Основні обсяги забруднення Світового океану стічними водами надходять, у першу чергу, від підприємств морського транспорту - портів, судноремонтних і суднобудівних заводів. Морські і річкові порти зазвичай розташовані в межах великих міст, через них здійснюється перевалка різних вантажів, у тому числі і небезпечних. Характерні особливості останніх десятиліть при перевалюванні небезпечних вантажів у портах України:
зростання обсягу перевалки традиційних небезпечних масових вантажів (вугілля, кокс, гранульована сірка, мінеральні добрива, металобрухт і т. п.), а також нових, які раніше не перевантажувалися в неспеціалізованих портах, хімічних вантажів (оцтова кислота, чотирихлористий вуглець, перхлоретилен, метанол, стирол, бензол, хлористий вініл, спирти, та ін.);
перевантаження нових зріджених нафтових та природних газів;
зменшення або виключення вантажопотоку небезпечних вантажів, які перевозяться в тарі та упаковці дрібними коносаментними партіями (лужні розчинники, кислоти, спирти та отрутохімікати);
переорієнтування вантажообігу небезпечних вантажів з ринку країн СНД на експорт до далекого зарубіжжя;
поява пило і газобезпечних технологій перевантаження небезпечних вантажів навалом до трюмів суден із застосуванням багатообертових, великотоннажних, м'яких контейнерів.
До виробничих стічних вод відносять: поверхневі стоки; стічні води, які містять токсичні речовини - бензол, ацетон, кислоти, луги, розчинені метали і нафтопродукти. Кислоти і луги змінюють кислотність водного середовища і впливають на біоценоз (лужні води з рН більше 9,5 безпосередньо небезпечні для риб, з рН 8,6...9,5 впливають гнітюче на розвиток риб через тривалий час, підкислені води з рН 5,0...6,4 небезпечні для риб за умови одночасної наявності у воді солей заліза).
Суднові стічні води прийнято класифікувати господарсько-фекальні і господарсько-побутові.
До суднових господарсько-фекальних стічних вод відносяться:
стоки та інші відводи з усіх видів туалетів, піссуарів, унітазів, а також шпігатів, що знаходяться в загальних вбиральнях;
стоки з раковин, ванн, душових і шпігатів, що знаходяться в медичних приміщеннях;
стоки з приміщень, в яких містяться тварини; інші стоки, якщо вони змішані з переліченими вище.
До господарсько-побутових стічних вод відносяться стоки: від умивальників, душових, ванн, шпігатів житлових та санітарно-гігієнічних приміщень; від миття і устаткування камбуза та інших приміщень харчоблоку. Збір та обробка господарсько-побутових стічних вод (не змішаних з господарсько-фекальними водами) не передбачаються вимогами МАРПОЛ 73/78.
За складом господарсько-фекальні стічні води складаються з 58% органічних і 42% мінеральних речовин (з них 20% представляють собою нерозчинні речовини у вигляді завислих частинок), які містять п'ять основних забруднюючих компонентів:
велика кількість бактерій, паразитів, вірусів, що заражають морських тварин і людей;
розчинені органічні і зважені компонентів, які мають у водному середовищі високу біохімічну потребу в кисні;
тверді частки (органічні і неорганічні), що осідають на дно і при своєму біохімічному розкладі також поглинаючі кисень;
плаваючі частки (органічні і неорганічні), утримуються на поверхні води як окремі шматочки або у вигляді суспензії і являють собою серйозну проблему з точки зору зручностей використання морських басейнів для відпочинку;
великі концентрації поживних речовин (головним чином, фосфорних і азотних сполук).
При надмірному або постійному забрудненні моря стічними водами кількість розчиненого у воді кисню зменшується, що призводить до порушення процесу природного самоочищення і, як наслідок, до зміни всього екологічного характеру акваторії. Низька концентрація розчиненого кисню і висока концентрація органічної речовини створюють несприятливі умови для існування риби, яка або гине, або переходить із забрудненого району.
Розрідження компонентів стічних вод залежить від швидкості судна під час викиду, ступеня переміщення стічних вод у кільватерному струмені, а також від коливання моря.
