Воздействие нефти на гидросферу земли

комочки нередко заселяются перифитоном (сине-зеленые и диатомовые

водоросли, усоногие рачки и другие беспозвоночные).

Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных

углеводородов из водной среды, изучено слабо. Вместе с тем установлено, что

именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде.

Раздел III. Биологические и физические изменения, обусловленные

загрязнением гидросферы нефтью

Эффекты влияния нефтяных загрязнений на жизнь океана до некоторой

степени спорны. Обычно мнение общественности единодушно в том, что эти

эффекты нежелательны, но из многочисленных отчетов, обзоров и материалов

конференций, посвященных этой теме, можно почерпнуть очень мало сходящихся

мнений. Эти расхождения можно объяснить тем, что исходные параметры

нефтяного пятна не приводятся при сравнении результатов измерений, не

сформулирована область применения данных по токсичности, полученных в

лабораторных условиях, отсутствует информация о составе нефти, размерах

пятна и других параметрах. Таким образом, выводы, сделанные в результате

исследований, необходимо рассматривать в большинстве случаев лишь как

предположительные, а также считать, что они являются скорее качественными,

чем количественными.

Некоторые из фракций, содержащихся в нефти, весьма токсичны, причем их

токсичность возрастает по мере увеличения концентрации этих фракций при

поглощении или растворении их в водной системе. Низкокипящие насыщенные

углеводороды и некоторые ароматические соединения (бензол и ксилол)

токсичны и в разной степени растворимы в воде. В состав высококипящих

фракций входят канцерогенные вещества, по-видимому, относящиеся к

полициклическим соединениям. Нефть сама по себе тоже токсична, но данных об

отравлении нефтью, попадающей внутрь организма немного. Нефть

эмульгируется, образующиеся эмульсии с разным содержанием нефти могут быть

токсичны, и физически воздействовать на организмы, вызывая удушье.

Общее воздействие нефтепродуктов на морскую среду можно разделить на 5

категорий: непосредственное отравление с летальным исходом, серьезные

нарушения физиологической активности, эффект прямого обволакивания живого

организма нефтепродуктами, болезненные изменения, вызванные внедрением

углеводородов в организм, а также изменения в биологических особенностях

среды обитания.

3.1. Отравление с летальным исходом

Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия

углеводородов на некоторые важные процессы в клетках и, особенно на

процессы обмена между клетками.

Растворимые в воде ароматические углеводороды представляют наибольшую

опасность для морской среды. Воздействие парафиновых углеводородов низкой

молекулярной массы (С10 и менее) может вызвать наркотическое действие, но

необходимая для этого концентрация крайне высока и отсутствует в нефтяных

пятнах. Имеющиеся данные указывают, что смерть взрослых морских организмов

может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми

ароматическими углеводородами, содержание которых составляет 10-4-10-2%.

Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков ниже и

равны 10-5%. Таким образом, икринки и мальки в 10—100 раз чувствительнее к

действию углеводородов, чем взрослые организмы.

Смертельные концентрации ароматических углеводородов возможны в

нефтяных пятнах, не подвергшихся атмосферному воздействию, однако уже

говорилось, что после длительного пребывания в воде нефть теряет многие

летучие и растворимые компоненты. В таблице №3 дана оценка токсической

чувствительности различных морских организмов в виде концентрации

ароматических соединений, вызывающей отравления.[1]

Как установлено, гибель морских организмов ассоциируется с

определенным изучаемым нефтяным загрязнением. Токсичные эффекты обычно

локализованы, и смертность наибольшая там, где загрязнение ограничено

прибрежными районами с большим содержанием живых организмов. Большинство

нефтяных загрязнений находится вдали от берегов, в районах с большими

глубинами, поэтому токсичные нефтяные фракции частично испаряются либо

разбавляются водой до безопасной концентрации еще до того, как нефтяное

пятно достигнет прибрежных районов. Компоненты, являющиеся причиной

смертельных исходов при больших концентрациях, могут создавать серьезные

проблемы и при меньших концентрациях. Эти проблемы заключаются в том, что

нефтяные углеводороды взаимодействуют с морскими организмами,

чувствительными к химическим веществам, влияя на их выживаемость.

Таблица №3. Чувствительность водных организмов в виде

концентрации ароматических соединений,

вызывающих

отравления

|Наименование организмов |Концентрация Сх104, % |

|Растения |10-1000 |

|Рыба |5-50 |

|Личинки (все виды) |0,1-1,0 |

|Обитатели морского дна (креветки и |1-10 |

|т.д.) | |

|Брюхоногие (улитки и т.д.) |10-100 |

|Двустворчатые моллюски |5-50 |

|Морские ракообразные |1-10 |

|Др. морские беспозвоночные |1-10 |

После аварии танкера «Торри-Каньон» были получены ценные данные о

последствиях загрязнения биоценозов морских вод нефтепродуктами.[2]

Исследования, проведенные на биологической станции в Плимуте,

показали, что весь планктон серьезно пострадал от контактов с

углеводородами, особенно Halosphaera и Pterosperma, планктонные водоросли

из группы Prasinophycea, которые обитают в верхних слоях океана. Пострадал

также и зоопланктон, находящийся в зараженной зоне. По имеющимся данным,

погибло около 90 % пелагических яиц икринок европейской сардины в районе

так называемого «черного моря», и количество мальков резко сократилось.

