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O problema da poluição dos oceanos. Noções básicas de uma vida segura

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Petróleo e produtos petrolíferos. O óleo é um líquido oleoso viscoso de cor marrom escura e baixa fluorescência. O petróleo consiste principalmente de hidrocarbonetos alifáticos e hidroaromáticos saturados. Os principais componentes do petróleo - hidrocarbonetos (até 98%) - são divididos em 4 classes:

As parafinas (até 90% da composição total) são substâncias estáveis, cujas moléculas são expressas por uma cadeia linear e ramificada de átomos de carbono. As parafinas leves têm volatilidade e solubilidade máximas em água.

As cicloparafinas (30-60% da composição total) são compostos cíclicos saturados com 5-6 átomos de carbono no anel. Além do ciclopentano e ciclohexano, compostos bicíclicos e policíclicos desse grupo são encontrados no petróleo. São muito estáveis ​​e não biodegradáveis.

Os hidrocarbonetos aromáticos (20-40% da composição total) são compostos cíclicos insaturados da série do benzeno, contendo 6 átomos de carbono no anel a menos que as cicloparafinas. O óleo contém compostos voláteis com uma molécula na forma de um único anel (benzeno, tolueno, xileno), depois bicíclico (naftaleno), policíclico (pireno).

As olefinas (até 10% da composição total) são compostos não cíclicos insaturados com um ou dois átomos de hidrogênio em cada átomo de carbono em uma molécula de cadeia linear ou ramificada.

Petróleo e derivados são os poluentes mais comuns nos oceanos. No início dos anos 80. cerca de 6 milhões de toneladas de petróleo entravam no oceano anualmente, o que representava 0,23% da produção mundial. As maiores perdas de petróleo estão associadas ao seu transporte das áreas de produção. Emergências, descarga de água de lavagem e de lastro ao mar por navios-tanque - tudo isso causa a presença de campos de poluição permanentes ao longo das rotas marítimas. Em 1962-1979 como resultado de acidentes, cerca de 2 milhões de toneladas de petróleo entraram no meio marinho.

Nos últimos 40 anos, desde 1964, cerca de 2000 poços foram perfurados no Oceano Mundial, dos quais 1350 foram equipados somente no Mar do Norte. 0,1 milhão de toneladas de petróleo são perdidas anualmente devido a pequenos vazamentos. Grandes massas de óleo entram nos mares ao longo dos rios, com bueiros domésticos e pluviais. O volume de poluição desta fonte é de 2 milhões de toneladas/ano. Todos os anos, 0,5 milhão de toneladas de petróleo são perdidas com efluentes industriais. Ao entrar no ambiente marinho, o óleo primeiro se espalha na forma de um filme, formando camadas de diversas espessuras. A cor do filme pode determinar sua espessura, e esse valor permite determinar a quantidade de óleo na água (Tabela 1).

O filme de óleo altera a composição do espectro e a intensidade da penetração da luz na água. A absorção de luz por películas finas de petróleo bruto é de 1-10% (280 nm), 60-70% (400 nm). Um filme com espessura de 30 a 40 mícrons absorve completamente a radiação infravermelha.

Quando misturado com água, o óleo forma uma emulsão de dois tipos: direta (“óleo em água”) e reversa (“água em óleo”). As emulsões diretas, compostas por gotículas de óleo de até 0,5 µm de diâmetro, são menos estáveis ​​e são características de óleos contendo tensoativos. Quando as frações voláteis são removidas, o óleo forma emulsões viscosas inversas, que podem permanecer na superfície, ser arrastadas pela corrente, ser arrastadas para a costa e depositar no fundo.

Tabela 1. Determinação da quantidade de óleo na água do mar pela espessura do filme

Pesticidas. Este é um grupo de substâncias criadas artificialmente usadas para controlar pragas e doenças de plantas. Os pesticidas são divididos nos seguintes grupos:

• inseticidas - para combater insetos nocivos;
• fungicidas e bactericidas - contra doenças fúngicas e bacterianas de plantas;
• herbicidas - para matar ervas daninhas.

Foi estabelecido que os pesticidas, destruindo as pragas, prejudicam muitos organismos benéficos e prejudicam a saúde das biocenoses. Na agricultura, há muito tempo existe um problema de transição de métodos químicos (poluentes) para métodos biológicos (amigos do meio ambiente) de controle de pragas. Atualmente, mais de 5 milhões de toneladas de pesticidas entram no mercado mundial. Cerca de 1,5 milhão de toneladas dessas substâncias já entraram nos ecossistemas terrestres e marinhos por meio de cinzas e água.

