География нефтяного загрязнения
Мы пока плохо представляем себе географическую картину загрязнения нефтью и нефтепродуктами в масштабах всего Мирового океана. Это и естественно: исследования нефтяного загрязнения проводились лишь и немногих экспедиционных рейсах научно-исследовательских судов разных стран. По отрывочным наблюдениям, конечно, трудно составить глобальную картину распределения нефтяных углеводородов. Поэтому о загрязнении Атлантического, Тихого и Индийского океанов сегодня можно говорить лишь в самых общих чертах.
Впрочем, известно, что в Атлантическом океане и морях, входящих в его бассейн, где осуществляются большие перевозки нефти и нефтепродуктов, отмечены районы с высокой концентрацией углеводородов. Конечно, больше всего нефтяному загрязнению подвержены прибрежные воды Европы и Северной Америки, там, где пролегают пути танкерного флота. Здесь же существует и большой сброс нефти и нефтепродуктов с берегов. Но вот что любопытно. Значительные поля загрязнения наблюдаются и в открытом океане. Для расшифровки этого явления необходимо обратиться к океанографии.
Оказывается, все дело в океанских течениях, переносящих нефть в эмульгированном состоянии. Последние накапливаются в зонах с небольшими горизонтальными движениями воды (заметим, что аналогичную картину дали численные эксперименты по глобальному распространению примесей в атмосфере; вначале распределенная равномерно примесь через несколько месяцев стала концентрироваться в областях больших квазистационарных субтропических антициклонов). Так, мощное течение Гольфстрим и его продолжение — Северо-Атлантическое течение — «насыщают» нефтью и нефтепродуктами Саргассово море, занимающее огромную акваторию в центре Северной Атлантики.
Саргассово море — настоящий аккумулятор различных дрейфующих предметов, в том числе и конечных продуктов разложения нефти в виде так называемых «смоляных шариков». Но нередкость там и нефтяные пленки, или слики, особенно у Бермудских островов, где проложены основные трассы нефтеперевозок. Таким образом, к действительно неприятным особенностям Бермудского треугольника — западной части Саргассова моря — относится его нефтяное загрязнение. Противоестественно на фоне чистейших океанских вод цвета насыщенного индиго видеть растянутые пленки и буроватые или черные смоляные шарики. В сети биологов на научно-исследовательских судах попадает нефтепродуктов (по весу) в три раза больше, чем водорослей.
В 1978 году с борта научно-исследовательского судна «Академик Курчатов» удалось провести весьма детальные наблюдения над нефтяным загрязнением в западной части Саргассова моря. На океанской поверхности нефть отмечали в виде пленок и смоляных комочков, а в толще воды углеводородные компоненты нефти присутствовали в растворенном и эмульгированном состоянии.
Первый же спущенный с борта трал поднял с океанской поверхности 130 граммов нефтяных комочков. Во время экспедиции траление проводилось еще 74 раза, и лишь в 6 случаях трал не принес каких-либо остатков нефти.
Участница экспедиции кандидат химических наук И. Немировская рассказывала, что выловленные из воды нефтяные комочки сильно различались по внешнему виду: «Иногда это были липкие, легко деформируемые, видимо, недавно образовавшиеся остатки… Наряду с ними встречались плотные сгустки, покрытые бурой бактериальной пленкой. Диаметр комков изменялся от 2 мм до 4 см, вес самых крупных образцов достигал 14–15 г. На комках встречались моллюски и молодь усоногих рачков — морских уточек, а в углублениях — икра морских животных».
Во время экспедиции с февраля по май удалось четыре раза побывать в тех же точках акватории в центре Бермудского треугольника. Оказалось, что среднее содержание смоляных комочков на поверхности океана менялось от 6,9 миллиграмма на квадратный метр в феврале до 28,5 — в мае. Однако средние концентрации другой формы нефтяного загрязнения — растворенных и эмульгированных углеводородов — изменялись за это же время сравнительно мало.
Интересно отметить, что Северо-Атлантическое течение «забрасывает» нефть в виде смоляных шариков далеко на север — в Норвежское и даже в Баренцево моря. К дуге Антильских островов значительное количество смоляных шариков «преклонного возраста» приносит с востока, где проходят трассы танкеров, Северное пассатное течение. Молодые, только что образовавшиеся смоляные шарики — липкие, с шероховатой поверхностью. Шарики, находившиеся в океане достаточно долго, имеют отшлифованную твердую поверхность, и лишь сердцевина у них липкая, с резким запахом нефти.
