--PAGE_BREAK--1.1. Биологические ресурсы
Под биологическими ресурсами понимаются животные и растения, обитающие в его водах. Биомасса Мирового океана насчитывает 140 тыс. видов, а ее общий объем оценивается в 35 млрд.т.[1] Биологические ресурсы Мирового океана многообразны. По масштабам использования и значению, ведущее место среди них занимает нектон, то есть активно плавающие в толще воды животные (рыбы, моллюски, китообразные и др.). Главным образом, ведется добыча рыбы, на которую приходится 85% используемой человеком морской биомассы.[2] Бентос, т.е. донные растения и животные, используется пока недостаточно: в основном двустворчатые моллюски (гребешки, устрицы, мидии и др.), иглокожие (морские ежи), ракообразные (крабы, омары, лангусты). Все большее применение находят водоросли. Миллионы людей употребляют их в пищу. Из водорослей получают лекарства, крахмал, клей, изготавливают бумагу, ткани. Водоросли— отличный корм для домашнего скота и хорошее удобрение. Ежегодно вылавливается 85-90 млн.т. рыбы, моллюсков, водорослей и других продуктов. Это обеспечивает около 20% потребности человечества в белке животного происхождения.[3] В океане есть более или менее продуктивные акватории. К числу наиболее продуктивных принадлежат: Норвежское, Берингово, Охотское и Японское моря.
Количество живых существ в Мировом океане и на сегодняшний день продолжает расти. Не так давно ученые, изучавшие Мировой океан, заявили, что обнаружили ещё около 18 тысяч новых видов живых существ.[4] Исследователи изучали существ, обитающих на глубинах от 1 до 5 тысяч метров, в зоне вечной темноты. Исследования велись 10 лет с помощью автоматических камер, сонаров и другой техники. Всего эксперты выделили и описали в этом докладе более 17,6 тысяч существ.[5] Значительная часть из них питается разлагающимися у дна биологическими останками. Среди найденных организмов — осьминог со «слоновьими ушами», прозрачный морской огурец и питающиеся нефтью черви.
1.2. Химические ресурсы
В настоящее время используются только те химические ресурсы Мирового океана, добыча которых из океанских вод экономически выгоднее получения их из аналогов на суше. Принцип рентабельности лежит в основе морского химического производства, к главным видам которого относится получение из морской воды поваренной соли, магния, кальция и брома. Состав воды Мирового океана предоставлен в Таблице 1.
Таблица 1.
Состав воды Мирового океана[6]
Компонент
концентрация г/кг
Компонент
концентрация г/кг
Хлор
19.353
Бикарбонат
0.142
Натрий
10.760
Бром
0.067
Сульфат
2.712
Стронций
0.008
Магний
1.294
Бор
0.004
Кальций
0.413
Фтор
0.001
Калий
0.387
Первое по значению место среди извлекаемых из морской воды веществ принадлежит обычной поваренной соли NaCl, которая составляет 86% всех растворимых в морской воде солей. Во многих районах мира соль добывают путем выпаривания воды при нагреве солнцем, иногда очищая, а иногда и нет для последующего использования. Промышленная добыча поваренной соли из вод Атлантического океана и его морей ведется в Англии, Италии, Испании, Франции, Аргентине и других государствах. Соль из вод Тихого океана получают США в заливе Сан – Франциско.
Поваренная соль используется главным образом в пищевой промышленности, куда идет соль высокого качества, содержащая не менее 36% NaCl. При его более низких концентрациях соль направляется на промышленные нужды для получения соды, едкого натрия, соляной кислоты и других продуктов. Низкосортная соль применяется в холодильных установках, а также идет на различные бытовые нужды.
В настоящее время Мировой океан дает свыше 40% мирового производства магния. Кроме Великобритании в этом металле, извлекая его из морской воды, аналогичное производство развито в США, во Франции, Италии, Канаде, Мексике, Норвегии, Тунисе, Японии, Германии и некоторых других странах.
Магний применяется для изготовления различных легких сплавов и огнеупорных материалов, цемента, а также во многих других отраслях хозяйства.
Концентрация калия в океанских и морских водах весьма невелика. К тому же он находится в них в виде двойных солей, образуемых с натрием и магнием, поэтому извлечение калия из морской воды – химически и технологически сложная задача. Промышленная добыча «морского» калия основана на обработке морской воды специально подобранными химическими реагентами и сильными кислотами.
Сегодня добыча калия ведется в водах Атлантического океана и его морей на побережье Великобритании, Франции, Италии, Испании. Калийную соль из вод Тихого океана извлекают в Японии, которая получает из этого источника не более 10 тыс. т. калия в год.[7] Китай производит добычу калия из морской воды. Калийные соли используются как удобрения в сельском хозяйстве и как ценное химическое сырье в промышленности.
Краткое рассмотрение современного использования химических богатств океанов и морей показывает, что уже в настоящее время извлекаемые из соленых вод соединения и металлы вносят существенный вклад в мировое производство. Морская химия наших дней дает 6-7% доходов, получаемых от освоения ресурсов Мирового океана.
продолжение
--PAGE_BREAK--1.3. Пресная вода
Известно, что без пресной воды человек жить не может, быстро растут его потребности в пресной воде и все более остро ощущается ее дефицит. Стремительный рост населения, увеличение площади орошаемого земледелия, промышленного потребления пресной воды превратили проблему дефицита воды из местной в глобальную. Важная причина дефицита пресной воды заключена и в неравномерности водообеспечения суши. Неравномерно распределены атмосферные осадки, неравномерно размещены ресурсы речного стока. Например, в нашей стране 80% водных ресурсов сосредоточено в Сибири и на Дальнем Востоке в малонаселенных местах. Такие крупные агломерации, как Рурская или мегалополис Бостон, Нью-Йорк, Финляндия, Вашингтон, с десятком миллионов жителей, требуют огромных водных ресурсов, которыми не обладают местные источники. Решить проблемы пытаются по нескольким взаимосвязанным направлениям:
· рационализировать водопользование, с тем, чтобы потери воды свести до минимума и осуществить переброску части вод из районов с избыточным увлажнением в районы, где ощущается дефицит влаги;
· кардинальными и эффективными мерами предотвратить загрязнение рек, озер, водохранилищ и других водоемов и создать крупные резервы пресной воды;
· расширить использование новых источников пресной воды.
На сегодняшний день таковыми являются доступные для использования подземные воды, опреснение океанских и морских вод, получение пресной воды из айсбергов.
Рисунок 1. Карта солёности вод Мирового океана в промилле (количество грамм соли на килограмм воды)[8]
Из географической карты видно, что основные запасы пресной воды сосредоточены в водах Северного Ледовитого океана.
Промышленное опреснение океанских и морских вод в приатлантических странах ведется на Канарских островах, в Тунисе, Англии, на острове Аруба в Карибском море, Венесуэле, на Кубе, в США и др. На Украине опреснительные установки применяются в северо-западной части Причерноморья и в Приазовье. Опреснительные установки функционируют также и в некоторых районах тихоокеанского побережья — в Калифорнии. К наиболее крупным в мире производителям опресненной воды относится Кувейт, где опреснительные установки обеспечивают пресной водой все государство. Мощными опреснителями располагает Саудовская Аравия. Большие объемы пресной воды получают в Ираке, Иране, Катаре.