A produção industrial de pesticidas é acompanhada pelo aparecimento de um grande número de subprodutos que poluem as águas residuais. No ambiente aquático, representantes de inseticidas, fungicidas e herbicidas são mais comuns do que outros. Os inseticidas sintetizados são divididos em três grupos principais: organoclorados, organofosforados e carbonatos. Os inseticidas organoclorados são obtidos pela cloração de hidrocarbonetos líquidos aromáticos e heterocíclicos. Estes incluem o DDT e seus derivados, em cujas moléculas aumenta a estabilidade de grupos alifáticos e aromáticos na presença conjunta, bem como todos os tipos de derivados clorados de clorodieno (eldrin). Estas substâncias têm uma meia-vida de até várias décadas e são muito resistentes à biodegradação.

No ambiente aquático, frequentemente são encontrados bifenilos policlorados - derivados do DDT sem uma parte alifática, totalizando 210 homólogos e isômeros. Nos últimos 40 anos, mais de 1,2 milhão de toneladas de bifenilos policlorados foram usados ​​na produção de plásticos, corantes, transformadores e capacitores. Os bifenilos policlorados (PCBs) entram no ambiente como resultado de descargas de águas residuais industriais e da incineração de resíduos sólidos em aterros sanitários. Esta última fonte distribui os PCBs para a atmosfera, de onde eles caem com a precipitação atmosférica em todas as regiões do globo. Assim, em amostras de neve coletadas na Antártida, o conteúdo de PCBs foi de 0,03-1,2 kg/l.

Tensoativos sintéticos (surfactantes). Os detergentes (surfactantes) pertencem a um extenso grupo de substâncias que reduzem a tensão superficial da água. Fazem parte dos detergentes sintéticos (CMC), amplamente utilizados no dia a dia e na indústria. Juntamente com as águas residuais, os surfactantes entram nas águas continentais e no ambiente marinho. O CMC contém polifosfatos de sódio, nos quais os detergentes são dissolvidos, bem como vários ingredientes adicionais tóxicos para os organismos aquáticos: fragrâncias, agentes de branqueamento (persulfatos, perboratos), carbonato de sódio, carboximetilcelulose, silicatos de sódio. Dependendo da natureza e estrutura da parte hidrofílica do surfactante, as moléculas são divididas em aniônicas e catiônicas, anfotéricas e não iônicas. Estes últimos não formam íons na água. Os mais comuns entre os surfactantes são as substâncias aniônicas. Eles representam mais de 50% de todos os surfactantes produzidos no mundo.

A presença de surfactantes em efluentes industriais está associada ao seu uso em processos como flotação, concentração de minérios, separação de produtos de tecnologia química, produção de polímeros, melhoria das condições de perfuração de poços de petróleo e gás e combate a equipamentos corrosão. Na agricultura, os surfactantes são usados ​​como parte de pesticidas.

Compostos com propriedades cancerígenas. Substâncias cancerígenas são compostos quimicamente homogêneos que exibem atividade transformadora e capacidade de causar alterações cancerígenas, teratogênicas (violação dos processos de desenvolvimento embrionário) ou mutagênicas no organismo. Dependendo das condições de exposição, podem levar à inibição do crescimento, envelhecimento acelerado, interrupção do desenvolvimento individual e alterações no pool genético dos organismos. Substâncias com propriedades cancerígenas incluem hidrocarbonetos alifáticos clorados, cloreto de vinila e especialmente hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs).

A quantidade máxima de PAHs nos sedimentos do Oceano Mundial (mais de 100 μg/kg de massa de matéria seca) foi encontrada em zonas tentonicamente ativas sujeitas a impactos térmicos profundos. As principais fontes antropogênicas de PAHs no meio ambiente são a pirólise de substâncias orgânicas durante a combustão de diversos materiais, madeira e combustível.

Metais pesados. Mercúrio, chumbo, cádmio, zinco, cobre, arsênico são metais pesados ​​e estão entre os poluentes comuns e altamente tóxicos. Eles são amplamente utilizados em várias produções industriais, portanto, apesar das medidas de tratamento, o teor de compostos de metais pesados ​​nas águas residuais industriais é bastante alto. Um grande número de compostos entra no oceano através da atmosfera. Mercúrio, chumbo e cádmio são os mais perigosos para as biocenoses marinhas.

