в энергию течений, ветров и тепла. Взаимодействие Луны и Солнца образуют энергию приливов.

    Тепловая  энергия

    В конце XIX века была предложена идея использования тепловой энергии, впоследствии подтвердившая свою эффективность. В 70-х годах ряд стран начал проектирование и строительство океанских электростанций (ОТЭС). Ее работа была основана на принципе паровой машины. По оценкам специалистов, в сравнении с традиционными тепловыми и атомными станциями ОТЭС более экономична, загрязнение окружающей среды минимальное.

    Приливная энергия

    Использование приливной энергии началось еще в IX веке для работы мельниц и лесопилок на берегах Северного и Белого морей.

    Дважды  в сутки в одно и то же время  уровень океана то поднимается, то опускается. Обуславливается это гравитационными силами Солнца и Луны, притягивающие к себе массы воды. Изменения уровня моря у берега достигает 13-15 метров. Примером являются берега Северного и Белого морей. 

    Экономически  целесообразным считается строительство  приливных электростанций (ПЭС) в районах, где приливные колебания уровня моря не менее 4 метров. Первая опытно-промышленная ПЭС в нашей стране была построена на побережье Баренцева моря в 1968 году.

    Энергия ветра

    Идея  преобразования энергии ветра в  электрическую возникла в конце IXX века. В 1931 году неподалеку от города Ялты, в Крыму была построена первая ветровая электростанция (ВЭС), мощностью 100 кВт. В то время она являлась крупнейшей в мире.

    В 70-х годах, в период энергетического  кризиса интерес к использованию энергии ветра возрос. Началось проектирование ВЭС для береговой зоны и открытого океана, поскольку над океаном ветры более сильные и постоянные.

    Дания является ведущей страной в области  ветроэнергетики, на ее территории расположено  более 2500 ветровых установок, общей мощностью 200 МВт. На побережье США и Калифорнии, где средняя скорость ветра 13 м/с уже несколько  тысяч установок большой мощности.

    ВЭС различной мощности эксплуатируются  в Швеции, Нидерландах, Китае, России. Также разрабатывается проект прибрежной электростанции, использующей одновременно энергию ветра и прибоя.

    Энергия течений

    Мощные  течения океана являются потенциальным  источником энергии. С помощью современного оборудования стало возможным извлечение энергии течений при скорости потока более 1 м/с. Использование течений Гольфстрим и Куросио, несущих поток воды со скоростью до 2 м/с можно назвать перспективным. Также большой интерес представляют течения в Гибралтарском и Курильском проливах, не смотря на трудности, связанные с созданием энергетических установок больших размеров, которые могут представлять угрозу судоходству.

    Большие усилия ученых и инженеров направлены на разработку эффективных методов  использования ресурсов мирового океана,  при этом  загрязнение окружающей среды свести к минимуму.

2. Загрязнение мирового океана

    На  протяжение нескольких десятилетий  экологи пытаются решить проблему загрязнения  океана. Сложно представить, что при  такой площади океана его можно  настолько загрязнить.

    Загрязнение океана естественным путем (разрушение горных пород, вынос реками органических веществ, вулканического пепла) сбалансировано природой.

    Вследствие  роста численности населения, городов, бытовые отходы поступают в океан  в больших количествах и концентрациях, не успевая разложиться в процессе самоочищения. К тому же, некоторые предприятия сбрасывают в океан вещества, которые вообще не разлагаются в воде. Например: пластмасс, полиэтилен, синтетические ткани.

    Различают несколько видов загрязнения  океана: химическое, биологическое, механическое и физическое.  

1. Нефть и нефтепродукты

    Наиболее  вредным химическим загрязнением  является загрязнение нефтяными  продуктами.

    Загрязнение нефтью – опасный фактор, который  влияет на существование мирового океана в целом. Особую опасность представляет загрязнение высокоширотных вод. Из-за низких температур нефтепродукты практически не разлагаются, чем могут нанести значительный вред окружающей среде Арктики.

    Нефтяными пленками охвачены  гигантские территории Тихого и Атлантического океанов, Желтого  моря, акватория между Гавайскими островами и Сан-Франциско и многие другие. Она снижает проникновение солнечного света в толщу воды, тем самым нарушая обмен энергией между океаном и атмосферой.

    Практически вся территория побережья Италии загрязнена отходами нефтеперерабатывающих заводов и промышленных предприятий.

    Наибольшую  опасность вызывает участок между Эльбой и Темзой. Ежегодно через этот район проходит более полумиллиарда тонн сырой нефти и нефтепродуктов. Почти 50% всех аварий и столкновений судов происходит в этом месте.