Из морей бассейна Атлантического океана больше других загрязнены нефтью и нефтепродуктами Северное и Средиземное моря. Тур Хейердал отмечал, что некогда желтые прибрежные камни стали похожими на кокс, а трещины словно законопачены мазутом. Карибское и Балтийское моря загрязнены пока что несколько меньше. Нефтяное загрязнение перечисленных морей объясняется не только транспортировкой «черного золота», но и континентальным сбросом, а также наличием нефтепромыслов (Северное море).
Северный Ледовитый океан, широко связанный водообменом с Атлантикой, помимо тепла, получает от нее и продукты нефтяных загрязнений. Подсчитано, что система Северо-Атлантического течения доставляет в Северный Ледовитый океан около двух тысяч тонн нефтяных углеводородов.
В силу своих физико-географических особенностей Северный Ледовитый океан представляет собой гигантский природный аккумулятор нефти. Накоплению в нем нефтяных углеводородов способствуют низкие температуры воздуха и воды, тормозящие естественные процессы химического, биохимического и, главное, микробиологического разложения углеводородов. Известно, что в тропиках нефть окисляется не более чем за две недели, а при отрицательных температурах морской воды, которые наблюдаются в Северном Ледовитом океане, процессы окисления могут длиться десятилетиями и столетиями. И еще одна особенность арктического бассейна — весьма высокая способность льдов абсорбировать углеводороды из воды (до одной четверти от всей массы разлившейся нефти). Загрязненные льды тают значительно быстрее. Имеются подсчеты, что разлив такого количества нефти, которое транспортирует лишь один современный супертанкер, в арктическом море Бофорта вполне может вызвать полное очищение его акватории от льдов. А акватория эта не так уж мала — 476 тысяч квадратных километров. Добавим, что море Бофорта из-за современного огромного скопления арктических льдов образно называют «полюсом льдов».
Значительное поступление нефти и нефтепродуктов в Северный Ледовитый океан и накопление их там может, вероятно, в конце концов уничтожить в нем все живое. Арктические растительность и животные, не отличающиеся большим разнообразием, весьма чувствительны к воздействиям окружающей среды. А если учесть, что арктическим водам свойствен особый режим лишь с несколькими неделями биологической активности, приводящий к более замедленному росту и длительному воспроизводству животного мира, то становится ясным, что там катастрофические нефтяные разливы могут нанести неизмеримо бóльший ущерб, чем в остальных природных зонах Мирового океана. Правда, в последнее время установлено, что низкие температуры снижают не только бактериальную активность, но и скорость потребления загрязнений морскими организмами.
В самом большом океане планеты — Тихом — нефтяное загрязнение ощущается меньше. Но и в нем имеются обширные акватории, довольно обильно покрытые нефтяной пленкой и смоляными шариками. Это прежде всего воды, окружающие Японию, обширный район у берегов Северной Америки, Южно-Китайское море. Экваториальные широты и практически вся южная часть Тихого океана загрязнены мало. В Индийском океане районы сильного нефтяного загрязнения — это Персидский и Оманский заливы с морскими нефтепромыслами и интенсивным танкерным движением. В целом в северной части Индийского океана исследовательские суда повсеместно отмечали либо наличие нефтяной пленки, либо смоляные шарики. Весьма загрязнены нефтяными шариками воды у Мальдивских островов.
В Красном море на пути в Суэцкий канал встреча с танкером, пожалуй, более обычна, чем с каким-либо другим морским судном. Поэтому вытянутые по ветру нефтяные пленки в центральной судоходной части моря наблюдаются на всем протяжении от Баб-эль-Мандебского пролива до входа в Суэцкий канал.
Проследим цепь превращений нефти в морской воде с самого начала. Сырая или неочищенная нефть образуется из останков растений и животных, которые сначала под действием бактерий, а затем за миллионы лет пребывания под многотонным прессом земной толщи под влиянием высокой температуры превратились в густую вязкую маслянистую жидкость. В зависимости от месторождения она имеет цвет от почти абсолютно черного до светло-коричневого. Ее пары с резким запахом не ядовиты. Добавим, что нефть легче воды.
Состоит она из тысяч различных компонентов от тяжелых парафинов до легких и летучих жидкостей и газов. Все это — углеводороды, то есть соединения, в основе которых углерод и водород. В состав нефти может входить некоторое количество кислорода, серы, металлов и других элементов, встречающихся в растительных и животных организмах. Как только нефть попадает в море, сразу же начинаются ее физические, химические и биохимические превращения. Прежде всего она фракционируется — легкие масла отделяются от более тяжелых компонентов. Сила поверхностного натяжения помогает растеканию пленки по поверхности океана. Если в морскую воду попало значительное количество нефти, то в течение нескольких часов или, самое большее, дней пятно легкой нефти может охватить много квадратных километров и иметь толщину не более стотысячной доли сантиметра. Более тяжелая нефть, смазочные вещества и парафины концентрируются в более толстые пятна.