O mercúrio é transportado para o oceano com escoamento continental e através da atmosfera. Durante o intemperismo de rochas sedimentares e ígneas, 3,5 mil toneladas de mercúrio são liberadas anualmente. A composição da poeira atmosférica contém cerca de 12 mil toneladas de mercúrio, parte significativa das quais é de origem antropogênica. Cerca de metade da produção industrial anual deste metal (910 mil toneladas/ano) acaba no oceano de diversas formas. Em áreas poluídas por águas industriais, a concentração de mercúrio em solução e suspensão é muito aumentada. Ao mesmo tempo, algumas bactérias convertem cloretos em metilmercúrio altamente tóxico. A contaminação de frutos do mar levou repetidamente ao envenenamento por mercúrio da população costeira. Em 1977, havia 2 vítimas da doença de Minomata, causada por resíduos da produção de cloreto de vinila e acetaldeído, que usava cloreto de mercúrio como catalisador. Águas residuais insuficientemente tratadas de empresas entraram na Baía de Minomata.

O chumbo é um elemento contido em todos os componentes do meio ambiente: nas rochas, solos, águas naturais, atmosfera e organismos vivos. Finalmente, o chumbo é ativamente dissipado no meio ambiente durante as atividades humanas. São emissões de efluentes industriais e domésticos, de fumaça e poeira de empreendimentos industriais, de gases de escape de motores de combustão interna. O fluxo migratório de chumbo do continente para o oceano ocorre não apenas com o escoamento dos rios, mas também pela atmosfera. Com a poeira continental, o oceano recebe de 20 a 30 toneladas de chumbo por ano.

Descarga de resíduos no mar para fins de descarte (despejo). Muitos países com acesso ao mar realizam o descarte marítimo de vários materiais e substâncias, em particular, solo escavado durante a dragagem, escória de perfuração, resíduos industriais, entulhos de construção, resíduos sólidos, explosivos e produtos químicos e resíduos radioativos. O volume de aterros sanitários é cerca de 10% da massa total de poluentes que entram no Oceano Mundial.

A base para o despejo é a capacidade do ambiente marinho de processar uma grande quantidade de substâncias orgânicas e inorgânicas sem muitos danos à água. No entanto, as possibilidades do ambiente não são ilimitadas. Portanto, o dumping é considerado uma medida forçada devido à imperfeição da tecnologia.

As escórias industriais contêm uma variedade de substâncias orgânicas e compostos de metais pesados. O lixo doméstico contém em média (com base na matéria seca) 32-40% de matéria orgânica, 0,56% de nitrogênio, 0,44% de fósforo, 0,155% de zinco, 0,085% de chumbo, 0,001% de mercúrio, 0,001% de cádmio. Durante a descarga (passagem do material pela coluna d'água), parte dos poluentes se dissolve, alterando a qualidade da água, enquanto a outra parte é sorvida por partículas em suspensão e vai para os sedimentos de fundo. Ao mesmo tempo, a turbidez da água aumenta. A presença de substâncias orgânicas geralmente leva ao rápido consumo de oxigênio na água e, muitas vezes, ao seu desaparecimento completo, dissolução de suspensões, acúmulo de metais na forma dissolvida e aparecimento de sulfeto de hidrogênio.

A presença de grande quantidade de matéria orgânica cria um ambiente redutor estável no solo, no qual surge um tipo especial de água intersticial, contendo sulfeto de hidrogênio, amônia e íons metálicos. Organismos bentônicos e outros são afetados em graus variados pelos materiais descarregados.No caso da formação de filmes superficiais contendo hidrocarbonetos de petróleo e surfactantes, a troca gasosa na interface ar-água é perturbada.

Os poluentes que entram na solução podem se acumular nos tecidos e órgãos dos hidrobiontes (organismos vivos marinhos) e ter um efeito tóxico sobre eles. O despejo de materiais de despejo no fundo e o aumento prolongado da turbidez da água do fundo levam à morte de formas sedentárias de bentos por sufocamento. Nos peixes, moluscos e crustáceos sobreviventes, a taxa de crescimento é reduzida devido à deterioração das condições de alimentação e respiração. A composição de espécies de uma determinada comunidade geralmente muda.

Ao organizar um sistema de monitoramento de descargas de resíduos no mar, encontrar áreas de despejo, determinar a dinâmica da poluição da água do mar e dos sedimentos de fundo é de importância decisiva. Para determinar os possíveis volumes de descarga no mar, é necessário realizar cálculos de todos os poluentes na composição da descarga bruta.

Assim, os efeitos do impacto antrópico no ambiente aquático se manifestam nos níveis individual e populacional-biocenótico. A exposição prolongada a poluentes leva a uma simplificação do ecossistema.

Autores: Aizman R.I., Krivoshchekov S.G.

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