ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БАЛТИЙСКОГО  МОРЯ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

ã 2010 г. О. В. Мосин, к.х.н.

Московская  государственная  академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова, 117571, Москва, Вернадского просп., 86 

Аннотация: Проанализированы основные экологические проблемы акватории Балтийского моря. Показано, что ухудшение экологической ситуации носит комплексный характер и связано с производством и потреблением атомной энергии и техногенных радионуклидов (уран (²³⁵U), плутоний (²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu), цезий (¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs), стронций (⁹⁰Sr), тритий (³H)), сельским хозяйством, обработкой сточных вод и промышленно-бытовых отходов, содержащих тяжёлые металлы (медь (Cu), кадмий (Cd), ртуть (Hg), свинец (Pb)), транспортировкой нефти и нефтепродуктов. Даны пути возможного решения экологических проблем. 

Ключевые  слова: Балтийское море, экология, эвтрофикация, техногенные радионуклиды (²³⁵U, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ³H ), тяжёлые металлы (Cu, Cd, Hg, Pb), нефть. 

Автор: О. В. Мосин, заслуженный деятель науки РФ, к.х.н., научный сотрудник МГАТХТ им. М. В. Ломоносова 
 

     В настоящее время геохимия Балтийского  моря и гидрологические процессы, протекающие в его водах, достаточно хорошо изучены [1]. Географическое расположение Балтийского моря, мелководность, низкая солёность морской воды и затрудненный водообмен с Северным морем являются главными факторами, играющими важную роль в формировании природных особенностей Балтийского моря и обусловливающие его чрезвычайно низкую способность к самоочищению при среднем времени полной замены воды около 30-50 лет и  высокую чувствительность к антропогенному воздействию со стороны примыкающих промышленно- и сельскохозяйственно развитых регионов [2]. Последний факт существенно замедляет скорость протекания природных самоочищающих процессов, происходящих в его загрязнённых водах, оказывая существенное влияние на экологическую ситуацию в регионе. За последние 50 лет экологическая ситуация на Балтийском море сильно ухудшилась, и по прогнозам экологов при сохранении таких же темпов загрязнения уже через 10 лет Балтийскую воду нельзя будет использовать в бытовых целях, а морская фауна рискует исчезнуть навсегда [3].

     Вследствие  этих причин экологические проблемы в Балтийском регионе, в который  входят Россия, Швеция, Финляндия, Эстония, Латвия, Литва, Польша, Германия и Дания, имеют первостепенное социальное, экономическое и общественно-политическое значение. Эти проблемы носят комплексный характер и обусловлены антропогенными факторами и промышленно-хозяйственными сферами деятельности человека - производством и потреблением атомной энергии, промышленностью, сельским хозяйством, транспортом, рыболовством, обработкой сточных вод [4]. Экологическая ситуация обостряется тем, что в прибрежной зоне Балтийского моря расположено множество промышленно-индустриальных городов, жители которых подвержены сильному загрязнению, которое распространяется на морскую воду, почву и воздух. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) основную причину для беспокойства составляет высокий процент регистрируемых в этом регионе онкологических и аллергических заболеваний [5].

     Основную  часть загрязнения вод Балтийского  моря составляют промышленно-бытовые  отходы и отходы сельского хозяйства (азотно-фосфорные удобрения), нефть  и нефтепродукты, отходы военного производства, техногенные радионуклиды (полоний ²¹⁰Po, уран ²³⁵U и ²³⁸U, плутоний ²³⁹Pu и ²⁴⁰Pu, стронций ⁹⁰Sr, цезий ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs), тяжёлые металлы (медь (Cu), кадмий (Cd), ртуть (Hg), свинец (Pb)) [6]. При этом около 50% общего количества тяжёлых металлов Cu, Cd, Hg, Pb попадают в воды Балтийского моря с атмосферными осадками, основная часть – при сбросе в акваторию или с речным стоком бытовых и промышленных отходов [7]. Вышеназванные факторы приводят к существенному загрязнению вод Балтийского моря, уничтожению морской экосистемы и деградации окружающей среды. Это в свою очередь, негативно влияет на другие сферы промышленно-хозяйственной деятельности человека, прежде всего на рыболовство и туризм [8]. Многие виды промысловых рыб семейства сельдевых, лососевых и тресковых, обитающих в Балтийском море, подвержены сильному загрязнению со стороны близлежащих промышленных и сельскохозяйственных регионов. В результате этого в выловленной в Балтийском море сельди и треске, содержание цезия (Cs) и стронция (Sr), а также тяжёлых металлов - цинка (Zn), кадмия (Cd), свинца (Pb) и ртути (Hg) в 5 раз превышает предельно-допустимую норму [9], а в прибрежном зоопланктоне – в 3 раза [10].