Колоссальные ресурсы чистой и пресной воды (около 2 тыс. км3) заключены в айсбергах, 93% которых дает материковое оледенение Антарктиды.[9] Важный запас ледяных гор, ежегодно откалывающихся от ледников, плавающих в океане, примерно равен количеству воды, содержащемуся в руслах всех рек мира и в 4 — 5 раз превышающему то, что могут дать все опреснители мира. Стоимость пресной воды, содержащейся в айсбергах, образующихся только за 1 год, оценивается в триллионы долларов.[10]
Проблемой опреснения океанских и морских вод занимаются органы ООН, Международное агентство по атомной энергии, национальные организации более чем 15 стран мира. Усилия ученых и инженеров направлены на разработку эффективных мер по комплексному использованию вод Мирового океана, при котором извлечение из них полезных компонентов сочетается с производством чистой воды. Такой путь позволяет наиболее эффективно осваивать водные богатства океана.
Кончилось время, когда пресную воду рассматривали как бесплатный дар природы; рост дефицита, увеличивающиеся затраты на содержание и развитие водного хозяйства, на охрану водоемов делают воду не только даром природы, но и во многом продуктом человеческого труда, сырым материалом в дальнейших процессах производства и готовым продуктом в социальной сфере.
1.4. Топливные ресурсы
Далеко не все районы земного шара в одинаковой степени обеспечены топливными ресурсами. Большинство стран удовлетворяют свои нужды за счет импорта нефти. Даже США, одно из крупнейших государств-производителей нефти (примерно треть ее мировой добычи), более чем на 40% покрывает свой дефицит ввозимой нефтью.
Япония добывает нефть в ничтожно малых количествах, а закупает почти 17% ее, поступающей на мировой рынок. Она на правах долевого участия добывает нефть на акваториях некоторых Ближневосточных государств, но особенно активно ведет разведку на шельфе стран Юго-Восточной Азии, Австралии, Новой Зеландии с перспективой развития здесь собственной добычи нефти и газа.
Всего в мире известно около 400 нефтегазоносных бассейнов.[11] Из них примерно половина продолжается с континентов на шельф, далее на материковый склон и реже на абиссальные глубины. Нефтегазовых месторождений в Мировом океане известно более 900.[12] Из них морскими нефтеразработками охвачено около 351 месторождений.[13]
В настоящее время сложилось несколько крупнейших центров подводных нефтеразработок, которые определяют ныне уровень добычи в Мировом океане. Главный из них — Персидский залив. Совместно с прилегающей сушей Аравийского полуострова залив содержит более половины общемировых запасов нефти, здесь выявлено 42 месторождения нефти и только одного — газа.[14] Предполагаются новые открытия в более глубоких отложениях осадочной толщи. Крупным морским месторождением является Саффания-Хафджи (Саудовская Аравия), введенное в эксплуатацию в 1957 г. Начальные извлекаемые запасы месторождения оцениваются в 3,8 млрд. т, добывается 56 млн. т нефти в год.[15] Еще более мощное месторождение Лулу-Эсфандияр, с запасами около 4,8 млрд. т.[16] Следует отметить также такие крупные месторождения, как Манифо, Ферейдун-Марджан, Абу-Сафа и др. Для месторождений персидского залива характерен очень высокий дебит скважин. Если среднесуточный дебит одной скважины в США составляет 2,5 т, то в Саудовской Аравии — 1590 т, в Ираке — 1960 т, в Иране — 2300 т.[17] Это обеспечивает большую годовую добычу при малом количестве пробуренных скважин и низкую себестоимость нефти. Второй по объему добычи район — Венесуэльский залив и лагуна Маракайбо. Нефтяные и газовые месторождения лагуны представляют подводное продолжение гигантского континентально-морского месторождения Боливар-Кост и на восточном берегу лагуны — месторождения Тип-Хауна. Ресурсы лагуны разрабатывались как продолжение ресурсов суши; буровые работы постепенно уходили с берега в море. В 1924 году была пробурена первая скважина. Годовая добыча нефти этого района составляет более 100 млн. т.[18] В последние годы были выявлены новые месторождения, в том числе и вне лагуны, в заливе Ла-Вела и др. Развитие морской нефтедобычи в Венесуэле во многом определяется экономическими и политическими факторами. Для страны нефть — основной экспортный товар.
Развитие морской добычи нефти и газа в США способствовало ликвидации их зависимости от какого-либо регионального источника, в частности от ближневосточной нефти. С этой целью развивается морская нефтедобыча в прибрежье Калифорнии, осваиваются моря Берингово, Чукотское, Бофорта.
Обеспеченность нефтегазовыми ресурсами стран Северного моря оказалась крайне неодинаковой. В секторе Бельгии не выявлено ничего, в секторе Германии — очень мало месторождений. Запасы газа у Норвегии, контролирующей 27% площади шельфа Северного моря, оказались выше, чем у Великобритании, контролирующей 46% площади шельфа, однако в секторе Великобритании сосредоточены основные месторождения нефти.[19] Разведочные работы в Северном море продолжаются. Охватывая все более глубокие воды, и открываются новые месторождения.
Разработка североморской нефти и газа привела к сдвигам в экономике и внешней политике некоторых стран, В Великобритании быстро стали развиваться сопутствующие отрасли; насчитывается более 3 тысяч компаний, связанных с морскими и нефтегазовыми работами. В Норвегии произошел перелив капитала из традиционных отраслей — рыболовства и судоходства — в нефтегазодобывающую промышленность. Норвегия стала крупным экспортером природного газа, обеспечившего стране треть экспортных поступлений и 20% всех правительственных доходов.[20]
Из других государств, эксплуатирующих ресурсы углеводородов Северного моря, надо отметить Нидерланды, добывающие и экспортирующие газ в страны Европы, и Данию, которая добывает 2,0-2,9 млн. т нефти.[21] Эти страны контролируют небольшое количество сравнительно мелких нефтяных и нефтегазовых месторождений.
Быстро развивается морская нефтегазовая промышленность стран Латинской Америки — Аргентины, Бразилии и других, стремящихся хотя бы частично освободиться от импорта нефти и укрепить национальное хозяйство.
Перспективно освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа КНР. В последние годы там проводятся большие поисковые работы, создается необходимая инфраструктура.
В настоящее время в Мировом океане широко развернулся поиск нефти и газа. Разведочное глубокое бурение уже осуществляется на площади около 1 млн. кв. километра, выданы лицензии на поисковые работы еще на 4 млн. кв. километра морского дна.[22] В условиях постепенного истощения запасов нефти и газа на многих традиционных месторождениях суши заметно повышается роль Мирового океана как источника пополнения этих дефицитных видов топлива.
Важно осветить и подводную добычу каменного угля. Каменный уголь залегает в коренных породах, в основном покрытых сверху осадочным чехлом. Коренные каменноугольные бассейны, расположенные в береговой зоне, во многих районах продолжаются в недрах шельфа. Угольные пласты здесь нередко отличаются большей мощностью, чем на суше. В отдельных районах, например на североморском шельфе, обнаружены угольные месторождения. Не связанные с береговыми. Добыча каменного угля из подводных бассейнов ведется шахтным способом.
