Экология/2. Экологические и метеорологические

 проблемы больших городов и промышленных зон

 

 

Котелевец М.М.

К.б.н. Бычко С.В.

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Украина

Влияние нефти и ее компонентов на гидросферу

 

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Сегодня годовой объем мировой добычи «черного золота» превышает 3,2-1012 л. Очищенные нефтепродукты постоянно расходуются на удовлетворение более 60% мировых энергетических потребностей. В связи с этим практичес­ки невозможно применять продукцию в таких количествах без не­которых потерь. Количество таких потерь, предусмотренных или случайных, постоянно растет, и загрязнение Мирового океана как нефтью, так и продуктами ее переработки является предме­том серьезного беспокойства.

В последние годы серьезное беспокойство вызывало загрязне­ние океанов нефтью в результате крушения танкеров и выбросов нефти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Однако такие загрязнения составляют лишь небольшую долю от общего количества загрязнений нефтяными углеводородами акватории Мирового океана (табл. 1).

Данные, приведенные в табл. 1, указывают на то, что основная доля загрязнений приходится на транспортирование нефти. Это и неудивительно, так как основные нефтедобывающие районы расположены на значительном расстоянии от рай­онов потребления и переработки нефти и, следовательно, нефть необходимо транспортировать в океанских танкерах. В настоящее время таким образом ежегодно транспортируется более 1 млрд. тонн нефти.

Таблица 1 - Распределение вклада в загрязнение мирового океана нефтью различных источников.

 

Источник загрязнения

Общее количество, млн. т/год

 

Доля, %

Природные источники

0,6

9,8

Транспортные перевозки, в т.ч.:

обычные перевозки

катастрофы

2,13

1,83

0,3

34,9

30,0

4,9

Вынос реками

1,9

31,1

Попадание из атмосферы

0,6

9,8

Промышленные отходы

0,3

4,9

Городские отходы

0,3

4,9

Отходы прибрежных нефтеочистительных заводов

0,2

3,3

Добыча нефти в открытом море, в т.ч.:

обычные операции

аварии

0,08

0,02

0,06

1,3

0,3

1,0

ИТОГО:

6,11

100

 

При попадании в воду нефть быстро покрывает большие площади, при этом толщина загрязнения бывает разной – она является большей  в тех местах, где собирается вдоль береговой линии. Движение нефтяного разлива зависит от ветра, течения и приливов. Нефть под влиянием солнечных лучей окисляется. Тонкая пленка нефти и нефтяной эмульсии легче окисляется в воде, чем более толстый слой нефти.

Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее 6 месяцев, если разлив нефти не произошел накануне или непосредственно зимой в северных широтах. 

В результате перемещения нефти с поверхности воды в более глубокие слои, в процессе ее  растворения и превращения в эмульсию ее частицы попадают к живым организмам. Микроорганизмы (бактерии, водоросли, нитевидные грибки) в воде изменяют состав нефти на простые по химической структуре углеводороды и неуглеводороды. Частички нефти, в свою очередь, прилипают к взвешенным веществам, тине, микроорганизмам, фитопланктону) и оседают на дне. Как показали натурные исследования [1], способность донных от­ложений к адсорбции нефти, в свою очередь, обусловлена также их дисперсностью, плотностью и связанностью частиц. Так, судя по данным табл. 2, прослеживается заметная связь между гранулометрическим составом донных отложений и содержанием углеводородов, сорбированных на них. Содержание нефти в донных отложениях уменьшается от глинистых илов к суглинистым и супесчаным и от пылеватых песков – к крупным.

Микроорганизмы, оказавшиеся в радиусе воздействия нефтяных разливов, быстро размножаются и реагируют на большие выбросы нефти. От 40% до 80% разлитой нефти подвергаются именно микробиологическому разложению.

