С И Рубцова - Ассимилирующая способность севастопольских бухт по отношению к углеводородам нефти - страница 1

Страницы:
1 

УДК 576.89:597(261)

С. И. Р У Б Ц О В А

АССИМИЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СЕВАСТОПОЛЬСКИХ БУХТ ПО ОТНОШЕНИЮ К УГЛЕВОДОРОДАМ НЕФТИ

Приведены данные по оценке критической антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения при­бойной зоны Севастопольского побережья Черного моря, площадью 216 км2, которая не должна превышать 700 т в год. Приведенные расчеты свидетельствуют о больших потенциальных воз­можностях Севастопольского побережья Черного моря к самоочищению от нефтяных углеводоро­дов.

В настоящее время накоплен большой материал по микробиальной трансфор­мации нефти в море. Известны данные скорости микробной деструкции нефти в мор­ской воде. Однако данные по скорости и механизму микробной деструкции нефти в донных осадках прибрежной зоны моря, где происходит накопление нефтяных углево­дородов, весьма ограничены.

Самоочищение моря от нефтяного загрязнения - сложный, многофакторный процесс, состоящий из одновременно протекающих физических, химических и биологи­ческих процессов. Однако, согласно современным представлениям, единственным ком­понентом водных экосистем, способных разрушать антропогенные нефтяные углеводо­роды и ввести их в естественный круговорот органических веществ, являются микроор­ганизмы, и, в свою очередь, способность морской среды к самоочищению от нефти во многом определяется активностью нефтеокисляющей микрофлоры, ее адаптированно-стью к повышенным дозам углеводородов [1, 2].

Для составления балансовых расчетов ассимиляционной способности Севасто­польского побережья Черного моря по отношению к нефтяным углеводородам необхо­димы не только данные по количеству нефтяных углеводородов и численности нефтео-кисляющих бактерий в донных осадках, но и расчеты скорости микробного разрушения нефтяных углеводородов в донных осадках прибрежной зоны Севастопольского регио­на.

Целью настоящей работы явилась оценка критической антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения прибойной зоны Севастопольского побережья Черного моря.

Материал и методы. Материалом послужили наши данные о численности ге­теротрофных и нефтеокисляющих бактерий, общем количестве хлороформэкстрагируе-мых веществ и нефтяных углеводородов, полученные в период с 1999 по 2004 гг. в при­брежной зоне акватории Севастопольских бухт.

Отбирали пробы воды и донных осадков по стандартным методикам, разрабо­танным в отделе морской санитарной гидробиологии ИнБЮМ НАНУ [6]. Количество нефтяных углеводородов определяли методом инфракрасной спектрофотометрии, коли­чество хлороформэкстрагируемых веществ - весовым методом, численность микроор­ганизмов - методом предельных разведений на соответствующих средах по [3, 5]. Для исследования численности гетеротрофных микроорганизмов использовали пептонную воду, для нефтеокисляющих - среду Диановой-Ворошиловой с добавлением нефти.

Результаты и обсуждение. Донные осадки береговой зоны служат показателем состояния акватории, вследствие этого они выступают в качестве одной из основных составных частей мониторинга. Физико-химические показатели донных осадков отра­жают степень их загрязненности, потенциальную возможность противостоять загрязне­нию. Хлороформэкстрагируемые вещества связаны с тонкими илистыми частицами донных осадков. Они вносятся с загрязнением и накапливается в бухтах повсеместно. Большинство илов содержит значительное количество хлороформэкстрагируемых ве­ществ, что на два-три порядка превышает количество его в натуральных морских осад­ках.

Экология моря. 2005. Вып. 68

© C. И. Рубцова, 2005

83

Особенно выделяются илы б. Южная, Севастопольская и Стрелецкая (1,00 - 2,10 г /100 г сух. осадка). Поскольку наличие хлороформэкстрагируемых веществ в таком ко­личестве служит признаком загрязнения донных осадков, то большинство исследован­ных илов следует отнести к донным осадкам III - V степени загрязнения нефтепродук­тами [7].

Загрязненность подчеркивается имеющимися в донных осадках нефтяными угле­водородами: максимальная величина их достигала 1708 мг /100 г сух. осадка, средняя -634 мг /100 г сух. осадка.