В залежності від кількості скинутих стічних вод у місці скиду може змінитися колір морської води.
Наслідки забруднення, викликаного скиданням стічних вод, залежать від біохімічних умов у розглянутого району. У районах з низькою температурою води біохімічний розклад йде повільно і може зовсім не виявлятися. У таких умовах основним чинником зменшення забруднення буде розведення. Цей варіант самоочищення характерний для північних морів. І, навпаки, у південних морях поряд з розбавленням активно проявляються біохімічні процеси.
Хвороботворні бактерії при низькій температурі морської води зберігаються набагато довше, ніж у теплих водах. Але в будь-якому випадку патогенні бактерії і віруси виживають в морській воді тривалий час, достнього для безпосередньої передачі інфекції людині, попадання в організм морських тварин і нанесення збитку їх життєздатності. Оцінити фактичні обсяги скиду з суден стічних вод і відповідний ступінь забруднення ними моря дуже важко.
У процесі використання води на судні для питних і господарчих потреб накопичуються суднові стічні води (ССВ) в обсязі від 200 до 300 літрів на людину за добу. Загальна кількість ССВ, у порівнянні з обсягом міської каналізації, значно менша, проте вони завдають суттєвої шкоди водоймам, особливо в місцях скупчення суден. Стічні води з суден, акваторії порту та судноремонтних підприємств містять господарчо-побутові стоки, фекальні та під сланеві води, які характеризуються високим рівнем бактеріального забруднення через присутність бактерій, грибків та дрібних водоростей.
Проблема вилучення ССВ з суден давня і розв'язувалася раніше просто - скиданням ССВ за борт без будь-якої обробки. Пояснювався такий спосіб можливістю значного розведення ССВ водами Світового океану, а також здатністю водного середовища до самоочищення за рахунок розкладання забруднень природним шляхом. Кожне водоймище нездатне до самоочищення, яке залежить від початкової чистоти води кількості розчиненого у воді кисню, але значне погіршення останнім часом якості води Світового океану, що змінило кисневий баланс водоймищ, понизило їх здатність до самоочищення.
Води, які містять синтетичні поверхнево-активні речовини (ПАР). У морське середовище ПАР потрапляють разом зі стічними водами і містять інгредієнти, які токсичні для водних організмів: ароматизуючі речовини, вибілювальні реагенти (персульфати, перхлорати), кальциновану соду, карбоксиметил-целюлозу, силікати натрію.
У залежності від природи та структури гідрофільної частини молекули ПАР поділяються на аніоноактивні, катіоноактивні, амфотерні нейоногенні. Серед ПАР найбільш розповсюдженими є аніоноактивні речовини (50 % світового виробництва ПАР). Наявність ПАР у стічних водах пов'язана з використанням їх для поліпшення умов буріння нафтових і газових свердловин та при боротьбі з корозією устаткування. Ці речовини надзвичайно стійкі і зберігаються роками у воді, причому більшість із них містять фосфор, який сприяє розмноженню синьо-зелених водоростей і "цвітінню" водойм. При "цвітінні" Каховського та інших "рукотворних" морів України спостерігаються різке зниження вмісту кисню у воді, "замори" риби і загибель інших водних тварин.
Стічні води з пестицидами.Пестициди - штучно створені хімічні речовини для боротьби зі шкідниками та хворобами рослин, які можна розділити на такі види:
інсектициди - для боротьби зі шкідливими комахами;
фунгіциди та бактерициди - для боротьби з бактеріальними хворобами рослин;
гербіциди для боротьби з бур’янами.
Такі забруднювачі у водному середовищі вбивають рибу, отруюють продукти харчування людини та токсичні для ракоподібних навіть при низьких концентраціях. Світова економіка використовує більше 5 млн т пестицидів, з яких 1,5 млн т потрапляють до складу наземних і морських екосистем із золою та стічними водами. Значно перевищено допустиму норму вмісту пестицидів у Балтійському. Північному, Ірландському морях, на узбережжі Англії, Німеччини, Голландії, Бельгії, Ісландії, Португалії та Іспанії.