     Постоянным  серьёзным источником экологической  опасности Балтийского моря являются отходы военного производства и химическое оружие. После окончания Второй мировой войны в Балтийское море было сброшено около 3 млн. тонн  химического оружия, содержащего 14 ядовитых веществ, среди которых высокотоксичные иприт (1-хлор-2-(2'-хлорэтилтио)-этан S(CH₂CH₂Cl)₂ и фосген COCl₃ [11]. По данным экологов в Балтийском море и на прибрежной территории расположено около 50 потенциально опасных мест локализации токсических отходов военного производства [12]. На дне Балтийского моря находится 267 тысяч тонн бомб, снарядов и мин, затопленных после окончания Второй мировой войны, внутри которых находится более 50 тысяч тонн боевых отравляющих веществ [13]. Из-за недостаточной способности самоочищения вод Балтийского моря, яды опасных веществ со свалок и сточных бассейнов проникают в море. По оценкам военных специалистов скорость сквозной коррозии оболочек боеприпасов составляет 15-80 лет, артиллерийских снарядов –20-140 лет [14].

     Существенный  вклад в ухудшение экологии Балтийского  моря также вносят находящиеся рядом с Балтийским побережьем индустриально развитые районы и густонаселённые страны с интенсивно развитым сельским хозяйством, в виде удобрений, главными компонентами которых являются азот (в виде аммонийного азота (NH₃) и нитратов (NO₃)^- ) и фосфор (фосфаты (PO₃)^3-). Второй важный фактор, способствующий деградации Балтийского моря - разрушение природных ландшафтов, особенно в западной части региона. Важные сельскохозяйственные районы, расположенные на территории России, Эстонии, Латвии, Литве и Польше составляют 40% сельскохозяйственных угодий акватории Балтийского моря [15]. В результате интенсивного сельского хозяйства, количества азотно-фосфорных удобрений, поступающих в воды Балтийского моря за последние 50 лет увеличились в 7 раз. В результате смыва удобрений с полей, с коммунальными стоками городов и отходами промышленно-бытовыми предприятий ежегодно в воды Балтийского моря попадает 600 тыс. тонн азота и 25 тыс. тонн фосфора; за счёт антропогенной деятельности человека - 86 000 тонн азота и 2 100 тонн фосфора соответственно (данные 2006 г.) [16]. Причём 50% от общего количества азота и фосфора поступает из сельскохозяйственных стран и районов, расположенных на Балтийском побережье от Санкт-Петербурга до Шлезвиг-Гольдштейна (ФРГ), в то время как 40% азота поступает непосредственно из атмосферы за счёт азотной фиксации, осуществляемой планктоном и водорослями. И лишь 10% фосфора поступает из атмосферы [17]. Выбросы в Балтийское море азота и фосфора и распределение по различным отраслям промышленности в 2006 году показаны на рисунке 1 и рисунке 2 соответственно. При этом на долю Польши приходится 26% и 39% от общего выброса азота и фосфора, России – 16% и 11%, Швеции – 18% и 13%, Финляндии – 12 и 13%, Латвии – 10% и 10%, Литвы – 5% и 5%, Германии – 3% и 2%, Эстонии – 2% и 2% (рис. 1). Наибольшие количества фосфора и азота поставляет сельское хозяйство (44% азота и 45% фосфора), сточные воды (24% азота и 20% фосфора) и промышленность (6% азота и 17% фосфора). Лесное хозяйство даёт 4% азота и 1% фосфора, штормовые воды – 1% азота и 5% фосфора, в то время как с внутренними водами поступает 19% азота (рис. 2). 

Рисунок 1. Выбросы в Балтийское море азота (верхняя диаграмма) и фосфора (нижняя диаграмма) в 2006 г. Общее количество фосфора 600 000 тонн, азота 25 000 тонн. (Источник HELCOM [16])

Рисунок 2. Выбросы азота (верхняя диаграмма) и фосфора (нижняя диаграмма) в Балтийское море за счёт различных отраслей промышленности в 2006 г. Общее количество фосфора 86 000 тонн, азота 2 100 тонн. (Источник: Международное агентство по защите окружающей среды Environmental Protection Agency [17]).  