Средние величины загрязняющих веществ, подсчитанные по акваториям, дают основание расположить бухты по степени загрязнения в следующем ряду: б. Южная, Севастопольская, Стрелецкая, Артиллерийская, вершина б. Круглая, б. Камышовая, Ка­рантинная, Казачья. Пески б. Круглая, района Учкуевки, устья б. Севастопольская и ра-кушняки б. Казачья практически не загрязнены (рис.1).

Рисунок 1. Распределение хлороформэкстрагируемых веществ (ХЭВ) и нефтяных углеводо­родов (Н/у) в донных осадках Севастопольских бухт

Figure 1. Distribution of chloroform extractable substance and oil hydrocarbons in bottom sedi­ments of Sevastopol bays

Отмечена интересная зависимость между количеством хлороформэкстрагируе-мых веществ и нефтяных углеводородов, представленная на рис. 2. Коэффициент корре­ляции между этими параметрами равен 0,96. Распределяются углеводороды в том же порядке, что и хлороформэкстрагируемые вещества. Их доля в битумоиде илов равна 24 - 48 % и 7 - 24 % - песков и ракушняков.г/ЮОг

2,5 2

1,5 + 1

0,5

О

мг/100г

т- 700 600

500

400 300

200 100 0

Р^

Рисунок 2. Количество хлороформэкстрагируемых веществ (ХЭВ) и нефтяных углеводоро­дов (Н/у) в донных осадках Севастопольских бухт

Figure 2. Quantity of chloroform extractable substance and oil hydrocarbons in bottom sediments of Sevastopol bays

Наибольшая численность гетеротрофных (106-107 кл/г) и нефтеокисляющих (103-104 кл/г) бактерий в донных осадках отмечена на станциях, подверженных сильной антропогенной нагрузке, и расположенных в глубине бухт (бухта Северная, вершина бухты Круглая) (рис. 3).

10000000

1000000

100000

10000

1000

100

10

[ИІІ

Приморский      Учкуевка       Северная        Круглая, Круглая,

вершина причал

I ГМО, кл/г

НМО, кл/г

Рисунок 3. Численность гетеротрофных (ГМО) и нефтеокисляющих (НМО) бактерий в при­бойной зоне Севастопольских бухт

Figure 3. Number of heterotrophic and oil-oxidizing bacteria in littoral zone of the Sevastopol bays

Данные по количеству нефтяных углеводородов и численности нефтеокисляю-щих бактерий в донных осадках необходимы для составления балансовых расчетов асси­миляционной способности Севастопольского побережья Черного моря по отношению к нефтяным углеводородам. Нами были опубликованы данные по оценке бактериального самоочищения вод от углеводородов нефти в прибойной зоне акватории Севастополя. По нашим данным [10], период микробиального самоочищения донных осадков от углеводо­родов нефти в прибойной зоне Севастопольской бухты (район Приморского бульвара) составляет 226,1 сут. или 0,6 года, в районе Укчуевки - 0,9 года, бухту Круглая (район у выхода из бухты) - около 0,2 года. Период микробиального самоочищения в районе бух­ты Северная составляет более 3 лет, в районе вершины бухты Круглая - около 3 лет. Та­ким образом, для естественного самоочищения морской среды от нефтяных углеводоро­дов в прибойной зоне Севастополя понадобится в среднем около 2 лет. Эта величина мо­жет колебаться в зависимости от степени загрязнения морской воды и донных осадков нефтепродуктами, самоочищающей способности грунтов, численности нефтеокисляющих микроорганизмов, продукционных характеристик бактерий. Но наличие нефтеокисляю-щих бактерий в морской воде еще не означает присутствие там антропогенной нефти, а процесс микробного разложения нефти вызывает образование токсичных продуктов ме­таболизма (гидроперекиси, фенолы, кетоны, альдегиды и др.), что, в свою очередь, ведет к нарушениям трофической цепи всей экосистемы.

