17.9: Забруднення та забруднювачі

Забруднення та забруднювачі

Забруднювачі надходять у багатьох формах і з багатьох джерел. Вплив забруднюючих речовин залежить від багатьох факторів: хімічних властивостей, концентрацій, з чим вони реагують, на що вони можуть перетворюватися, а також де і як вони можуть концентруватися як через фізичні, так і біологічні процеси. Деякі хімічні речовини є чисто токсичними, отруюють організми в малих концентраціях, втрата біомаси, перешкоджаючи розмноженню, росту, неврологічній та дихальній функції та спричиняючи недостатність органів та смерть. Деякі хімічні забруднювачі ускладнюють утримання водою газів (таких як O ₂ та CO ₂). Тверді речовини в муловій або глиняній формі можуть покривати донних тварин, засмічувати фільтруючі годівниці та блокувати сонячне світло.

Деякі хімічні речовини біопідсилюють. Біологічна ампліфікація включає токсин, який не метаболізується і накопичується в організмі, і, можливо, збільшується в концентраціях, коли він рухається вгору по харчовому ланцюгу. Наприклад, заборонений інсектицид ДДТ проходить біологічну ампліфікацію, коли він споживається в забрудненій екосистемі. ДДТ є прикладом хімічного забруднювача, який проходить через біологічну ампліфікацію, коли він рухається вгору по харчовому ланцюгу (рис. 17.10).

Тропічний рівень у харчовому ланцюзі	Концентрація ДДТ в частках на мільйон
Фітопланктон	0,000003 проміле.
зоопланктон	0,04 проміле
Дрібна риба	0,5 проміле
велика риба	2,0 проміле
Птахи	25 проміле

Малюнок 17.10. Біологічна ампліфікація ілюструється ДДТ. Через політичні дії він був остаточно заборонений у 1972 році Агентством з охорони навколишнього середовища США. ДДТ розглядається докладніше нижче.

Точкові та неточкові джерела забруднення

Всі забруднення мають джерело походження. Точкові джерела - видимо очевидні джерела. Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) визначає забруднення точковим джерелом як «будь-яке єдине ідентифіковане джерело забруднення, з якого викидаються забруднюючі речовини, наприклад, стічні води, судно або димова труба». Суворі закони та нормативні акти, впроваджені в останні десятиліття, допомогли зменшити забруднення з точкових джерел у більшості розвинених країн (в основному тому, що вони явно очевидні і можуть бути пов'язані безпосередньо з оригінальним фінансово відповідальним джерелом). Однак основні внески в забруднення моря надходять з неточкових джерел, пов'язаних зі стіком з суші (рис. 17-11 та 17-12). Деякі забруднення океану починається як забруднення повітря. Неточкові джерела включають невеликі джерела (автомобілі, вантажівки, човни, септики, димовий дим) та більші джерела, включаючи сільськогосподарські відходи (пестициди, гербіциди, добрива та відходи тварин) з ферм, ранчо та заготівлі лісових масивів. Сток з промислових та міських районів (дороги, автостоянки, дахи), несправні керовані промислові операції та погано спроектовані очисні споруди вносять забруднювачі та сміття в морські середовища.

Забруднення та вторинні наслідки забруднення (спричиняючи шкідливе цвітіння бактерій та водоростей) можуть бути дуже шкідливими як для дикої природи, так і для людини. Близько третини молюсків, що ростуть прибережних вод, негативно впливають на забруднення. Прибережні води та пляжі часто небезпечні для купання після зливового стоку.

Малюнок 17.11. Неточкове джерело забруднення проілюстровано у Флориді.


Малюнок 17.12. Джерела неточкового забруднення вражають прибережні води.

Екологічні проблеми з діяльністю нафтовидобувної галузі

Як обговорювалося в попередніх розділах, більшість вчених вказують на споживання викопного палива як основну причину глобального потепління та пов'язаних з цим змін клімату - тему, що викликає найбільше занепокоєння майбутньої долі людства та якості та біорізноманіття фізичного середовища світу. Більш детальна дискусія, пов'язана із забрудненням нафтою, обговорюється нижче в розділі Забруднення моря. Спалювання викопного палива (нафти, газу, вугілля) є основним фактором, що впливає на зміну клімату. Хоча альтернативні джерела енергії поступово знижують попит на викопне паливо в США, споживання у всьому світі все ще поступово зростає (рис. 17.13).