    18 марта 1967 года на побережье Корнуолла разбился танкер «Торри Кэньон».

    Для уничтожения нефти, разлившейся  в море, были применены диспергаторы (химические соединения разделяющие  слой нефти на отдельные капли). Авария погубила мелких обитателей побережья, от склеивания перьев погибли тысячи птиц.

    Только, спустя несколько лет фауна начала восстанавливаться. В местах, где  применяли диспергаторы – до восстановления природы прошли десятки лет. На практике оказалось, что противоядие хуже яда.

    Что происходит с нефтью, попавшей в океан, невозможно описать во всех подробностях.

    Если  выброс происходит близ берега, страдает прибрежная флора и фауна. Когда  нефть проливается в открытое море, значительная масса нефти может  вообще исчезнуть, не дойдя до берега. К примеру, в упоминавшейся катастрофе «Торри Кэньон» из 120 тысяч тонн нефти попавшей в море, 70 тысяч тонн поглотили воды, и около 50 – 60 тысяч тонн было уничтожено благодаря быстро принятым мерам.

    У берегов Калифорнии, в проливе  Санта – Барбара долгое время  из трещин в морском дне ежегодно просачивается в море около 3 тысяч  тонн нефти. При этом загрязнения  прибрежной территории не наблюдается. 

    К большому росту танкерного флота  растущее потребление нефтепродуктов. С этим связано увеличение грузоподъемности танкеров, достигающих полумиллиона тонн. Хотя это и считается значительным достижением инженерии, в то же время представляет большую угрозу.

    Ученые  подсчитали, что 200 тысяч тонн нефти  достаточно, для того, чтобы превратить Балтийское море в биологическую пустыню.   

2. Пестициды

    Современное сельское хозяйство немыслимо без  применения пестицидов.

    Пестициды – это группа искусственно созданных  веществ, направленных на борьбу с вредителями  и болезнями растений.

    В течение столетий человечество изобретает различные способы борьбы с вредителями  и сорняками. Разница лишь в том, что если раньше прибегали севообороту, осушению болот, прополке, ловушкам и  сеткам, то сейчас эту проблему решают с помощью пестицидов.

    Пестициды подразделяются на группы:

1. Фунгициды – для борьбы с бактериями и болезнями растений;
2. Инсектициды – для уничтожения вредных насекомых;
3. Гербициды – для борьбы против сорняков.

    Фунгициды – неорганические вещества, в состав которых входит медь, сера или ртуть. Сера стала первым эффективным фунгицидом, используемым до сих пор. В основном для уничтожения мучнистой росы.

    Широкое распространение получили синтетические  органические фунгициды, такие как  дитиокарбаматы, используемые для борьбы с грибками и плесенью.

    Хлорорганические  инсектициды образуются путем хлорирования гетероциклических и ароматических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные.

    Период  полураспада этих веществ может  достигать десятков лет. Они устойчивы  к биодеградации.

    В водной среде встречаться полихлорбифенилы – производные ДДТ без алифатической  части. Их попадание в окружающую среду связано с выбросами  промышленных сточных вод сжиганием  на свалках твердых отходов. Впоследствии они вместе с атмосферными осадками выпадают во всех районах нашей планеты.   

    Гербициды – это химические вещества, применяемые  для уничтожения растительности. По характеру действия они делятся  на:

1. Гербициды сплошного действия – убивающие все виды растений;
2. Гербициды избирательного действия – уничтожающие одни виды растений, не повреждая другие.

    Первый  вид, применяется для уничтожения  растительности на промышленных территориях, аэродромах, железных дорогах и прочих.

    Второй, именуемый еще химической прополкой, применяется для защиты культурных растений от сорняков.

    Существует  более 1000 соединений с гербицидными свойствами. Их изготавливают в виде растворов или порошков, растворимых  в воде. Способ применения – опрыскивание с помощью наземных и воздушных  опрыскивателей.

    Обычно, химические методы борьбы с сорняками применяются в сочетании с агротехническими методами.  

3. Тяжелые металлы

    Тяжелые металлы – это группа химических элементов со свойствами металлов и  значительным атомным весом или  плотностью. В категории тяжелых  металлов учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность.

    Железо, медь, цинк, являясь тяжелыми металлами, участвуют в биологических процессах. С одной стороны, в определенных количествах они необходимы для  функционирования растений, животных и человека. С другой, тяжелые металлы способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний, тем самым оказывая вредное воздействие на организм человека.

    Свинец  и ртуть, не имеют полезных свойств  в биологических процессах, поэтому относятся к группе токсичных металлов.