 

Таблица 2 – Содержание углеводородов в различных типах донных                          отложений [2]

Тип донных отложений

Количество определений

Среднее содержание углеводородов, мг/г сухого грунта

Предел колебаний углеводородов, мг/г сухого грунта

Ил глинистый

7

6,6

1,0-17,1

Ил суглинистый

4

1,5

0,5-2,0

Ил супесчаный

17

0,9

0,3-2,2

Песок крупный

2

0,2

0,1-0,2

Песок средний

2

0,7

0,1-0,7

Песок мелкий

1

2,2

-

Песок пылеватый

2

6,4

3,8-8,9

 

Фильтрующий зоопланктон, двустворчатый моллюск поглощают частички нефти. Хотя моллюски и большинство зоопланктона не способны переварить нефть, они могут переносить ее и являются временным хранилищем. Рыбы, млекопитающие, птицы и некоторые беспозвоночные (ракообразные, многие червеобразные) переваривают определенное количество углеводородов нефти, которые они заглатывают во время питания, очищения, дыхания [2]. Крупные млекопитающие, такие как тюлени и китообразные, более выносливы к нефтяному загрязнению. Однако, попавшая в организм нефть может вызвать желудочно-кишечные кровотечения, почечную недостаточность, интоксикацию печени, нарушение кровяного давления. Пары от испарений нефти ведут к проблемам органов дыхания у млекопитающих, которые находятся около или в непосредственной близости с большими разливами нефти [2].

Последствия воздействия нефтепродуктов на гидросферу и населяющие ее организмы, можно разделить на 5 категорий.

1. Непосредственное отравление организмов с леталь­ным исходом -  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 может вызвать наркотическое действие. Данные работы [2] указывают, что смерть взрослых морских ор­ганизмов может наступить в течение нескольких часов после контакта с растворимыми ароматическими углеводородами, содержа­ние которых в организме составляет 10-4-10-2%. Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков рыбы составляют 10-5%. В табл. 3 приводится оценка токсической чувствительности различ­ных морских организмов в виде концентрации ароматических со­единений, вызывающей отравления.

2. Ссерьезные нарушения физиологической активности -  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.

 

Таблица 3 – Чувствительность водных организмов в виде                          концентрации ароматических соединений, вызывающих                          отравления [1].

Наименование организмов

Концентрация, С×104, %

Растения

10-1000

Рыбы

5-50

Личинки (все виды)

0,1-1,0

Обитатели морского дна

1-10

Брюхоногие моллюски

10-100

Двустворчатые моллюски

5-50

Морские ракообразные

1-10

Другие морские беспозвоночные

1-10

 

3. Эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродук­тами -   покрытие и удушение являются основными вредны­ми последствиями при загрязнении нефтепродуктами. Морские птицы стали первыми жертвами загрязнения вод нефтью. Представители семейств чистиковых, утиных,  трубконосых, опускаясь на нефтяные пятна, сильно пачкают свое оперение. Углеводороды обволакивают перья птиц, нарушая их гидрофобность и сводя на нет защитную функ­цию оперения. Как следствие, покрытые мазутом птицы переохлаждаются и погибают от гипотермии. Кроме того, может наблюдаться интоксикация нефтью, поглощаемой ими во время ныряния или при попытках очистить перья, в результате чего происходит серьезное нарушение работы эндокринной системы [2].

4. Болезненные изменения, вызванные попаданием 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. Уже при содер­жании в воде в количестве менее 10-7% углеводороды могут пог­лощаться организмом и накапливаться в тканях. Если воздействие загрязнений невелико и концентрация их ма­ла, они могут полностью выводиться из организма. Однако при продолжительном пребывании животных и птиц в таких условиях возможно постоян­ное загрязнение организма.

5. Изменения в биологических особенно­стях среды обитания - загрязнение нефтепродуктами влияет и на среду обитания, и может привести к невозможности выживания в данных условиях [3].

Таким образом, нефть и нефтепродукты являются наиболее  распространенными загрязняющими веществами, которые отрицательно влияют на гидросферу. В результате происходит загрязнение вод, что приводит к загрязнению и изменению свойств среды обитания водных организмов, а зачастую – к их массовой гибели. 

 

Литература:

1.     Рамад Ф. Основы прикладной экологии. -  Ленинград: Гидрометиоиздат, 1981. – 324 с.

2.     Химия окружающей среды: Перевод с англ. Ткачева А.П. Под ред. А. Цыганкова. – М.: Химия, 1982. – 448 с.

3.     Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х томах. Том 3. Энергетические проблемы человечества. – М.: Мир, 1995. – 426 с.