В прибрежной зоне Мирового океана известно более 100 подводных месторождений и действуют около 70 шахт.[23] Из недр моря извлекается примерно 2% мировой добычи каменного угля.[24] Наиболее значительные морские угольные разработки ведут Япония, которая получает 30% угля из подводных шахт, и Великобритания, добывающая во внебереговой зоне 10% угля. Значительное количество каменного угля дают подводные бассейны у побережья Китая, Канады, США, Австралии, Ирландии, Турции и в меньшей степени — Греции и Франции.[25] Подводные месторождения разрабатывают преимущественно страны, малообеспеченные углем. В некоторых странах, например в Великобритании, развитие подводной добычи угля в известной мере связано с истощением запасов в традиционных месторождениях на суше.
В общем, прослеживается тенденция к увеличению подводной добычи каменного угля.
продолжение
--PAGE_BREAK--1.5. Энергетические ресурсы
Если нефть, газ и каменный уголь, извлекаемые из недр Мирового океана, представляют собой в основном энергетическое сырье, то многие природные процессы в океане служат непосредственными носителями тепловой и механической энергии. Начато освоение энергии приливов, сделана попытка применения термальной энергии, разработаны проекты использования энергии волн, прибоя и течений.
Использование энергии приливов. Под влиянием приливообразующих Луны и Солнца в океанах и морях возбуждаются приливы. Они проявляются в периодических колебаниях уровня воды и в ее горизонтальном перемещении (приливные течения). В соответствии с этим энергия приливов складывается из потенциальной энергии воды, и из кинетической энергии движущейся воды. При расчетах энергетических ресурсов Мирового океана для их использования в конкретных целях, например для производства электроэнергии, вся энергия приливов оценивается в 1 млрд. кВт, тогда как суммарная энергия всех рек земного шара равна 850 млн. кВт.[26] Колоссальные энергетические мощности океанов и морей представляют собой очень большую природную ценность для человека.
Использование энергии волн. Ветер возбуждает волновое движение поверхности океанов и морей. Волны и береговой прибой обладают очень большим запасом энергии. Каждый метр гребня волны высотой 3 м несет в себе 100 кВт энергии, а каждый километр — 1 млн. кВт.[27] По оценкам исследователей США, общая мощность волн Мирового океана равна 90 млрд. кВт.[28]
Пока удалось добиться определенных успехов в области применения энергии морских волн для производства электроэнергии, питающей установки малой мощности. Волноэнергетические установки используются для питания электроэнергией маяков, буев, сигнальных морских огней, стационарных океанологических приборов, расположенных далеко от берега и т.п.
Использование термической энергии. Воды многих районов Мирового океана поглощают большое количество солнечного тепла, большая часть которого аккумулируется в верхних слоях и лишь в небольшой мере распространяется в нижние. Поэтому создаются большие различия температуры поверхностных и глубоколежащих вод. Они особенно хорошо выражены в тропических широтах. В столь значительной разнице температуры колоссальных объемов воды заложены большие энергетические возможности. Их используют в гидротермальных (моретермальных) станциях, по-другому — ПТЭО — системы преобразования тепловой энергии океана. Принцип работы ПТЭО и первые опыты его реализации дают основание полагать, что экономически наиболее целесообразно создавать их в едином энергопромышленном комплексе. Он может включать в себя: выработку электроэнергии, опреснение морской воды, производство поваренной соли, магния, гипса и других химических веществ, создание марикультуры. В этом, вероятно, заключаются основные перспективы развития моретермальных станций.
Диапазон возможностей использования энергетического потенциала Мирового океана довольно широк. Однако реализовать эти возможности весьма непросто.
1.6. Твёрдые полезные ископаемые со дна океана
Твердые полезные ископаемые, извлекаемые из моря, пока что играют значительно меньшую роль в морском хозяйстве, чем нефть и газ. Однако и здесь наблюдается тенденция к быстрому развитию добычи, стимулируемая истощением аналогичных запасов на суше и их неравномерным размещениям.
Наибольшее значение после нефти и газа в настоящее время имеют россыпные твердые полезные ископаемые месторождения металлоносных минералов, алмазов, строительных материалов и янтаря. По отдельным видам сырья морские россыпи имеют преобладающее значение. В них погребенные поверхностные содержаться десятки различных, в том числе тяжелых минералов и металлов, которые пользуются спросом на мировом зарубежном рынке. К наиболее существенным из них относятся ильменит, рутил, циркон, монацит, магнетит, касситерит, тантало-ниобиты, золото, платина, алмазы и некоторые другие. Крупнейшие прибрежно-морские россыпи известны в основном в тропической и субтропической зонах Мирового океана. При этом россыпи касситерита, золота, платины и алмазов встречаются значительно редко, они представляют собой древнеаллювиальные месторождения, погруженные под уровень моря, и находятся поблизости от районов своего образования.
Такие минералы прибрежно-морских россыпных месторождений, как ильменит, рутил, циркон и монацит — наиболее широко распространенные, «классические» минералы морских россыпей. Эти минералы обладают большим удельным весом, устойчивы к выветриванию и образуют промышленные концентрации во многих районах побережий Мирового океана.
Ведущее место в добыче россыпных металлоносных минералов занимает Австралия, ее восточное побережье, где россыпи тянутся на полторы тысячи километров. Только в песках этой полосы содержится около 1 млн.т. циркона и 30 тыс. т. монацита.[29]
Главный поставщик на мировой рынок монацита — Бразилия. Ведущим производителем концентратов ильменита, рутила и циркона являются также США.
Большое внимание в мире уделяется добыче касситеритового концентрата — источник олова. Наиболее богатые в мире прибрежно-морские и подводные аллювиальные россыпные месторождения оловоносной руды- касситерита сосредоточены в странах Юго-Восточной Азии.
Крупнейшие по запасам скопления железистых песков расположены в Канаде. Весьма значительными запасами этих минералов располагает Япония. Железистые пески также добываются в Новой Зеландии. Разработка прибрежно-морских россыпей магнетита осуществляется в Индонезии и Филиппинах.
К спорадическим минералам прибрежно-морских россыпей принадлежат прежде всего золото, платина и алмазы. Все они обычно не образуют самостоятельных месторождений и встречаются главным образом в виде примесей.
Россыпное золото в прибрежно-морских отложениях обнаружено на западных берегах США и Канады, в Панаме, Турции, Египте, странах Юго-Западной Африки. Крупнейшие подводные залежи платины находятся в заливе Гудньюс (Аляска).
Основные месторождения прибрежно-морских алмазоносных песков сосредоточены на юго-западном побережье Африки, где они приурочены к отложениям террас, пляжей и шельфа до глубин 120 м.
Янтарь, предмет украшения и ценное сырье для химической и фармацевтической промышленности, встречается на берегах Балтийского, Северного и Баренцева морей. В промышленных масштабах янтарь добывается в России.
Среди нерудного сырья в шельфовой зоне представляют интерес глауконит, фосфорит, пирит, доломит, барит, строительные материалы — гравий, песок, глина, ракушечник. Ресурсов нерудного сырья, исходя из уровня современных и предвидимых потребностей, хватит на тысячи лет.
Интенсивной добычей строительных материалов в море занимаются многие прибрежные страны: США, Великобритания (пролив Ла-Манш), Исландия, Украина. В этих странах добывается ракушечник, его используют в качестве основного компонента при производстве строительной извести, цемента, кормовой муки.
Рациональное использование морских строительных материалов предполагает создание промышленных комплексов по обогащению песков путем их очистки от ракуши и других примесей и утилизации ракуши в разных отраслях хозяйства. Добыча ракушечника ведется со дна Черного, Азовского, Баренцева и Белого морей.