     Высокие суммарные концентрации экзогенного  азота и фосфора в водах Балтийского моря вызывают эвтрофикацию - спонтанный неконтролируемый рост простейших сине-зелёных водорослей Nodularia spumigena, Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena flos-aquae и Dinophysis dinoflagellates, способных получать энергию за счёт фотосинтеза [18]. Зона обширной эвтрофикации в Балтийском море длиной 1,6 тыс. км и шириной 190 км. отчётливо видна из космоса (рис. 3). Эвтрофикация приводит к поступлению в морскую воду токсинов, выделяемых сине-зелёными водорослями, которые в процессе своего роста потребляют большие количества кислорода, в результате кислорода в морской воде со временем становится всё меньше. По подсчётам одна третья часть дна Балтийского моря страдает от недостатка кислорода [19]. Нехватка кислорода, в свою очередь, лимитирует рост и развитие других морских организмов, что, в свою очередь уничтожает пищевые ресурсы для развития зоопланктона и рыб [20]. В результате дефицита кислорода биогенные органические вещества биоассимилируются не полностью и разлагаются в воде, выделяя губительный для морских обитателей сероводород (Н₂S) [21]. В настоящее время концентрация H₂S в сероводородных зонах на дне крупнейших впадин Балтийского моря — Борнхольмской, Готландской и Гданьской настолько велика, что там не способен существовать не один живой организм.  

Рисунок 3. Эвтрофикация Балтийского моря (снимок сделан с космического спутника Европейского космического агентства (European Space Agency) 29 июля 2005 года). 

     Другая  экологическая проблема Балтийского  моря связана с переработкой сточных вод и промышленно-бытовых отходов. В воды Балтийского моря через речную сеть попадают промышленно-бытовые отходы девяти промышленно-развитых стран - России, Финляндии, Швеции, Эстонии, Латвии, Литвы, Польши, Германии и Дании. Так, ежегодно в Балтийской море попадают за счёт сточных вод индустриальной, бытовой и промышленной деятельности 600 тысяч тонн нефти, 4 тыс. тонн меди (Cu), 4 тыс. тонн свинца (Pb), 50 тонн кадмия (Cd) и 33 тонны ртути (Hg) [22]. Ладожское озеро, река Нева и ее притоки в районе Санкт-Петербурга, испытывают значительное загрязнение тяжёлыми металлами и нефтепродуктами со стороны городской системы канализации, через которую в акваторию реки Невы и Невской губы ежегодно сбрасывается около 1500 млн. куб. м сточных вод [23]. Серьезными источниками загрязнения акватории Балтийского моря также являются предприятия и организации, занимающиеся транспортировкой и утилизацией газа, нефти и нефтепродуктов. Сейчас через Балтийское море проходит 15% всех мировых перевозок. При этом интенсивность движения судов грузоподъемностью до 5000 т., перевозящих нефтепродукты, составляет 8-10 судов в сутки, а годовой грузооборот нефтепродуктов в 2010 году достигает 160 млн. т. [24]. В настоящее время осуществляется подписанный Россией в 2005 г. международный проект “Северный поток” (Nord Stream) по транспортировке Российского газа в страны Западной Европы с суммарной мощностью 55 млрд. м³ газа в год. Ожидается, что это будет один из самых протяженных подводных газопроводов в мире, по которому в Европу в 2025 году будет импортирован 80% российского природного газа из Южно-Русского нефтегазового месторождения, расположенного в Ямало-Ненецком автономном округе. По оценкам экологов этот проект может причинить существенный ущерб экологии Балтийского моря [25].

     Другими высокотоксичными органическими соединениями, детектируемыми в водах Балтийского моря являются ДДТ (1,1,1-трихлор-2,2-ди(n-хлорфенил)этан), хлорированные углеводороды, парафины, пестициды, обладающие способностью биоаккумуляции в морских организмах [26]. Запрет использования ДДТ и пестицидов в сельском хозяйстве и промышленности привёл к уменьшению их концентраций в водах Балтийского моря, но некоторые прилегающие к акватории Балтики районы по прежнему загрязнены этими высоко-токсичными веществами.

     Неблагополучная экологическая ситуация на Балтике также связана с наличием на Балтийском побережье объектов развитой атомной энергетики. Выработка электроэнергии АЭС и мощности ядерных реакторов стран Балтийского региона и сопредельных стран в 1990-2010 гг. показаны в таблице 1 и таблице 2 соответственно. Из этих данных видно, что на долю Германии и России приходится 30,3 % и 13,1 % от общей выработки электроэнергии в Балтийском регионе при увеличении мощностей действующих реакторов в 2010 г.  

Таблица 1. Выработка электроэнергии АЭС в странах Балтийского региона в 2000 г. [27]. 

Таблица 2. Мощности ядерных реакторов стран Балтийского региона в 1990-2010 годах, мВт (источник: Бюллетень по атомной энергии [28]).