    Среди загрязняющих веществ тяжелые металлы  и их соединения отличаются высокой  токсичностью, способностью к накоплению в живых организмах.

    Тяжелые металлы широко применяются в  промышленных целях. Поэтому их содержание в промышленных сточных водах, не смотря на очистные сооружения, довольно высоко. Они поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, пылью и дымом предприятий и фабрик.

    Тяжелые металлы попадают в океан не только со сточными водами, но и через атмосферу, с захоронениями отходов в мировом океане.

    Для морских процессов наибольшую опасность  представляют ртуть, свинец и кадмий.

    Примерно  половина годовой добычи ртути попадает в океан. Некоторые бактерии перерабатывают токсичные хлориды ртути в  еще более токсичную метилртуть.

    Соединения  ртути высокотоксичные, особенно для организма человека.

    Свинец, содержится во всех компонентах окружающей среды: в атмосфере, горных породах, почве, живых организмах. Через атмосферу в океан ежегодно поступает 20 – 30 тысяч тонн свинца.

    В организм человека свинец поступает  как с пищей и водой, так  и с кислородом.

    Кадмий  является редким и рассеянным элементом. В окружающую среду поступает  в результате смыва почв, выветривания медных руд.

    В организме человека кадмий содержится в микроскопических дозах. При его накоплении происходит поражение нервной системы, нарушается фосфорно-кальциевый обмен. Отравление может привести к анемии и разрушению костей. 

4. Сброс отходов в море

с целью захоронения (дампинг)

    Многие  государства производят морские захоронения различных отходов. К ним относятся буровой шлак, строительный мусор, взрывчатые и химические вещества, радиоактивные отходы. Поводом к этому послужила способность океана переработать большие количества органических и неорганических веществ без особого ущерба для себя.

    Дампинг рассматривают как вынужденную  меру. При сбросе отходов, загрязняющие частицы меняют качество воды, увеличивается мутность воды.

    В случае образования пленок на поверхности  воды, нарушается газообмен между водой и воздушным пространством. Загрязняющие вещества могут накапливаться в организмах рыб и тем самым оказывать токсическое воздействие на них. У моллюсков и ракообразных наблюдается замедление роста, изменяется их видовой состав.

    С началом активного развития атомной энергетики ряд стран начал сброс радиоактивных отходов в море с целью захоронения.

    Захоронения РАО в открытых морях регулируется Лондонской конвенцией. Советский Союз присоединился к конвенции в 1975 году.

    С 29 января 1976 года конвенция вступила в силу для СССР. Но, не смотря на это, все равно встречались единичные случаи затопления радиоактивных веществ.

    Начиная с 1959 года, Северный флот регулярно  производил захоронения радиоактивных  отходов в Баренцевом и Карском  морях. По последним данным суммарная активность всех радиоактивных веществ, находящихся в этих морях составляет 38450 Тбк.

    Для определения допустимого объема сбросов в море, следует проводить  расчеты всех опасных элементов, входящих в их состав.  

    Тепловое  загрязнение

    Резкое повышение температуры воды опасно для жизни водных обитателей. Для каждого вида существует оптимальная температурная среда.

    Способность живых организмов к адаптации  не имеет определенных пределов.

    В естественных условиях при постепенном  понижении или повышении температуры водные организмы поэтапно приспосабливаются к этим изменениям.

    В результате сброса в водоем горячих  стоков с промышленных предприятий, температура воды резко поднимается. Времени для акклиматизации не достаточно, поэтому организмы получают тепловой шок и погибают.

    Тепловой  шок – это крайний результат  теплового загрязнения.

    Сброс нагретых сточных вод может стать  причиной изменения процессов обмена веществ.

    Закон Ван Хоффа гласит, что скорость химической реакции удваивается  с увеличением температуры на каждые 10 градусов по Цельсию.

    Температура тела хладнокровных существ зависит  от температуры окружающей водной среды. Поэтому при повышении температуры  воды у них возрастает скорость обмена веществ, что приводит к увеличению потребления кислорода. Но, в то же время, при повышении температуры воды, содержание в ней кислорода уменьшается. Недостача кислорода вызывает физиологический стресс и впоследствии, смерть.

    Искусственный подогрев воды изменяет поведение рыб, может вызвать несвоевременный нерест, нарушая их миграцию.

    Повышение температуры воды может изменить структуру подводной растительности.

    Помимо  этого, электростанции могут оказывать  физическое влияние на морских обитателей. Используемая для охлаждения, соленая  вода приводит к коррозии на металлических поверхностях, высвобождая ионы металлов. Моллюски накапливают их в таких консистенциях , что становятся опасными при использовании их пищу.