Характерно, что страны-производители концентратов из минерального сырья, добываемого из прибрежно-морских россыпей (кроме США и Японии), не используют свою продукцию, а экспортируют ее в другие государства. Основное количество этих концентратов на мировой рынок поставляют Австралия, Индия и Шри-Ланка, в меньшей степени — Новая Зеландия, южноафриканские страны и Бразилия. В больших масштабах это сырье ввозят Великобритания, Франция, Нидерланды, Германия, США, и Япония.
В настоящее время разработки прибрежно-морских россыпей расширяются во всем мире и все новые страны начинают осваивать эти богатства океана.
В последние годы обозначились благоприятные перспективы добычи коренных залежей морских недр шахтно-рудничным способом. Известно более сотни подводных шахт и рудников, заложенных с берега материков, естественных и искусственных островов для добычи угля, железной руды, медно-никелевых руд, олова, ртути, известняка и других полезных ископаемых погребенного типа.
В прибрежной зоне шельфа расположены подводные месторождения железной руды. Ее добывают с помощью наклонных шахт, уходящих с берега в недра шельфа. Наиболее значительная разработка морских залежей железной руды ведется в Канаде, на восточном побережье Ньюфаундленда (месторождение Вабана).
В небольших количествах из подводных шахт добываются медь и никель (Канада — в Гудзонском заливе). На полуострове Корнуолл (Англия) ведется добыча олова. В Турции, на побережье Эгейского Моря, разрабатываются ртутные руды. Швеция добывает железо, медь, цинк, свинец, золото и серебро в недрах Ботнического залива.
Крупные соляные осадочные бассейны в виде соляных куполов или пластовых залежей часто встречаются на шельфе, склоне, подножии материков и в глубоководных впадинах (Мексиканский и Персидский заливы, Красное море, северная часть Каспия, шельфы и склоны Африки, Ближнего Востока, Европы).
Из подводных месторождений добывается более 2 млн. т. серы.[30] Эксплуатируется крупнейшее скопление серы Гранд-Айл, расположенное в 10 милях от берегов Луизианы. Для добычи серы здесь сооружен специальный остров (добыча производится фраш-методом). Соляно-купольные структуры с возможным промышленным содержанием серы обнаружены в Персидском заливе, Красном и Каспийском морях.
Особый интерес в мире проявляется к конкрециям. Огромные участки морского дна устланы железомарганцевыми, фосфоритовыми и баритовыми конкрециями. Они имеют чисто морское происхождение, образовались в результате осаждения растворимых в воде веществ вокруг песчинки или мелкого камешка, зуба акулы, кости рыбы или млекопитающего животного.
Фосфоритовые конкреции содержат важный и полезный минерал- фосфорит, широко применяемый в качестве удобрения в сельском хозяйстве, Кроме фосфоритовых конкреций фосфориты и фосфорсодержащие породы встречаются в фосфатных песках, в пластовых залежах дна океана, как в мелководных, так и глубоководных участках. Промышленные запасы фосфоритов найдены близ калифорнийского и мексиканского побережья, вдоль береговых зон Южной Африки, Аргентины, восточного побережья США, в шельфовых частях периферии Тихого океана (вдоль Японской основной дуги), у берегов Новой Зеландии, в Балтийском море.
Другой вид ценных полезных ископаемых — баритовые конкреции. Они содержат 75-77% сульфата бария, используемого в химической, пищевой промышленности, в качестве утяжелителя растворов при нефтебурении. Эти конкреции обнаружены на шельфе Шри-Ланки, на банке Син-Гури в Японском море и в других районах океана. На Аляске в проливе Дункан, на глубине 30 м разрабатывается единственное в мире жильное месторождение барита.
Особый интерес в международных экономических отношениях представляет добыча полиметаллических, или, как их чаще называют, железомарганцевых конкреций (ЖМК). В их состав входит множество металлов: марганец, медь, кобальт, никель, железо, магний, алюминий, молибден, ванадий, всего — до 30 элементов, но преобладают железо и марганец. Значительные запасы ЖМК имеются в Индийском океане, в Атлантическом океане (Северо-Американская котловина, плато Блейк). Высокая концентрация таких полезных минералов, как марганец, никель, кобальт, медь, установлена в железомарганцевых конкрециях близ гавайских островов, островов Лайн, Туамоту, Кука и других.
Сейчас ведется опытная разработка ЖМК: создаются новые глубоководные аппараты с видеосистемами, буровыми приспособлениями, с дистанционным управлением, которые расширяют возможности изучения полиметаллических конкреций. Многие специалисты предрекают добыче железомарганцевых конкреций блестящее будущее, утверждают, что массовая их добыча будет в 5-10 раз дешевле «сухопутной» и тем самым станет началом конца всей горнорудной промышленности на суше. Однако на пути к освоению конкреций стоят еще многие технические, эксплуатационные, экологические и политические проблемы.
продолжение
--PAGE_BREAK--Глава 2. Проблемы использования Мирового океана
2.1. Правовые, экономико-демографические и экологические проблемы использования океана
Проблема использования Мирового океана – это проблема сохранения и рационального использования его пространств и ресурсов. В настоящее время Мировой океан как замкнутая экологическая система с трудом выдерживает во много раз усилившуюся антропогенную нагрузку, и создаётся реальная угроза её гибели. Поэтому глобальная проблема использования Мирового океана – это, прежде всего, проблема его выживания. Как сказал Тур Хейердал, «мёртвый океан – мёртвая планета».
Правовая проблема использования океана. Вплоть до 70-х гг. прошлого века всю деятельность в Мировом океане осуществляли в соответствии с общепризнанным принципом открытого моря, под которым понималось всё морское пространство за пределами территориальных вод, ширина которых составляла всего 3 морские мили.
В XX веке ситуация в корне изменилась. Многие страны, прежде всего развивающиеся, в одностороннем порядке присваивать обширные прибрежные акватории до 200 (и даже более) морских миль от берега и распространять в их пределах свою юрисдикцию на отдельные виды морской деятельности, а некоторые страны даже объявили свой суверенитет над этими акваториями. К концу 70-х гг. о введении 200-мильных зон (их назвали экономическими зонами) объявили уже более 100 стран, в том числе и СССР.
В 1982г. III Конференция ООН по морскому праву, принявшая соответствующую Конвенцию, подвела правовую черту под различными видами морской деятельности. Океан был объявлен «общим наследием человечества». Были официально закреплены 200-мильные исключительные экономические зоны, прикрывшие 40% площади Мирового океана, где вся хозяйственная деятельность подпадала под юрисдикцию соответствующих государств. Шельфовые зоны (даже если они превосходят по ширине экономическую зону) также подпали под юрисдикцию этих государств. Дно остальной, глубоководной части океана, богатой железно-марганцевыми конкрециями, получило статус международного района, где вся хозяйственная деятельность должна осуществляться через специально созданный международный орган по морскому дну (InternationalSeabedAuthority), который уже поделил глубоководные районы океана между крупнейшими державами мира; определённую часть дна получил и Советский Союз. В результате принцип свободы открытого моря прекратил своё существование.
