Черные приливы

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.

Летучие компоненты, составляющие от 20 до 50 процентов состава сырых нефтей, начинают испаряться в атмосферу. Естественно, что при сильном ветре, волнении и более высокой температуре воды этот процесс идет энергичнее. Через непродолжительное время легкие фракции нефти с поверхности воды практически полностью исчезают, а остаются только компоненты, имеющие температуру кипения выше 370 градусов Цельсия. Есть данные, что за пять-семь дней испаряется 66 процентов легкой неочищенной нефти и 20–40 процентов тяжелой. Внешне потеря летучих компонентов нефти за счет испарения создает иллюзию самоочищения морской среды. Но это только иллюзия. Ведь значительная часть нефтяных загрязнений (теперь уже атмосферы) неизбежно вернется в океан с выпавшими дождями и растворится в самом поверхностном слое морской воды. Частично растворяется и плавающая нефть, в первую очередь фракция, состоящая из ароматических углеводородов, обладающих большой растворимостью. В результате этого процесса может «исчезнуть» 5–8 процентов разлившейся нефти.

Смоляные шарики, основу которых составляют твердые углеводороды парафинового ряда, являются последней фазой деградации нефти. В отечественной научной литературе их, правда, чаще называют «нефтяными агрегатами», а в зарубежной — «мазутными комками или шариками», «нефтяными комками или шариками». Не надо думать, что человечество познакомилось с ними только в наши дни. Еще в древнеримских источниках сообщалось о кусках твердого асфальта на поверхности Мертвого моря, которое, кстати, римляне называли Асфальтовым. Есть данные, что Христофор Колумб приказывал вылавливать нефтяные комочки в Карибском море и употреблял их для повышения водонепроницаемости своих каравелл. Для тех же целей использовал комочки, собранные у берегов Калифорнии, известный мореплаватель XVI века Фрэнсис Дрейк. Другой известный мореплаватель, капитан Ванкувер, 200 лет спустя также находил комочки у калифорнийских берегов.

Смоляные шарики, или нефтяные комочки, в те далекие времена, конечно, никак не могли быть связаны с перевозкой или морской добычей нефти. Они появлялись на поверхности океанов или морей вследствие естественных процессов, таких, как просачивание нефти через разломы морского дна. Воды около острова Тринидад загрязнялись за счет сползания полужидкого асфальта из уникального асфальтового озера, расположенного вблизи от южного берега этого острова. По приближенным подсчетам, в Мировой океан из естественных источников ежегодно поступает около полумиллиона тонн нефти, однако антропогенное загрязнение при танкерных перевозках и авариях, за счет утечки из скважин и т. п. существенно его превышает. Поэтому присутствие смоляных шариков в Мировом океане теперь явление весьма обычное.

Вероятно, в каждый момент времени суммарный вес смоляных шариков на всей акватории Мирового океана составляет не менее 0,5 миллиона тонн. Этот субстрат преимущественно искусственного происхождения оказывается весьма пригодным для заселения некоторыми растительными и животными организмами. По сути дела, это новая экологическая ниша. На смоляных шариках поселяются различные мелкие водоросли, бактерии, мшанки и другие прикрепляющиеся формы организмов. На шариках находили даже икру рыб. Но главными обитателями этих нефтяных агрегатов являются, конечно, усоногие рачки — морские уточки. Зная скорость роста морских уточек, можно приближенно определить, сколько времени путешествуют в океанских просторах смоляные шарики. Предполагают, что в окраинных и средиземных морях смоляные шарики «живут» до года, а в открытом океане — несколько лет.

До недавнего времени считалось, что влияние смоляных комочков на жизнедеятельность морских организмов крайне незначительно. В самом деле, смоляные комки довольно большие агрегаты, которые не так-то легко заглотить, кроме того, они сильно выветрены и, казалось бы, безвредны. Но вот появились сообщения о находках смоляных комков в желудках крупных рыб. Это, конечно, не означает, что раньше рыбы или животные случайно или намеренно не заглатывали комки, облепленные ракушками, крабиками, рачками. Но этот факт как-то ускользал от биологов. Химические исследования последних лет показали, что комки далеко не так безвредны. Ведь чем больше они выветриваются, тем больше в них остается тяжелых фракций, смол и ароматических компонентов; иными словами, они становятся более токсичными.

В результате структурно-группового анализа комков, выполненного И. Немировской, выяснилось, что доля безвредных тяжелых фракций, таких, как асфальтены, карбены-карбоиды, невелика и, как правило, не превышает 10 процентов. Как и сырые нефти, смоляные комочки в основном состоят из фракций масел и смол, в составе же последних превалируют парафинонафтеновые и ароматические углеводороды. В силу этих обстоятельств смоляные комочки опасны для обитателей морей и океанов. По-видимому, экологический ущерб от этих образований значительно больший, чем считалось раньше.

