Транспортное освоение морских и океанических акваторий.

Из всех видов мирового транспорта самым дешевым является морской. Он обеспечивает более 75 % перевозок между странами (общий объем грузов — около 3,6 млрд. т в год), реализуя возможности международного географического разделения труда при усиливающейся интернационализации мировой экономики.

Странами-лидерами мирового торгового флота (по тоннажу судов) являются Либерия, Панама, Япония, Греция, США, Кипр, Китай. Суда под «дешевыми» флагами (Либерии, Панамы, Сингапура, Кипра и др.) обеспечивают в 3 раза более низкую себестоимость перевозок, значительные налоговые и другие льготы их владельцам.

Первое место в морских грузовых перевозках занимают нефть и нефтепродукты. Особенно крупные грузопотоки формируются в Персидском заливе, а направлены они в Зап. Европу, Японию и США. По-прежнему значительны перевозки угля, занимающего первое место среди массовых сухих грузов. Крупнейшими экспортерами угля являются Австралия, США, ЮАР. Следует отметить также транспортировку железной руды (главные потоки из Бразилия и Австралии). Крупнейший в мире рудовывозящий порт (Тубаран в Бразилии) имеет грузооборот 70 млн. т в год. В мировых перевозках руды возрастают сверхдальние грузопотоки, такие, как Бразилия-Япония, Австралия - Зап. Европа, Австралия-Япония. Большой объем в мировых перевозках морским транспортом занимает транспортировка зерновых культур. Крупнейшими экспортерами являются США (лидер в мировом экспорте зерновых), Канада, Австралия, Аргентина. Более половины объема перевозок зерновых направляется ныне в развивающиеся страны.

К крупнейшим мировым портам (по показателю грузооборота) относятся: Роттердам (Нидерланды), Сингапур, Шанхай (Китай), Нагоя, Токио-Иокогама (Япония), Новый Орлеан, Нью-Йорк, Филадельфия, Сан-Франциско (США), Антверпен (Бельгия), Гавр, Марсель (Франция), Лондон и др.

Для многих стран мира, кроме морского, имеет значение и речной транспорт, который использует судоходные реки, каналы и внутренние водоемы. Крупнейшие судоходные каналы и водные речные пути мира — Береговой канал (США), Великий канал (Китай), Волго-Камский водный путь (Россия), водный путь Рейн — Майн — Дунай в Европе. Речной транспорт обслуживает преимущественно внутренние потребности отдельных государств, но иногда осуществляет и международные перевозки (например, по рекам Рейн, Дунай в Европе и др.).

Самый большой речной и озерный флот— в США. Среди ведущих стран мира по объему грузооборота внутреннего водного транспорта следует отметить также Китай, Россию, ФРГ и Канаду.

Энергетическое использование океанических и морских вод.

Энергия приливов.Использование энергии приливов началось уже в ХI в. для работы мельниц и лесопилок на берегах Белого и Северного морей. До сих пор подобные сооружения служат жителям ряда прибрежных стран. Сейчас исследования по созданию приливных электростанций (ПЭС) ведутся во многих странах мира.

Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана то поднимается, то опускается. Это гравитационные силы Луны и Солнца притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13 м, как, например, в Пенжинской губе на Охотском море.

Приливные электростанции работают по следующему принципу: в устье реки или заливе строится плотина, в корпусе которой установлены гидроагрегаты. За плотиной создается приливный бассейн, который наполняется приливным течением, проходящим через турбины. При отливе поток воды устремляется из бассейна в море, вращая турбины в обратном направлении. Считается экономически целесообразным строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность ПЭС зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

Термальная энергия.Идея использования тепловой энергии, накопленной тропическими и субтропическими водами океана, была предложена еще в конце Х1Х в. Первые попытки ее реализации были сделаны в 30-х гг. нашего века и показали перспективность этой идеи. В 70-е гг. ряд стран приступил к проектированию и строительству опытных океанских тепловых электростанций (ОТЭС), представляющих собой сложные крупногабаритные сооружения. ОТЭС могут размещаться на берегу или находиться в океане (на якорных системах или в свободном дрейфе). Работа ОТЭС основана на принципе, используемом в паровой машине. Котел, заполненный фреоном или аммиаком – жидкостями с низкими температурами кипения, омывается теплыми поверхностными водами. Образующийся пар вращает турбину, связанную с электрогенератором. Отработанный пар охлаждается водой из нижележащих холодных слоев и, конденсируясь в жидкость, насосами вновь подается в котел. Расчетная мощность проектируемых ОТЭС составляет 250 – 400 МВт.

Учеными Тихоокеанского океанологического института АН СССР было предложено и реализуется оригинальная идея получения электроэнергии на основе разности температур подледной воды и воздуха, которая составляет в арктических районах 26 °С и более.

По сравнению с традиционными тепловыми и атомными электростанциями ОТЭС оцениваются специалистами как более экономически эффективные и практически не загрязняющие океанскую среду. Недавнее открытие гидротермальных источников на дне Тихого океана рождают привлекательную идею создания подводных ОТЭС, работающих на разности температур источников и окружающих вод. Наиболее привлекательными для размещения ОТЭС являются тропические и арктические широты.

Энергия волн.Идея получения электроэнергии от морских волн была изложена еще в 1935 г. советским ученым К.Э. Циолковским. В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т.п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую. В настоящее время волно-энергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.

Энергия морских течений.Наиболее мощные течения океана – потенциальный источник энергии. Современный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 кв. м поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Перспективным представляется использование таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб. м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. Куб. м/с, скорость до 1,8 м/с).

Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Однако создание океанских электростанций на энергии течений связано пока с рядом технических трудностей, прежде всего с созданием энергетических установок больших размеров, представляющих угрозу судоходству.

Осмотическая энергия.Соленая вода океанов и морей содержит в себе огромные неосвоенные запасы энергии, которая может быть эффективно преобразована в другие формы энергии в районах с большими градиентами солености, какими являются устья крупнейших рек мира, таких как Амазонка, Парана, Конго и др. Осмотическое давление, возникающее при смешении пресных речных вод с солеными, пропорционально разности в концентрациях солей в этих водах. В среднем это давление составляет 24 атм., а при впадении реки Иордан в Мертвое море 500 атм. В качестве источника осмотической энергии предполагается также использовать соляные купола, заключенные в толще океанского дна. Расчеты показали, что при использовании энергии, полученной при растворении соли среднего по запасам нефти соляного купола, можно получить не меньше энергии, чем при использовании содержащейся в нем нефти.

Проблемы охраны природной среды Мирового океана.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наиболее угрожают чистоте водоемов нефтяные масла. Эти очень стойкие загрязняющие вещества могут распространяться на расстояние более 300 км от источника. Легкие фракции нефти, плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна капля нефтяного масла образует, растекаясь по поверхности, пятно диаметром 30-150 см, а 1т - около 12 км² нефтяной пленки.Вместе с нефтепродуктами в океан буквально вываливаются сотни и тысячи тонн ртути, меди, свинца, соединений, входящих в состав применяемых в сельскохозяйственной практике химических веществ и просто бытовых отходов.

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Около 1, 5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов.

Синтетические поверхностно-активные вещества.Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ, попадают в материковые воды и морскую среду.СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающиереагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк, ) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасна ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3, 5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 121тыс. т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла ( 910 тыс. т. /год) различными путями попадает в океан.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обусловливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

Сброс отходов в море с целью захоронения.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. 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 мутностьводы.Наличие органических веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не едко 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. 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 выбросами 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.