Экономическая проблема использования океана. Сегодня это острейшая проблема, которая решается всем человечеством в масштабах всемирного хозяйства. Издавна Мировой океан служит транспортной артерией. Морской транспорт обеспечивает торгово-экономические связи, на него приходится более 60% мирового грузооборота. Во второй половине XX в. бурному развитию морского транспорта способствовали формирование очень большого географического разрыва между районами производства и потребления, увеличение зависимости экономически развитых стран от поставок сырья и топлива. Однако начиная с 80-х гг. рост грузооборота морского транспорта прекратился. В настоящее время морское торговое судоходство даёт более 100 млрд. долл. дохода в год.[31]
Мировой океан – кладезь природных ресурсов. Издавна человечество использовало его биологические ресурсы. В настоящее время морской рыболовный промысел даёт продукции примерно на 60 млрд. долл. в год.[32] Основная часть мировой морской продукции – рыба (около 85%). В течении XX в. объёмы вылова рыбы неуклонно росли. Исключение составляли годы Второй мировой войны и 70-е гг., когда дал о себе знать резкий перелов. Однако начиная с 80-х гг. рост объёмов выловов восстановился. Сейчас они превышают 125 млрд. долл. в год.[33] Следует отметить, что хотя в 80-е гг. темпы добычи морских биоресурсов были восстановлены, «качество» ресурсов заметно снизилось.
Сегодня 90% рыбы и других морских продуктов добывается в шельфовых районах. Лидером мирового улова является Китай (около 37 млн.т., но более половины его улова – пресноводная рыба). Далее идут Перу (около 10 млн.т.), Чили, Япония, США; Россия находится на 8-м месте (чуть более 4 млн.т.).[34] Дальнейшего роста добычи рыбы не предвидится, т.к. это может привести к необратимому подрыву биоресурсов океана.
Помимо биологических ресурсов Мировой океан обладает колоссальными минеральными богатствами. Среди них наиболее важны нефть и природный газ, добыча которых в последние десятилетия росла особо быстрыми темпами на шельфе Мирового океана; уже сегодня их добыча даёт продукции более чем на 200 млрд. долл. в год.[35]
При современном техническом уровне добычи идёт на глубинах до 500м., т.е. уже за пределами континентального шельфа. Собственно растёт и себестоимость «морской» нефти, особенно в арктических широтах. Именно удорожанием «морской» нефти объясняется тот факт, что в последнее десятилетие темпы добычи нефти в океане несколько снизились.
Океан также богат гидрохимическим сырьём, растворённым в водах океана: солями натрия, магния, кальция, калия, брома, йода и многих других элементов. Весьма ценными являются прибрежные россыпи тяжёлых металлов, являющихся стратегическим сырьём. Другая нетронутая кладовая Мирового океана – молодые рифтовые зоны. В результате контакта с выходящим мантийный веществом вода нагревается до 50-60C, солёность поднимается до 260%.[36] В образовавшемся горячем рассоле содержатся ценнейшие металлы, на дне формируются сульфидные руды мелких металлов, концентрация которых иногда в 10 раз больше, чем в железно-марганцевых конкрециях и уж тем более в «сухопутных» рудах.
Мировой океан – колоссальный источник возобновляемых энергетических ресурсов, однако энергия океана пока в очень малой степени поставлена на службу человеку. В то же время использование энергии морских приливов, течений, волн, градиентов температуры почти не наносит вреда окружающей среде. Подавляемая часть энергии океана неуправляема. Неисчерпаемым источником энергии является термоядерный синтез с применением дейтерия – тяжёлого водорода. Количество дейтерия, содержащегося в 1 л. морской воды, может дать столько же энергии, сколько 120 л. бензина.[37]
Демографическая проблема использования океана. Результатом активного освоения ресурсов океана стало во много раз усиливавшееся «демографическое давление» на океаническую среду. Население всё в большей степени смещается к прибрежной зоне. Так, в 100-километровой прибрежной полосе сейчас проживает порядка 2,5 млрд. человек, т.е. почти половина населения Земли. А если к этой цифре добавить временных рекреантов, прибывающих со всего света, и пассажиров круизных лайнеров, то число «морских» жителей заметно увеличится. Причём площадь урбанизированных территорий в прибрежной зоне значительно больше, чем во внутренних районах, благодаря тому, что происходит глобальный процесс географического смещения отраслей промышленности к морю, в портовые районы, где формируются мощные портово-промышленные комплексы. Только морской туризм (пляжное хозяйство, инфраструктура и круизный туризм) даёт около 50 млрд. долл. дохода, т.е. почти столько же, сколько даёт морское рыболовство.
Оборонные и геополитические проблемы использования океана. В настоящее время Мировой океан рассматривается в качестве основного потенциального театра и стартовой площадки военных действий. В отличие от малоподвижных ракет наземного базирования оружие морского базирования обеспечивает максимальную мобильность с географической и стратегической точек зрения. Известно, что только пять крупных морских держав имеют на своих надводных и подводных судах порядка 15 тыс. ядерных боезарядов, способных уничтожить всё живое на Земле. Поэтому океан превратился в важнейший центр геополитических интересов большинства стран мира. Здесь сталкиваются деятельность и, соответственно, интересы самых различных стран мира: развитых и развивающихся, прибрежных и континентальных, островных, архипелажных и материковых, богатых ресурсами и бедных, сильно заселённых и малозаселённых и т.д.
Экологическая проблема использования океана. Мировой океан превратился в своеобразный фокус, где сошлись правовые, оборонные, геополитические, экономические, научно-технические, научно-исследовательские, демографические проблемы использования его ресурсов и пространств. Океан – главный регулятор содержания основных биогенных элементов (кислорода и водорода) в атмосфере; океан – это фильтр, очищающий атмосферу от вредных продуктов природного и антропогенного происхождения; океан, кроме всего прочего – огромный аккумулятор ассенизатор многих продуктов жизнедеятельности человека.
В некоторых акваториях, где деятельность человека наиболее активна, океану стало трудно самоочищаться, поскольку его способность к самоочищению не беспредельна. Увеличение объёма поступающих в океан загрязняющих веществ может вызвать качественный скачок, который проявится в резком нарушении баланса океанической экосистемы, что приведёт к неминуемой «гибели» океана. В свою очередь «гибель» океана неминуемо влечёт за собой гибель всего человечества.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.2. Загрязнение морских вод
Ежегодно в Мировой океан попадает более 10 млн. т. нефти и до 20% его площади уже покрыты нефтяной пленкой.[38] В первую очередь это связано с тем, что добыча нефти и газа в Мировом океане стала важнейшим компонентом нефтегазового комплекса. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину (См.табл.2).
Таблица 2
Определение толщины нефтяной плёнки[39]
Внешний вид
Толщина, мкм
Количество нефти, л/м2
Едва заметна
0,038
44
Серебристый отблеск
0,076
88
Следы окраски
0,152
176
Ярко окрашенные разводы
0,305
352
Тускло окрашенные
1,016
1170
Темно окрашенные
2,032
2310
В 1993 году в океане добыто 850 млн. т. нефти (почти 30% мировой добычи).[40] В мире пробурено около 2500 скважин, из них 800 в США, 540 – в Юго-Восточной Азии, 400 – в Северном море, 150 – в Персидском заливе. Эти скважины пробурены на глубинах до 900 м.[41]
Загрязнение гидросферы водным транспортом происходит по двум каналам. Во-первых, морские и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические установки судов (в основном дизельные двигатели) постоянно загрязняют атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов.