3.2. Нарушение физиологической активности

Проблемы, возникающие при попадании нефти в гидросферу, нередко

значительно шире и имеют более долговременный характер, чем это обычно

предполагается. Если принять также во внимание влияние сточных вод, то,

очевидно, что район, подвергнутый такой опасности, может превратиться в

непригодный для водных организмов любого типа. Поскольку химические

характеристики и сточных вод и нефти неизвестны либо недостаточны, то

предсказание долговременных химических и биохимических последствий такой

комбинации загрязнений будет недостоверным.

Химический способ передачи информации играет важную роль в поведении

отдельных морских организмов. Морские хищники, например, находят свою

добычу с помощью органических химических веществ, содержащихся в морской

воде в количестве 10-7%. Подобная химическая природа процессов привлечения

и отталкивания играет важную роль при защите от хищников, локализации места

обитания и для привлечения особей противоположного пола. Имеется достаточно

информации, чтобы сделать предположительные выводы о действии нефти на

химические связующие, что некоторые компоненты нефти (главным образом

растворимые ароматические углеводороды) влияют на химические

коммуникационные процессы, блокируя рецепторы организма или подавляя

естественные стимулы. Сущность таких коммуникационных нарушений остается

еще неясной, определенным является лишь то, что воздействие растворимых

ароматических углеводородов в количестве (10-6-10-5)% может вызвать

значительные проблемы.

3.3. Обволакивание живого организма нефтепродуктами

Эффекты покрытия и удушения являются основными вредными последствиями

при загрязнении нефтепродуктами. В последние годы частой темой для

обсуждения были пляжи, покрытые нефтью и смолистыми отложениями, гибель

находящихся в зоне прилива низкорастущих растений, планктона, птицы.

Морские птицы стали первыми жертвами загрязнения вод нефтью.

Чистиковые, утиные, чайки, трубконосые, опускаясь на нефтяные слики, сильно

пачкали свое оперение. Углеводороды обволакивали перья птиц, нарушая их

гидрофобность и сводя на нет защитную функцию оперения, поэтому, покрытые

мазутом, птицы переохлаждались и гибли от гипотермии. Кроме того, птицы

интоксицировались нефтью, поглощаемой ими во время ныряния или при попытках

очистить перья. В результате этой интоксикации произошло серьезное

нарушение эндокринной системы, в частности функции надпочечной железы.

Авария танкера «Торри-Каньон» стала настоящей гекатомбой для колоний

морских птиц, как в Бретани, так и в Корнуолле. Заповедник на островах Ле-

Сет-Иль, где в течение 60 лет напряженного труда удалось воссоздать

процветающие колонии птиц, был полностью заражен. Количество тупиков

(Fratercula arclica), населявших заповедник, после катастрофы уменьшилось с

4000 до 600 особей, а численность гагарок (Aica torda) и тонкоклювых или

длинноклювых кайр (Uria aalge) - с 700 до 100 особей. С другой стороны,

северная олуша (Sula bassana) - удивительно устойчивый вид - значительно

легче перенесла катастрофу.

В настоящее время Ла-Манш, Северное и Средиземное моря, все в большей

степени загрязняемые нефтью, постепенно становятся непригодными для

обитания морских птиц. Так, было подсчитано, что ежегодно от 20000 до 50000

особей, представителей 50 видов (из которых 14 утиные), населяющих

побережье Нидерландов, становятся жертвами этого катастрофического

загрязнения. В Великобритании погибает до 250000 птиц в год! Это касается и

популяций, населяющих окрестности Новой Земли, где колонии тупиков,

насчитывавших сотни тысяч особей, за несколько лет сильно поредели.

В результате ряда аварий танкеров был нанесен невосполнимый урон

различным колониям морских птиц. Авария танкера «Gerd Maersk» в эстуарии

Эльбы повлекла за собой гибель от 250000 до 500000 особей турпана

(Melanitta fusca).

Некоторые ученые считают, что из-за загрязнения океана нефтью в

Северной Атлантике ежегодно погибает до 400000 птиц. Так, сильно поредели

колонии тупиков на островах Силли в Корнуолле, что очень показательно. Если

в 1907 г там насчитывалось до 100000 птиц, то к 1967 г. - только 100

особей.