Отруєння Світового океану пестицидами - найбільш імовірний чинник глобальної екологічної катастрофи. Використання хімічних речовин для ліквідації розливів нафти і нафтопродуктів поглиблює згубні наслідки.
Баластові води.Забортну воду почали використовувати як судновий баласт з 80-х років XIX століття, що призвело до проблем забруднення морського середовища і переносу чужорідних водних організмів на обшивці судна та в його танках. Уперше факт інвазії азіатських морських водоростей у Північному морі було зареєстровано ще в 1903 р. Щодня у водяному баласті суден світу транспортується з місця на місце від 7 до 10 тисяч різних видів морських живих істот: вірусів, бактерій, безхребетних тварин, ікринок і личинок риб, інших компонентів планктону.
Вселення у водне середовище чужорідних видів тварин і рослин свого роду "біологічне забруднення", яке наближується за своїми наслідками до інших видів забруднень, а в ряді випадків виникаючі проблеми перевищують збитки від інших антропогенних факторів.
На відміну від забруднюючих речовин, як руйнуються в процесі самоочищення води і можуть піддаватися контролю, "вселенні" можуть розмножуватися і поширюватися з непередбачуваними наслідками. З'явившись у новому середовищі, де відсутні звичайні для них паразити і хижаки, "виселенці" активно розвиваються, пригнічуючи або витісняючи місцеві види в результаті конкуренції або поїдання. Поява чужорідних видів спричиняє погіршення якості води, поширення паразитів і хвороб, у тому числі небезпечних для людини, токсичне "цвітіння" води, інтенсивне обростання і біокорозію гідротехнічних та водозабірних споруд. Якщо інші види забруднень локалізуються на невеликих ділянках і поступово деградують, то "біологічне забруднення" швидко поширюється на весь водний басейн.
Найважливіший антропогенний вектор інвазії - водний транспорт, який переносить чужорідні організми у складі угруповань обростань корпусів суден та з баластом у складі тимчасових планктонних угруповань та угруповань осадків. Процес інтродукції з судновим водяним баластом став глобальним та одержав яскраву назву "екологічна рулетка".
За даними ІМО, щорічно світовий флот перевозить 10 млрд т баластової води з 3000 видів рослин і тварин.
Загальний річний обсяг скидання в Україні суднових баластових вод близько 3 млн т.За останні 20 років зареєстровано більше 70 важливих за наслідками фактів переносу екзотичних організмів морським транспортом. Міжнародна конвенція про збереження біологічного розмаїття, в якій усі регламентуючі вимоги детально виписані, постійно порушується.
Наведемо деякі приклади:
вселення молюска дрейсени у Великі озера призвело до витіснення місцевих і видів молюсків і викликало серйозні зміни на екосистемному рівні. Лише економічні втрати оцінюються в 500 млн дол. США на рік;
у 1990 р. на очищення промислових водозабірних споруд на узбережжі Великих озер від мідій, завезених з басейнів Каспійського і Чорного морів, було витрачено 11 млн. дол. США;
з водяним баластом у води Австралії завезено отруйну водорість гімнодіум, яка викликає параліч і загибель молюсків, отруєння людей. Цю водорість було також виявлено у водах Аргентини, Мексики, Японії, Португалії та Середземноморського басейну.
Україна згідно з резолюцією МЕРС 36/13/1 (п. 4) ІМО, - один з найскладніших районів, і тому судна при вході в Чорне море повинні замінити ізольований баласт, узятий в інших районах Світового океану, чорноморським баластом.
Українські гідробіологи щорічно знаходять до 40 нових "вселенців" з тихоокеанських, атлантичних та середземноморських вод, десятки з яких вселені навмисно. Вони попадають у Чорне море з торговельних суден, які зливають свої баластові води в Севастопольській бухті. Дещо пом'якшує проблему те, що води Чорного й Азовського морів у два рази прісніші, ніж води більшості морів та океанів, тому 95 % чужорідних організмів не виживають, та й температурний режим тут жорсткіший.