Рисунок 2. Нефтяное загрязнение в Мировом океане[42]
Из географической карты видно, что сильное загрязнение наблюдается у побережий, где располагаются морские порты, нефтеперерабатывающие заводы и загрязнённые сбросами стоки рек.
Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и ее производные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промываются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после доставки нефтегрузов в порты назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой погрузки порожними. В этом случае для обеспечения надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными остатками, а перед погрузкой нефти и нефтепродуктов выливается в море. Из общего грузооборота мирового морского флота в настоящее время 49% падает на нефть и ее производные.[43] Ежегодно около 6000 танкеров международных флотилий транспортируют 3 млрд. т. нефти.[44] По мере роста перевозок нефтегрузов все большее количество нефти стало попадать в океан при авариях.
Огромный ущерб океану нанесло крушение американского супертанкера «Торри Каньон» у юго-западного побережья Англии в марте 1967 года: 120 тыс. т. нефти вылилось на воду и было подожжено зажигательными бомбами с самолетов. Нефть горела несколько дней. Были загрязнены пляжи и побережья Англии и Франции.
За десятилетие после катастрофы танкера «Торри Канон» в морях и океанах погибло более 750 крупных танкеров. Большинство этих крушений сопровождалось массовыми выбросами нефти и нефтепродуктов в море. В 1978 году у французских берегов снова произошла катастрофа, еще более значительная по последствиям, чем в 1967 году. Здесь в шторм разбился американский супертанкер «Амоно Кодис». Из судна вылилось более 220 тыс. т. нефти, покрыв площадь 3,5 тыс. кв. км. Был нанесен огромный ущерб рыболовству, рыбоводству, устричным «плантациям», всем морским обитателям этого района. На протяжении 180 км побережье покрылось черным траурным «крепом».
В 1989 году авария танкера «Валдиз» вблизи побережья Аляски стала крупнейшей экологической катастрофой подобного рода в истории США. Огромный, с полкилометра длиной, танкер сел на мель примерно в 25 милях (40,23км) от берега. Тогда в море вылилось около 40 тыс. т. нефти.[45] Огромное нефтяное пятно растеклось в радиусе 50 миль (80,47 км) от места аварии, покрыв плотной пленкой пространство 800 кв. км. Были отравлены самые чистые и богатые фауной прибрежные районы Северной Америки.
Для предотвращения подобных катастроф разрабатываются двухкорпусные танкеры. При аварии, если будет поврежден один корпус, второй предотвратит попадание нефти в море.
Происходит загрязнение океана и другими видами отходов промышленности. Во все моря мира сброшено более 20 млрд. т. мусора.[46] Подсчитано, что на 1 кв. км. океана приходится в среднем 17 т. отбросов.[47] Зафиксировано, что за один день в Северное море было сброшено 98 тыс. т. отбросов.[48]
Известный путешественник Тур Хейердал рассказывал, что когда он и его друзья плыли на плоту «Кон-Тики» в 1954 году, они не уставали любоваться чистотой океана, а во время плавания на папирусном судне «Ра-2» в 1969 году он и его спутники, «проснувшись утром, увидели океан настолько загрязненным, что некуда было окунуть зубную щетку. Из голубого Атлантический океан стал серо-зеленым и мутным, и повсюду плавали комки мазута величиной от булавочной головки до ломтя хлеба. В этой каше болтались пластиковые бутылки, будто мы попали в грязную гавань. Ничего подобного я не видел, когда сто одни сутки сидел в океане на бревнах «Кон-Тики». Мы воочию убедились, что люди отравляют важнейший источник жизни, могучий фильтр земного шара – Мировой океан».
До 2 млн. морских птиц и 100 тыс. морских животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибают, проглотив какие-либо пластмассовые изделия или запутавшись в обрывках сетей и тросов.[49]
ФРГ, Бельгия, Голландия, Англия сбрасывали в Северное море ядовитые кислоты, в основном 18-20%-ную серную кислоту, тяжелые металлы с грунтом и осадками сточных вод, содержащими мышьяк и ртуть, а также углеводороды. К тяжелым металлам относится ряд элементов, широко применяемых в промышленности: цинк, свинец, хром, медь, никель, кобальт, молибден и др. При попадании в организм большинство металлов очень трудно выводятся, имеют свойство постоянно накапливаться в тканях разных органов, и при превышении определенной пороговой концентрации наступает резкое отравление организма.
Три реки, впадающие в Северное море, Рейн, Маас и Эльба, ежегодно приносили 28000 т. цинка, почти 11000 т. свинца, 5600 т. меди, а также 950 т. мышьяка, кадмий, ртуть и 150 тыс. т. нефти, 100 тыс. т. фосфатов и даже радиоактивные отходы в разных количествах.[50] С судов ежегодно сбрасывалось 145 млн. т. обычного мусора. Англия сбрасывала 5 млн. т. канализационных стоков в год.[51]
В результате добычи нефти из трубопроводов, связывающих нефтяные платформы с материком, каждый год в море вытекало около 30000 т. нефтепродуктов.[52] Последствия этого загрязнения нетрудно видеть. Целый ряд видов, которые некогда обитали в Северном море, в том числе лосось, осетр, устрицы, скаты и пикша, просто-напросто исчезли. Гибнут тюлени, другие обитатели этого моря нередко страдают от инфекционных заболеваний кожи, имеют деформированный скелет и злокачественные опухоли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или отравившаяся морской водой. Наблюдалось цветение ядовитых водорослей, которое привело к уменьшению рыбных запасов.
В Балтийском море в течение 1989 года погибли 17 тыс. тюленей.[53] Проведенные исследования показали, что ткани погибших животных буквально пропитаны ртутью, которая попадала в их организм из воды. Биологи считают, что загрязнение воды привело к резкому ослаблению иммунной системы обитателей моря и их гибели от вирусных заболеваний.
Крупные разливы нефтепродуктов (тысячи тонн) происходят в Восточной Балтике один раз в 3-5 лет, мелкие (десятки тонн) – ежемесячно. Крупный разлив поражает экосистемы на акватории в несколько тысяч гектаров, мелкий – в несколько десятков гектаров. Балтийскому морю, проливу Скагеррак, Ирландскому морю угрожают выбросы иприта – химического отравляющего вещества, созданного Германией в годы Второй мировой войны и затопленного Германией, Великобританией и СССР в 40-е годы. Свои химические боеприпасы СССР топил в северных морях и на Дальнем Востоке, Великобритания – в Ирландском море.
В 1983 году вошла в силу международная Конвенция по предотвращению загрязнения морской среды. В 1984 году государства Балтийского бассейна подписали в Хельсинки Конвенцию по защите морской среды Балтийского моря. Это было первое международное соглашение на региональном уровне. В результате проведенной работы содержание нефтепродуктов в открытых водах Балтийского моря снизилось в 20 раз по сравнению с 1975 г.[54]
В 1992 году министрами 12 государств и представителем Европейского Сообщества была подписана новая Конвенция по охране среды бассейна Балтийского моря.