Загрязнение океана углеводородами является основной причиной массовой

гибели птиц. Кроме того, следует учитывать и то обстоятельство, что

малочисленные колонии больше подвержены случайностям при воспроизводстве,

что влечет за собой высокий процент смертности эмбрионов и птенцов. [2]

3.4. Болезненные изменения, вызванные внедрением

углеводородов в организм

Поражение в результате накопления углеводородов в тканях характерно

для многих, если не для всех морских организмов. Можно ожидать, что любой

организм, живущий в водной среде, должен находиться с ней в химическом

равновесии. Если содержание углеводородов в воде даже меньше 10-7% они

могут поглощаться организмом и накапливаться в различных тканях. Такое

внедрение химических веществ, содержащих полициклические ароматические

углеводороды, изменяет вкус съедобных организмов, кроме того, это опасно,

так как подобные вещества являются канцерогенными.

Если воздействие загрязнений невелико и концентрация их мала, то они

могут полностью выводиться из организма. Однако при продолжительном

пребывании в этих условиях возможно постоянное загрязнение организма.

Показано, например, что у ракообразных и рыб выведение большинства

углеводородов происходит в течение двух недель. Однако обмен веществ у

низших организмов происходит гораздо медленнее и механизм его еще

недостаточно понятен. Так, например, нет доказательств связи между

качеством пищи и увеличением количества нефтяных углеводородов в морских

организмах.

Прожорливые морские рыбы, такие, как скумбрещука (Scombere-sox

sann.s), - основное звено пищевой цепи в морях умеренных широт нередко

проглатывают мелкие комочки нефти. Таким образом, рыбы накапливают

значительные количества токсичных веществ, которые, продвигаясь по пищевым

цепям, могут дойти до человека!

Эффект долгосрочных воздействий непосредственно не обнаруживается и

обычно носит кумулятивный характер. Эти эффекты могут быть вызваны

периодическим введением веществ с большим временем «жизни» или непрерывным

введением устойчивых либо неустойчивых веществ; они зависят от реакционной

способности этих веществ. Протекающие при этом химические и биохимические

процессы как физически, так и биологически влияют на окружающую среду.

Очень часто опасные концентрации соответствуют максимально допустимым

уровням, не допускающим никаких отклонений в наборе веществ. Например,

сточные воды поставляют в систему питательные вещества, но не все организмы

могут извлечь из этого пользу. В связи с этим некоторые организмы получают

преимущество перед остальными и экологическое равновесие в той или иной

степени нарушается.

В пределах одного вида, при переходе от молодого организма к взрослой

особи, требования к питательным веществам изменяются, что отражается и в

разной реакции на отклонения от нормы. Так, взрослые организмы могут

перенести определенный уровень загрязнения, который в то же время

уничтожает молодые организмы. Поэтому наличие взрослой рыбы в определенной

водной системе не означает, что вода подходит для жизни водных организмов.

Как нефть, так нефтяные смолы (гудрон) содержат некоторые

канцерогенные вещества. Результаты нескольких исследований, проведенных на

моллюсках в загрязненных водах, свидетельствуют о том, что у этих животных

обнаруживаются аномально большое число новообразований, сходных с раковыми

опухолями человека. Нефть, концентрирующаяся в моллюсках, в частности

двустворчатых, может быть отнесена к числу причин, вызывающих эти

новообразования.

Для точного определения уровня каких-либо загрязнений следует помнить,

что каждое соединение и вид организма выполняют определенные функции в

экологической структуре. К ним относятся биологическое поглощение,

конкуренция химических и биохимических реакций, которая определяется

скоростями и механизмами реакций, и конкуренция за такие биологически

важные вещества, как кислород. При всем разнообразии основной упор нужно

делать на химическую реакцию, независимо от того, возникает ли при этом

потребность в кислороде просто для окисления или для протекания реакции

образования комплексов различной степени устойчивости и биологической

активности.

3.5. Изменения в биологических особенностях среды обитания

Загрязнение нефтепродуктами влияет и на среду обитания и может

привести к невозможности выживания в субстрате. Субстрат является средой,

от которой растение или организм получает поддержку. Имеющиеся данные

показывают, что присутствие углеводородов различной молекулярной массы в

количестве менее (10-6-10-5)% может химически изолировать субстрат от всех

видов [4]. Влияние высококипящих нерастворимых углеводородов зависит от

связи между организмом и субстратом. Виды, нуждающиеся в субстрате только

как в пассивной поддержке - они просто опираются на субстрат - испытывают

малое влияние; виды, живущие в субстрате, другими словами активно зависящие

от него, более уязвимы.