Какова же дальнейшая судьба нефтяных агрегатов, или смоляных шариков?

Некоторые из них распадаются под воздействием морских волн на частицы, которые окончательно разрушаются биологическим путем. Другие оканчивают свое существование на морском побережье, вынесенные туда прибоем. Бывает и так, что разрастающиеся на шариках колонии организмов утяжеляют их, и они постепенно опускаются на дно океана, накапливаясь в донных осадках.

Специальное изучение нефтяного загрязнения шельфа было осуществлено советскими специалистами в Средиземном море. В течение трех лет проводились непрерывные наблюдения на участке берега Североафриканского континента и в шельфовой зоне до глубины 20 метров.

Участница работ И. Немировская рассказывала, что нефтяное загрязнение в исследованном районе было представлено всеми формами: пленками, смоляными комками, нефтью в эмульгированном и растворенном состоянии.

На пляже наблюдались довольно широкие черные полосы, а иногда даже валы до нескольких десятков сантиметров высотой. Эти полосы и валы образованы выброшенными волнами смоляными комочками размером от нескольких миллиметров до 5–6 сантиметров. Во время сильного волнения выбрасывается заметно больше комочков, и полосы и валы выделяются четче и рельефнее. Подсчитано, что на один квадратный километр пляжа после сильного волнения пришлось более 12 тонн комочков, сосредоточенных в полосах и валах.

Под водой на шельфе были встречены образования, которые никак не назовешь комками. Это были плотные шары диаметром до 30 сантиметров. Внутри твердой скорлупы мягкое ядро, иногда сохранившее в пустотах капельки морской воды. Шары скапливаются в трещинах песчаника, образуя на дне темные полосы. На квадратном метре площади такой полосы вес шаров достигает нескольких десятков килограммов.

Повсеместно на коренных породах встречались тончайшие нефтяные пленки. Наличие нефтяного загрязнения в исследованном районе серьезно изменило течение геохимических и биологических процессов. Так, пленка, покрывающая значительные участки дна и берега, заметно препятствует интенсивному выщелачиванию пород, столь характерному для данного района, а также пагубно отражается на развитии жизни в прибрежной зоне.

На размываемых штормом пляжах можно видеть среди обычных естественных слоев разнородного по крупности песка четко выделяющиеся горизонты нефтяных образований толщиной 5–6 сантиметров. Эти в известном смысле искусственные слои, обладая большой водоупорностью, замедляют химический обмен между остальными слоями.

Таким образом, нефтяные агрегаты с определенным количеством песка стали в наши дни одной из достаточно распространенных форм осадочного материала.

Во время плавания норвежского исследователя Тура Хейердала и его интернационального экипажа на папирусной ладье «Ра-2», когда экспедиция находилась в самом центре Атлантики, Тур Хейердал записал в своем дневнике: «Загрязнение ужасающее. Медани (марокканец — спутник Хейердала. — А. М., В. В.) вылавливает темные комки со сливу величиной, обросшие морскими уточками. На некоторых поселились крабики и многоногие рачки. Под вечер гладкое море кругом было сплошь покрыто коричневыми и черными комками асфальта, окруженными чем-то вроде мыльной пены, а местами поверхность воды отливала всеми цветами радуги от бензина». И в предыдущем плавании на судне из папируса «Ра» в 1969 году члены экспедиции видели коричневые и черные мазутные или асфальтовые комки. Тур Хейердал считает, что не менее 10 процентов поверхности Атлантического океана в районе плавания «Ра» было покрыто этими комочками. Внимание к экспедиции Хейердала было огромным. События и наблюдения, связанные с этой экспедицией, освещались по радио и телевидению. Именно поэтому сведения о нефтяных комочках стали достоянием самых широких кругов общественности.

Нефтяные комочки видел в открытом океане и кругосветный мореплаватель-одиночка Фрэнсис Чичестер. Заметим, что папирусные ладьи Тура Хейердала и тем более яхта «Джипси-Мот IV» Фрэнсиса Чичестера плавали в стороне от основных трансокеанских путей, но вездесущие нефтяные шарики проникли и в эти отдаленные районы океана.

Вместе с тем нельзя не отметить, что в последние годы смоляных комков в океане стало заметно меньше, что, безусловно, связано с уменьшением сброса нефти в океан танкерным флотом, несмотря на увеличение количества транспортируемой океаном нефти и общего тоннажа мирового флота. Так, в 1971 году суда танкерного флота сбросили в океан около 2,1 миллиона тонн нефти, а в 1980 году эта масса уменьшилась до 1,5 миллиона тонн. Однако доля нефтяного загрязнения за счет аварий танкеров увеличилась с 200 тысяч тонн в 1973 году до 390 в 1980-м.