Охрана морских вод

3.2. Охрана морских вод

3.2.1. Самоочищение морей и океанов

Самоочищение морей и океанов - сложный процесс, при котором происходит разрушение компонентов загрязнения и включения их в общий круговорот веществ. Способность моря перерабатывать углеводороды и другие виды загрязнения небезгранична. В настоящее время многие акватории уже утратили способность к самоочищению. Некоторые заливы и бухты нефть, в больших количествах скопившаяся в донных отложениях, превратила практически в мертвые зоны.

Существует прямая зависимость между численностью нефтеокисляющих микроорганизмов и интенсивностью нефтяного загрязнения морской воды. Самое большое число микроорганизмов выделялось в районах нефтяного загрязнения, при этом количество бактерий, растущих на нефти, доходит до миллиона на 1л. морской воды[5]. Наряду с численностью микроорганизмов в местах постоянного нефтяного загрязнения растет и видовое разнообразие. Это, по всей видимости, можно объяснить большой сложностью химического состава нефти, различные компоненты которой могут потребляться только определенными видами микроорганизмов. Связь между численностью и видовым разнообразием микроорганизмов, с одной стороны, и интенсивностью нефтяного загрязнения, с другой - дает основания рассматривать нефтеокисляющие микроорганизмы как индикаторы нефтяного загрязнения.
Микроорганизмы моря функционируют в составе сложного микробиоценоза, который реагирует на чужеродные вещества как на единое целое. Не многие виды организмов способны полностью разложить нефть. Такие формы выделяются из воды редко, и процесс деградации нефти не бывает интенсивным. Смешанное бактериальное «население» более эффективно разрушает нефть и отдельные углеводороды.

К морским организмам, которые участвуют в процессах самоочищения, относятся моллюски. Различают две группы моллюсков. В первую входят мидии, устрицы, гребешок и некоторые другие. Их ротовое отверстие состоит из двух трубочек (сифонов). Через один сифон всасывается морская вода со всеми взвешенными в ней частицами, которые оседают в специальном аппарате моллюска, а через другой очищенная морская вода поступает обратно в море. Все съедобные частицы усваиваются, а непереваренные крупными комочками выбрасываются наружу. Плотное население мидий на площади 1кв. м. Фильтрует за сутки до 200м. куб. воды. Мидии - один из самых распространенных морских водных организмов. Крупный моллюск может пропустить через себя до 70л. воды в сутки и таким образом очистить ее от возможных механических примесей и некоторых органических соединений.

Подсчитано, что только в северо-западной части Черного моря мидии профильтровывают за сутки более 100км куб воды. Подобно мидии, питаются и другие морские животные - мшанки, губки, асцидии. У моллюсков второй группы раковина или закрученная, овально-конической формы (рапаны, литорины), или напоминает колпачок (морское блюдечко). Ползая по камням, сваям, причалам, растениям, днищам судов, они ежедневно прочищают огромные заросшие поверхности.

Морские организмы (их поведение и состояние) являются индикаторами нефтяных загрязнений, т.е. они как бы осуществляют биологическое наблюдение за окружающей средой. Однако морские организмы не только пассивные регистраторы, но и непосредственные участники процесса естественного самоочищения среды. Известны около 70 родов микроорганизмов, включая бактерии, грибы, дрожжи, которые способны вступать в единоборство с нефтью. Им принадлежит важнейшая роль разложения нефти и углеводородов в море.

Не менее значительная роль микроорганизмов в борьбе с пестицидами: накапливая в себе вредные продукты, бактерии сигнализируют о загрязнении морской среды. Вот почему так важно выяснить как можно больше таких организмов-индикаторов, получить предельно подробную информацию об их поведении в тех или иных условиях, об их состоянии в зависимости условий окружающей среды. Как выяснилось в последнее время, наиболее действенные в переработке пестицидов макрофиты - водоросли, растущие на небольших глубинах и у берега.

В Мировом океане биота еще практически не нарушена: при внешних воздействиях, выводящих систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабевает.

3.2.2. Охрана морей и океанов от загрязнения

Охрана морей и океанов должна проводиться не только физически, проводя различные исследования по очищению воды и внедрения новых методов и способов очистки, но должна основываться и на законодательствах и правовых документах, определяющих обязанности людей охранять морскую среду.

В 1954г. в Лондоне прошла международная конференция, ставившая целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. Впервые в истории человечества был принят международный правовой документ, определяющий обязанность государств охранять морскую среду. Международная конвенция 1954г. по предотвращению загрязнения моря нефтью была зарегистрирована ООН[24].

Дальнейшая забота об охране Мирового океана нашла выражение в четырех конвенциях, принятых на 1-й Международной конференции ООН по морскому праву в Женеве в 1958г.: об открытом море; о территориальном море и прилежащей зоне; о континентальном шельфе; о рыболовстве и охране живых ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы морского права.

Под открытым морем подразумеваются все части моря, не входящие ни в территориальные моря, ни во внутренние воды любого государства. Женевская конвенция об открытом море с целью предотвращения загрязнения морской среды и нанесения ей ущерба обязывает каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять море нефтью, радиоактивными отходами и другими веществами.