Происходит загрязнение Адриатического и Средиземного морей. Только через реку По в Адриатическое море с предприятий промышленности и сельскохозяйственных ферм ежегодно попадает 30 тыс. т. фосфора, 80 тыс. т. азота, 60 тыс. т. углеводорода, тысячи тонн свинца и хрома, 3 тыс. т. цинка, 250 т. мышьяка.[55]
Средиземному морю грозит участь превратиться в мусорную свалку, сточную яму трех континентов. Ежегодно в море попадает 60 тыс. т. моющих веществ, 24 тыс. т. хрома, тысячи тонн нитратов, применяемых в сельском хозяйстве.[56] К тому же 85% вод, сбрасываемых из 120 крупных приморских городов, не очищаются, а самоочищение (полное обновление вод) Средиземного моря осуществляется через Гибралтарский пролив за 80 лет.[57]
Из-за загрязнений Аральское море с 1984 года полностью потеряло рыбохозяйственное значение. Его уникальная экосистема погибла.
Серьезную экологическую угрозу для жизни в Мировом океане и, следовательно, для человека представляет захоронение на морском дне радиоактивных отходов (РАО) и сброс в море жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Западные страны (США, Великобритания, Франция, Германия, Италия и др.) и СССР с 1946 года начали активно использовать океанские глубины для того, чтобы избавляться от РАО.
В 1959 году ВМС США затопили в 120 милях от Атлантического побережья США неудачный ядерный реактор от атомной подводной лодки. По данным «Гринпис», наша страна сбросила в море около 17 тыс. бетонных контейнеров с РАО, а также более 30 корабельных атомных реакторов.[58]
Наиболее тяжелая обстановка сложилась в Баренцевом и Карском морях вокруг ядерного полигона на Новой Земле. Там помимо бесчисленного количества контейнеров затоплено 17 реакторов, в том числе с ядерным топливом, несколько аварийных атомных подводных лодок, а также центральный отсек атомохода «Ленин» с тремя аварийными реакторами. Тихоокеанский флот СССР захоранивал ядерные отходы (в том числе 18 реакторов) в Японском и Охотском морях, в 10 местах недалеко от берегов Сахалина и Владивостока.
В 1972 году была подписана Лондонская конвенция, запрещающая сброс на дно морей и океанов радиоактивных и ядовитых химических отходов. К той конвенции присоединилась и наша страна. Военные корабли, в соответствии с международным правом, в разрешении на сброс не нуждаются. В 1993 году запрещен сброс ЖРО в море.
В 1982 году 3-я Конференция ООН по морскому праву приняла конвенцию по мирному использованию Мирового океана в интересах всех стран и народов, которая содержит около тысячи международно-правовых норм, регламентирующих все основные вопросы использования ресурсов океана.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.3. Сброс отходов в море с целю захоронения. Дампинг.
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.[59] Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промыш- ленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. В Таблице 2 показана доля содержания загрязняющих веществ в бытовом мусоре:
Таблица 3
Содержание загрязняющих веществ в бытовом мусоре[60]
Вещества
Содержание в бытовом мусоре (на массу сухого вещества)
Органические вещества
32-40%
Азот
0,56%
Фосфор
0,44%
Цинк
0,155%
Свинец
0,085%
Кадмий
0,001%
Ртуть
0,001%
Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ что приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух — вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
Глава 3. Перспективы повышения эффективности использования ресурсов Мирового океана и пути решения проблем использования его ресурсов3.1. Методы очистки вод Мирового океана
Общемировое водопотребление на хозяйственные и бытовые нужды составляет примерно 9% суммарного стока рек. Поэтому не прямое водопотребление гидроресурсов вызывает нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара, а их качественное истощение. Важное место в предохранении гидроресурсов от качественного истощения принадлежит очистным сооружениям. Очистные сооружения бывают разных типов в зависимости от основного способа обезвреживания нечистот. При механическом методенерастворимые примеси удаляют из сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек. В прошлом этот способ находил самое широкое применение для очистки промышленных стоков. Сущность химического методазаключается в том, что на очистных станциях в стоки вносят реагенты. Они вступают в реакцию с растворенными и нерастворенными загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют механическим путем. Но этот способ непригоден для очистки стоков, содержащих большое количество разнородных загрязнителей. Для очистки промышленных стоков сложного состава применяют электролитический (физический) метод. При этом способе электрический ток пропускают через промстоки, что приводит к выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок. Электролитический способ очень эффективен и требует относительно небольших затрат на сооружение очистных станций. При очистке бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический метод. В этом случае для минерализации органических загрязнений используют аэробные биологические процессы, осуществляемые с помощью микроорганизмов. Биологический метод применяют как в условиях, приближенных к естественным, так и в специальных биоочистных сооружениях. В первом случае хозяйственно-бытовые стоки подаются на поля орошения. Здесь сточные воды фильтруются через почвогрунты и при этом проходят бактериальную очистку. На полях орошения скапливается огромное количество органических удобрений, что позволяет выращивать на них высокие урожаи. Сложную систему биологической очистки загрязненных рейнских вод для целей водоснабжения ряда городов страны разработали и применяют голландцы. На Рейне построены насосные станции с фильтрами частичной очистки. Из реки вода закачивается в неглубокие канавы на поверхность речных террас. Через толщу алмовиальных отложений она фильтруется, пополняя грунтовые воды. Грунтовые воды подаются по скважинам на дополнительную очистку и затем поступают в водопровод. Очистные сооружения решают проблему сохранения качества пресных вод лишь до определенной стадии развития экономики конкретных географических регионов. Затем наступает момент, когда местных гидроресурсов уже не хватает для разбавления возросшего количества очищенных стоков. Тогда начинается прогрессирующее загрязнение гидроресурсов, наступает их качественное истощение. Кроме того, на всех станциях очистки по мере роста стоков встает проблема размещения значительных объемов отфильтрованных загрязняющих веществ. Таким образом, очистка промышленных и коммунальных стоков дает лишь временное решение местных задач охраны вод от загрязнения. Кардинальные пути защиты от загрязнения и разрушения природноаквальных и сопряженных с ними природных территориальных комплексов заключается в уменьшении или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в том числе и очищенных сточных вод. Совершенствование технологических процессов постепенно решает эти задачи. На все большем числе предприятий применяют замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные воды проходят лишь частичную очистку, после которой они снова могут быть использованы в ряде отраслей промышленности. Полное осуществление всех мер, направленных на прекращение сбросов нечистот в реки, озера и водохранилища, возможно только в условиях сложившихся территориально-производственных комплексов. В пределах производственных комплексов для организации замкнутого цикла водоснабжения можно использовать сложные технологические связи между различными предприятиями. В будущем очистные сооружения не будут сбрасывать отработанные воды в водоемы, а станут одним из технологических звеньев цепи замкнутого водообеспечения. Прогресс техники, тщательный учет местных гидрологических, физико- и экономико-географических условий при планировании и формировании территориально-производственых комплексов позволяет в перспективе обеспечить количественное и качественное сохранение всех звеньев круговорота пресной воды, превратить ресурсы пресных вод в неисчерпаемые. Все чаще для пополнения ресурсов пресных вод используются другие части гидросферы. Так, разработана достаточно эффективная технология опреснения морских вод. Технически проблема опреснения морской воды решена. Однако для этого требуется много энергии, и поэтому опресненная вода еще очень дорога. Значительно дешевле опреснять солоноватые подземные воды. С помощью гелиоустановок эти воды опресняют на юге США, на территории Калмыкии, Краснодарском крае, Волгоградской области. На международных конференциях по проблемам водных ресурсов обсуждаются возможности переброски пресной воды, законсервированной в виде айсбергов. Впервые предложил использовать айсберги для водоснабжения засушливых районов земного шара американский географ и инженер Джон Айзекс. По его проекту от берегов Антарктиды айсберги должны транспортироваться судами в холодное Перуанское течение и далее по системе течений к берегамКалифорнии. Здесь они прикрепляются к берегу, и пресная вода, образующаяся при таянии, будет подаваться по трубам на материк. Причём за счёт конденсации на холодной поверхности айсбергов количество пресной воды окажется на 25% большим, чем содержится в них самих.