Вблизи Саутгемптона (Англия) имеются соленые марши, куда сливаются

отходы нефтеперегонного завода – 5800 литров воды каждый день с очень

незначительным загрязнением (10х10-6 – 20х10-6). Систематическое

загрязнение нефтью привело к гибели всей растительности маршей на площади

36 Га вокруг завода. После гибели растительности пески начали сдуваться

ветрами и смываться дождями, так что эффективная глубина загрязнения почвы

нефтью резко возросла. Птицы и другие водные существа, которые раньше

находили здесь пропитание, теперь вынуждены были покинуть эти места.[4]

Таким образом, даже очень малые уровни загрязняющей нефти при длительном

действии могут привести к серьезным последствиям для сообщества водных

организмов.

В районах, где нефть часто попадает в воду, например на морском

нефтяном месторождении «Мейн-Пасс» в Мексиканском заливе, заметными

становятся и изменения видового состава морского сообщества. Организмы,

селящиеся на донных осадках в заливе Тимбальер (Мексиканский залив),

принадлежат в основном к двум видам, известным тем, что они обитают

преимущественно в загрязненных районах. Мексиканский залив загрязнялся

нефтью на протяжении столь длительного времени, что сейчас там невозможно

отыскать еще не загрязненное место, чтобы надежно оценить характер прежних

природных сообществ.[4]

В Северном море, напротив, промышленное бурение с целью добычи нефти и

газа началось в 1973 году, и с тех пор там велись биологические

исследования. Последние выявили постепенное увеличение содержания нефти в

донных осадках в окрестностях буровых скважин. Кроме того, заметно

снизилось число видов водных организмов, а также общая численность

организмов. С течением времени площадь областей, в которых были отмечены

эти явления, постоянно возрастает.

Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана,

обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода

планеты. Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости

природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором

речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. кубических километров

воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит

нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном

звене - испарении с поверхности океана.

Заключение

Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни

компонентов. Сложность химического состава совпадает с нашими

представлениями об образовании нефти. Установлено, что нефть образовалась в

результате длительного теплового, бактериологического и химического

воздействия на органические остатки растительных и животных организмов.

Разумно ожидать, что нефть будет обладать, по крайней мере, частично,

сложной химической природой тех материалов, из которых она образовалась.

Состав нефти обычно определяется количественным содержанием

углеводородов, которые делятся па парафины, циклопарафииы, ароматические и

нафтеноароматические углеводороды.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными

загрязняющими веществами в Мировом океане. Основными источниками

загрязнения нефтью являются: регламентные работы при обычных транспортных

перевозках нефти, аварии при транспортировке и добычи нефти, промышленные и

бытовые стоки.

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов

добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и

балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей

загрязнения на трассах морских путей.

В воде нефтепродукты могут подвергаться одному из следующих

процессов: ассимиляции морскими организмами, повторной седиментации,

эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению и

испарению.

Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных

углеводородов из водной среды, изучено слабо. Вместе с тем установлено, что

именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде.

Общее воздействие нефтепродуктов на морскую среду можно разделить на 5

категорий: непосредственное отравление с летальным исходом, серьезные

нарушения физиологической активности, эффект прямого обволакивания живого

организма нефтепродуктами, болезненные изменения, вызванные внедрением

углеводородов в организм, а также изменения в биологических особенностях

среды обитания. Каждая из категорий непосредственно влияет на изменение

экосистемы Мирового океана.

Таким образом, становится очевидным, что проблемы, возникающие при

попадании нефти в гидросферу, нередко значительно шире и имеют более

долговременный характер, чем это обычно предполагается. Если принять также

во внимание влияние сточных вод, то, очевидно, что район, подвергнутый

такой опасности, может превратиться в непригодный для водных организмов

любого типа.

Компоненты отходов часто точно не известны, так что предсказание

последствий сброса - как биохимических, так и биологических - и

потенциальной опасности для экологической системы является невозможным.

Часто можно услышать заверения тех, кто не сведущ в вопросах экологии,

но всегда настроен оптимистически: «Не беспокойтесь об этом, море может

принять любые отходы». Море может оказаться в состоянии принять их, но

сможет ли море справиться с ними, это другой вопрос. Будем надеяться, что

приведенное выше высказывание никогда не попадет в категорию «последнего

слова» при решении этой проблемы.

Список использованной литературы

1. Химия окружающей среды. Перевод с английского языка под редакцией А.

Цыганкова. – Москва: Химия, 1982 г.

2. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. - Ленинград: Гидрометиоиздат,

1981 г.

3. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. – Ленинград:

Гидрометиоиздат, 1991 г.

4. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х томах. Том 3.

Энергетические проблемы человечества. – Москва: Мир, 1995 г.

5. Шлыгин И.А. и др. Исследование процессов при сбросе отходов в море. –

Ленинград: Гидрометиоиздат. 1983 г.

Страницы: 1, 2, 3