Международные конвенции сыграли определенную роль в предотвращении загрязнения морской среды, но в тоже время выявила и слабые места. В 1973г. в Лондоне была созвана Международная конференция по предотвращению загрязнения моря. Конференция приняла Международную конвенцию по предотвращению загрязнения моря с судов. Конвенция 1973 г. предусматривает меры, предупреждающие загрязнение морей не только нефтью, но и другими вредными жидкими веществами, а также отходами (сточные воды, мусор судов и т.п.). Согласно Конвенции, каждое судно должно иметь сертификат - свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном состоянии и не загрязняют море. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе судна в порт. Конвенция устанавливает жесткие нормы содержания нефти в сбрасываемой танкерами воде. Суда водоизмещением более 70 тыс. т должны располагать емкостями приема чистого балласта - в такие отсеки нефть грузить запрещается. В особых районах полностью запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров и сухогрузных судов водоизмещением свыше 400 т. Все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Все транспортные суда оснащаются сепарационными устройствами для очистки сливных вод, а танкеры - устройствами, позволяющими осуществлять мойку танкеров без слива нефтяных остатков в море. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки.

Береговые очистные сооружения, куда поступает отработанная вода с судов, не только очищают от загрязнения, но и регенерируют тысячи тон нефти. На судах помещаются установки для уничтожения шламов машинных отделений, отходов и мусора, опорожняемых в плавучие и береговые приемные устройства.

Институт океанологии РАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию и обеспечивающий абсолютную чистоту танкеров после промывки. Добавка к промывной воде смеси нескольких поверхностно-активных веществ позволяет осуществить на самом танкере с помощью несложной установки очистку без сброса с судна загрязненной воды или остатков нефти с регенерацией ее для дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т нефти. Танкерные емкости очищаются так, что в них после нефти можно перевозить даже пищевые продукты[22].

При отсутствии такой установки промывку на танкере можно осуществлять с помощью очистной станции, которая производит механизированную мойку емкостей из-под нефтепродуктов всех сортов по замкнутому контуру с помощью подогретого до 70-80°С раствора. Очистная станция также отделяет нефтепродукты от принимаемых с судов сточно-балластных вод, очищает от механических примесей и обезвоживает остатки нефти, отмывает от нефтепродуктов удаленную из цистерн ржавчину. В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Так, супертанкеры, вмещающие 150 тыс. т груза, имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая внешняя, оболочка.

Для отмывки топливных цистерн сухогрузов созданы плавучие очистные станции. Мощная водогрейная установка с двумя котлами нагревает воду до 80-90°С, и насосы перекачивают ее в танкеры. Грязная вода вместе с отмытой нефтью поступает обратно на очистную станцию, где проходит три каскада отстойников. И, вновь подогретая, опять, откачивается на мойку. При этом для подогрева используют нефть, извлеченную из грязной воды.
Для систематической очистки портовых акваторий от случайных разливов и загрязнений нефтью применяются плавучие нефтесборщики и боновые заграждения. Нефтесборщики НСМ-4 повышенной морепроходимости рейдах с удалением от порта до 10 морских миль при волнении моря до способны очищать море от плавающих нефтепродуктов и мусора вдоль побережья и на открытых морских трех баллов и силе ветра до четырех балов. Боновые заграждения, предназначенные для локализации случайных разливов нефтепродуктов как в акваториях портов, так и в открытом море, строят из стеклопластика, устойчивого при значительных скоростях ветра и течений.

В ряде случаев целесообразно предотвращать растекание нефти не механическими (боновыми заграждениями), а физико-химическими методами. С этой целью по всему периметру нефтяного пятна или только с подветренной стороны наносят поверхностно-активные вещества - нефтесобиратели. В случае крупной утечки для локализации нефтяного пятна одновременно используют механические и химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться повторно в качестве сорбента. Такие сорбенты очень удобны из-за простой технологии применения и невысокой стоимости. Однако массовое производство таких препаратов пока не налажено.

В настоящее время разработаны сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ. Главное требование, которое к ним предъявляется, - непотопляемость. Собранные с водной поверхности, некоторые сорбенты после регенерации могут применяться повторно, другие подлежат утилизации. Имеются препараты, позволяющие собирать с поверхности воды до 90% разлитой нефти. Впоследствии их можно использовать для производства битума и других строительных материалов.
Еще одно важное качество, которым должен обладать сорбент, - способность захватывать большое количество нефти. Пенопласты, полученные на основе сложных полиэфиров, за 5 мин поглощают количество нефти в 20 раз превышающее собственную массу[25].

Эти вещества прошли успешные испытания в Одесском порту и при ликвидации последствий разлива дизельного топлива на заболоченной местности. Недостатком же их следует считать то, что ими нельзя пользоваться при волнении моря.

После сбора разлитой нефтесорбентами или механическими средствами на поверхности всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить диспергированием, т.е. разбрызгиванием на водную поверхность препаратов, под действием которых происходит распад нефтяной пленки. Диспергенты не извлекаются из воды, поэтому основным требованием к ним является их биологическая безопасность. Кроме того, они должны сохранить свои свойства при сильном разбавлении морской водой. Нефтяная пленка после такой обработки распределяется в толще воды, где подвергается окончательному разрушению в результате биохимических процессов, обуславливающих самоочищение.

Оригинальный способ очистки воды от разлившейся нефти продемонстрировали американские ученые в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластина. К ней подключается акустическая установка. Под действием вибрации нефть сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластина, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток высокого напряжения, также подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает. Если мощность акустической установки недостаточно велика, нефть, лишь превращается в плотную массу, которую удаляют из воды механическим способом.

Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел ученые США создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране из этого материала между корпусами установили своеобразную штору, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь пропустить полимер через валики специального устройства, которое отжимает нефть в специально приготовленную емкость.

Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств, ликвидирующих нефтяное загрязнение, о решении проблемы говорить рано. Только внедрением даже самых эффективных методик очистки от загрязнений невозможно обеспечить чистоту морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем заинтересованным странам сообща, - предотвращение загрязнения.