Розвідка, видобуток та споживання нафти є основними причинами забруднення океанів. Нафта включає сиру нафту, продукти рафінованої нафти, нафту, газ та смоли (асфальт), похідні нафти (пластмаси, воски тощо), а також парникові гази та токсини, що виділяються при виробництві та спалюванні викопного палива.

Малюнок 17.13. Статистика споживання викопного палива та викидів CO ₂ для США та світу.

Джерела викидів вуглекислого газу (CO ₂)

Вуглекислий газ, що потрапляє в атмосферу Землі, надходить з океанів, ґрунту, рослин, тварин і вулканів. Парникові гази та забруднення від споживання викопного палива зараз вважаються основною причиною зміни клімату та змін хімії океану, що згубно впливають на морське життя. Дослідження зміни клімату показують, що хоча людські джерела вуглекислого газу набагато менші, ніж природні викиди. Однак викиди CO ₂ з людського джерела значно зростали з моменту початку промислової революції в 19 столітті. Діяльність людини компенсує баланс між «джерелами» викидів і «раковинами», які виводять СО ₂ з атмосфери. В даний час викиди вуглекислого газу при спалюванні палива включають близько 43% з вугілля, 36% видобувається нафтою, а 20% - з природного газу. Знищення природних «потоків» на суші спричинене вирубкою лісів та деградацією багатих органікою ґрунтів у сільськогосподарських регіонах, що розвиваються, які також виділяють велику кількість СО ₂ в атмосферу.

Сира нафта є природним ресурсом. Нафта (газ, нафта та дьоготь) природним чином утворюються в земній корі і отримуються з осадових родовищ, в основному з континентальних крайових регіонів світу (як давніх, так і сучасних умов. Сира нафта і газ утворюються внаслідок повільного біологічного і термічного розпаду органічних залишків і залишків, похованих у відкладах. Зазвичай потрібно багато мільйонів років, щоб багаті органічними відклади, що відкладалися в прибережних болотних регіонах, континентальному шельфі або глибокому океані, щоб пройти процеси, які будуть перетворені на нафтові ресурси. Перетворення включає в себе: скільки органічної речовини відбувається в відкладеннях, скільки тепла піддаються опади і як довго вона піддається впливу. Чим більше часу органічна речовина піддається впливу тепла, тим більше вона розпадається на побічні продукти газів, рідин (нафта) і важких вуглецевих залишків (дьоготь), (рис. 17.14). Велика частина цих матеріалів залишалася в пастці в відкладеннях, але газ і нафта можуть мігрувати в підземні резервуари або виходити на поверхню.

Нерафінована сира олія, як правило, біологічно розкладається. Багато мікроскопічних організмів (головним чином бактерій) споживатимуть сиру нафту, однак, вишукані нафтопродукти, як правило, не біологічно розкладаються і є більш токсичними для дикої природи. Легкі, летючі компоненти будуть поступово випаровуватися. Більш важкі, багаті вуглецем залишки можуть зайняти набагато більше часу. Сира нафта швидше руйнується при більш високих температурах, тому розливи в умовах холодної води займають набагато більше часу, щоб руйнуватися.

Дігтярні кулі - загальна риса, знайдена на пляжах по всьому світу. Слід зазначити, що приблизно половина смоляних куль, виявлених на пляжах, надходить з природних джерел (нафта просочується на морське дно). Інша половина походить від людської діяльності (забруднення). Природні смоли просочуються, як правило, поширені в регіонах видобутку нафти. Наприклад, кожен, хто відвідує пляжі в Санта-Барбарі та навколо неї, буде відзначати, що їх взуття буде покрита дьогтем після прогулянки по пляжу. Хоча в регіоні проводяться операції з буріння нафти та видобутку як на шельфі, так і на суші, дьоготь на місцевих пляжах здебільшого надходить з природних джерел: просочується на морське дно.

Малюнок 17.14. Органічне дозрівання перетворює органічну речовину у вугілля, нафту та газ із захороненням з плином часу.	Малюнок 17.15. Заглибна бурова платформа Deepwater Horizon перед катастрофою 2010 року.	Малюнок 17.16. Місце катастрофи «Глибоководний горизонт».