Північноамериканський молюск гребневик мнеміопсис потрапив у Чорне море в 70-х роках минулого сторіччя і, не маючи природних ворогів, став поїдати планктон. Через нестачу їжі чорноморська риба почала гинути. На початку 90-х років обсяг біомаси цього виду склав більше 700 млн т. Екологічну проблему розв'язав занесений з баластовими водами "заклятий ворог" мнеміопсиса - більший за розмірами молюск, який зменшив чисельність мнеміопсиса, і в Чорному морі відновився баланс
Крім "вселенців", разом з водяним баластом у морське середовище потрапляють нафтопродукти, залізо і завислі речовини. Якщо танки своєчасно не промиваються і не зачищаються, то накопичується осад від баласту різних морських районів (товщиною до двох метрів). Суднові танки зазнають корозії в морській воді, а з суднових систем до баласту потрапляють нафтопродукти. Таким чином, узятий чистий баласт перемішується з осадом у танках і забруднюється.
Дослідження ізольованого баласту Держінспекцією охорони Чорного моря показали, що 40 % баластових вод за рівнем забруднення не відповідають національним нормативам. Вміст нафтопродуктів доходить до 5 мг/л (норма 0,05 мг/л, перевищення граничнодопустимої концентрації (ГДК) в 100 разів), заліза -до 3 мг/л (норма 0,05 мг/л, перевищення ГДК в 60 разів), завислих речовин - до 10... 12 мг/л (фоновий показник 1...3 мг/л). Протягом 2000 р. в Одеську затоку скинуто 2670000 м3 баластових вод, з якими в морське середовище потрапило 800 кг заліза, 570 кг завислих речовин і близько 70 кг нафтопродуктів.
У той же час у США ГДК розчиненого заліза для водного середовища складає 1 мг/л. У багатьох морських екосистемах спостерігається дефіцит заліза, яке бере участь в утворенні хлорофілу і відповідає за рівень продуктивності екосистеми, тобто занадто низький рівень заліза обмежує продуктивність. Тому наявність такого жорсткого обмеження вмісту заліза, прийнятого в Україні, може бути помилкою.
Світове товариство на проблему баластових вод відреагувало створенням у 1990-х рр. Глобальної міжнародної програми щодо інвазійних видів (The Global Invasive Spezies Program,Mooney,1999), яка розглянула питання запобігання і контролю інтродукцій чужорідних видів, а також мінімізації економічних, екологічних і медичних наслідків подібних інтродукцій.
Небезпека "біологічного забруднення" і необхідність контролю та запобігання вселенню чужорідних організмів відбиті і в Конвенції ООН про збереження біологічного розмаїття (ст. 8, п.h )та рекомендаціях ІМО. На багатьох міжнародних нарадах щодо чужо-рідних видів розглядалися проблеми розробки систем раннього попередження, прогнозу та оцінки ризику і вартості вселення чужорідних видів, розроблялися заходи контролю поширення і зниження шкідливого зпливу "біологічних забруднень".
Ряд країн (Канада, Австралія, Чилі, Ізраїль, Нова Зеландія, США, Україна) у своїх національних правилах в однобічному законодавчому порядку вимагають, щоб до заходу у порт, у прибережні або територіальні води баласт, який знаходиться на борту судна, був замінений.
За законодавством України, судна, що заходять у порти України, зобов'язані замінити баласт у відкритій частині Чорного моря, де рівень забруднюючих речовин значно нижчий від ГДК. Якщо якість баластових вод не відповідає вимогам, забороняється скидання у прибережні води Чорного моря і пропонується виконувати заміну баласту за межами територіальних вод України. Але якщо з різних причин капітан судна не може виконати поставлені вимоги, він може прийняти рішення про скидання баласту незадовільної якості на стоянці в акваторію порту. У таких випадках на капітана згідно з Кодексом про адміністративні правопорушення накладається штраф, а судновласникові пред'являється претензія по відшкодуванню збитків за забруднення. Отримані суми надходять у державний бюджет і за рішенням уряду цільовим призначенням витрачаються на поліпшення стану природного середовища України.
Подією, останньою за часом і безпрецедентною за значенням, є прийняття 13 лютого 2004 року Міжнародної конвенції про контроль суднових баластових вод та осадків і керування ними.