продолжение
--PAGE_BREAK--3.2. Меры по охране морей и океанов от загрязнения
Наиболее серьезной проблемой морей и океанов в нашем столетии является загрязнение нефтью, последствия которого губительны для всей жизни на Земле. Поэтому в 1954 году в Лондоне прошла международная конференция, ставившаяся целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. На ней была принята конвенция, определяющая обязанности государств в этой области. Позже в 1958 году в Женеве были приняты еще четыре документа: 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. Они обязывали каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять морскую среду нефтью, радиоотходами и другими вредными веществами. Прошедшая в 1973 году в Лондоне конференция приняла документы по предотвращению загрязнения с судов. Согласно принятой конвенции, каждое судно должно иметь сертификат — свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном положении и не наносят ущерб морю. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе в порт.
Запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров, все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки. Институт океанологии РАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию. Он заключатся в добавлении к промывной воде нескольких поверхностно-активных веществ (препарат МЛ), что позволяет осуществить на самом судне очистку без сброса загрязненной воды или остатков нефти, которую можно впоследствии регенерировать для дальнейшего использования.
В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Многие современные танкеры имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая оболочка.
Капитаны судов обязаны фиксировать в специальных журналах сведения обо всех грузовых операциях с нефтью и нефтепродуктами, отмечать место и время сдачи или слива с судна загрязненных сточных вод.
Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях предотвращения растекания нефти используются физико-химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень удобны из-за простоты применения и невысокой стоимости, однако их массовое производство пока не налажено. Также существуют сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ.
После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем разбрызгивания разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти вещества должны быть биологически безопасны.
В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация «Кансай санге» выпустила реактив ASWW, основной компонент которого — специально обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности, препарат в течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в густую массу, которую можно стащить простой сетью.
Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая пластинка. Под действием вибрации сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.
Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские ученые создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную штору из этого материала, 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 приготовленную емкость.
Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств, ликвидирующих загрязнения, о решении проблемы говорить рано. Только внедрением новых методик очисток акваторий невозможно обеспечить чистоту морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем странам сообща, — предотвращение загрязнения.
3.3. Опыт борьбы с загрязнением различных стран
Современные технические возможности позволяют успешно решить проблемы загрязнения вод. Однако, чтобы они были реализованы, необходимы значительные затраты. Достаточно сказать, что для повторного использования загрязнённых речных и озёрных вод необходимо их шестидесяти, а в ряде случаев пятидесятикратное разбавление. Совершенно естественно поэтому, что основные усилия должны быть в настоящее время направлены на то, чтобы не допустить дальнейшего загрязнения пресных вод. Эта задача имеет не только громадное народнохозяйственное, но и гуманистическое значение, так как речь идёт о жизни и здоровье миллионов людей, и для её успешного осуществления далеко недостаточно усилий государств по отдельности, хотя бы потому, что во многих случаях речные системы проходят по территории нескольких стран. Так, 3 августа 2009 года представители прокуратуры и следственных органов из девяти стран Средиземноморья объединили свои усилия для активизации мер борьбы с загрязнением морской среды. На учредительном собрании в июне 2009 года в штаб-квартире представительства Всемирного банка в Марселе, была принята новая инициатива, предусматривающая меры борьбы с источниками загрязнения, связанными с эксплуатацией морских и воздушных судов, а также с наземными источниками загрязнения. Всемирный банк выступил спонсором этого мероприятия. В мероприятии участвовали представители Алжира, Египта, Испании, Италии, Ливана, Мальты, Марокко, Туниса и Франции.
По отдельности страны так же разрабатывают свои методы по борьбе с загрязнением морской среды(см.табл.4).
Таблица 4
Методы борьбы с загрязнением отдельных стран
Страна
Методы
США
· пришедшие в негодность изделия из пластика почти не поддаются разрушению. Американский ученый Карл Суонхом разработал пластик, изделия из которого саморазрушаются после их использования. Под прямым воздействием солнечного света в этих изделиях начинается процесс разрушения, который завершают насекомые;
· еще одно открытие американских ученых — предложение использовать сточные воды как питательную среду для водоросли хлореллы, используемой в корм скоту. В процессе роста хлорелла выделяет бактарецидные веществ, изменяющие кислотность стоков таким образом, что в воде гибнут болезнетворные бактерии и вирусы, т.е. стоки обеззараживаются.
Франция
· создание 6 территориальных комитетов по бассейнам рек, которые контролируют охрану и использование вод;
· фабрике разрешают забирать воду из реки только ниже того места, где у нее выведен сток;
· создано судно для очистки рек и акваторий портов. Это судно имеет специальное оборудование, которое засасывает отбросы и мусор (примерно 4 т в день);
· строительство очистных сооружений для сбора загрязненных вод танкеров;
· группы самолетов и вертолетов следят за тем, чтобы ни один танкер не слил балластные воды или остатки нефтепродуктов на подходах к портам;
· использование технологии сухого формования бумаги. При такой технологии потребность в воде вообще отпадает и отсутствуют ядовитые стоки;
· использование одной и той же воды по 5-6 раз.
Швеция
· определенной группой изотопов помечают танки каждого судна. Затем, с помощью специального прибора по пятну безошибочно определяют судно-нарушитель;
· национальный научно-исследовательский институт охраны воды и воздуха разработал меры. Недопущение загрязнения, восстановление чистоты сильно загрязненных водоемов;
· разработка бумаги, содержащей лишь 10%воды (по сравнению с 50 %раньше).
ФРГ
· с 1961 г. вступил в силу закон о запрещении производства моющих средств, содержащих биологически нерасщепляемые элементы.
Великобритания
· создан Совет по водным ресурсам. Наделен большими полномочиями, вплоть до привлечения к судебной ответственности лиц, допускающих сброс в водоемы загрязняющих веществ.
Япония
· создана служба наблюдения за загрязнением моря. Специальные катера регулярно патрулируют Токийский залив и прибрежные воды;
· созданы буи-роботы. Выявляют степень и состав загрязнения, а также его причины;
· использование технологии сухого формования бумаги. При такой технологии потребность в воде вообще отпадает и отсутствуют ядовитые стоки.
Методы по борьбе с загрязнением, которые разрабатывают страны по отдельности, безусловно очень эффективны, но многие частные фирмы и компании обходят эти законы, так как не заинтересованы во вложении дополнительных капиталов, зачастую считая более выгодным заплатить даже крупный денежный штраф, чем строить специальные очистные сооружения на своих фабриках. А зря. Ведь они не понимают, что такое небрежное отношение к океану и окружающей среде чревато самыми ужасающими последствиями. Для более эффективной борьбы с загрязнениями, страны должны объединяться, чтобы решить эту острую на сегодняшний день проблему.
продолжение
--PAGE_BREAK--