Известны данные скорости микробной деструкции нефти в морской воде. Однако данные по скорости и механизму микробной деструкции нефти в донных осадках при­брежной зоны моря, где происходит накопление нефтяных углеводородов, весьма ограни­чены. Опубликованные данные других авторов по скорости микробного разрушения угле­водородов нефти в разных морских водоемах имеют широкую вариабельность - от 0,7 до 500 мг/(л*сутки) [2, 4, 8, 11]. По [11], при оптимальном термическом (20 - 25оС) и газовом режиме смешанное бактериальное население потребляют нефть со скоростью 160 мг/л в сутки, а удельная деструкция нефти бактерионейстоном в поверхностном микрослое со­ставляет 5*10-10 - 1.5*10-9 мг нефти на 1 клетку в час. По [2], нижний уровень скорости минерализации углеводородов нефти активными культурами в слое морской воды 0 - 20 см составляет около 35 мкг/(л*сутки) в летний период и около 10 мкг/(л*сутки) в

зимний период. Скорость микробного разрушения нефтяных углеводородов в донных осадках прибрежной зоны Севастопольского региона по нашим данным [9, 10] не превы­шала 0,8 мг/(г*сутки) в летнее время и 0,01 мг/(г*сутки) зимой.

Для расчета критической антропогенной нагрузки нефтяного загрязнения при­бойной зоны Севастопольского побережья Черного моря мы использовали данные по ко­личеству нефтяных углеводородов в донных осадках, численности нефтеокисляющих бактерий и полученные нами данные скорости микробного разрушения нефтяных углево­дородов в донных осадках прибрежной зоны Севастопольского региона.

Нами рассчитана критическая антропогенная нагрузка нефтяного загрязнения прибойной зоны Севастопольского побережья Черного моря, площадью 216 км2, которая не должна превышать 700 т в год. Для сравнения, критическая антропогенная нагрузка нефтяного загрязнения приповерхностного слоя территориальных вод Дагестана не долж­на превышать 10 тыс. т в год, а всей акватории Каспийского моря - 400 тыс. т в год [2].

Приведенные расчеты свидетельствуют о больших потенциальных возможностях Севастопольского побережья Черного моря к самоочищению от нефтяных углеводородов. Однако, с увеличением уровня загрязнения, самоочищающая способность среды по отно­шению к нефтяным углеводородам значительно снижается, что, в конечном итоге, приво­дит к перестройке всей структуры экосистемы и уменьшению продукционной способно­сти нефтеокисляющих бактерий. Для более точного расчета ассимилирующей способно­сти   морских   экосистем   по   отношению   к   углеводородам   нефти необходимыкомплексные исследования, в том числе систематические микробиологические наблю­дения в различных районах Черного моря, что позволит прогнозировать возможные по­следствия влияния нефти на морские экосистемы.

1. Биологические аспекты нефтяного загрязнения морской среды / Миронов О. Г., Миловидова Н. Ю., Щекатурина Т. Л. и др.; Под общ. ред. Миронова О. Г.; АН УССР. Ин-т биологии южных морей им. А. О. Ковалевского. - Киев: Наук. Думка, 1988. - 248 с.

2. Бутаев А. М., Кабыш Н. Ф. О роли нефтеокисляющих микроорганизмов в процессах само­очищения прибрежных вод Дагестанского побережья Каспийского моря от нефтяного загряз­нения // Вестник Дагестанского научного центра РАН. - 2002. - № 11.

3. ЕгоровН. С. Практикум по микробиологии. - М.: МГУ, 1976. - 305 с.

4. Миронов О.Г. Биологические ресурсы моря и нефтяное загрязнение. М.: Пищепромиздат, 1972. 105 с.

5. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Кучеренко М. И., Тархова Э. П. Самоочищение в прибрежной акватории Черного моря. - К.: Наук. думка, 1975. - 144 с.

6. Миронов О. Г. Микробиологическая индикация нефтяного загрязнения в морской среде // Ме­тоды исследования органического вещества в океане. - М.: Наука. - 1980. - С. 275 - 283.

7. Миронов О. Г., Кирюхина Л.Н., Алемов С.В. Санитарно-биологические аспекты экологии Сева­стопольских бухт в ХХ веке. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. - 185 с.

8. Патин С. А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. -350 с.

9. Рубцова С. И. Нефтеокисляющие бактерии как агенты самоочищения морской среды от угле­водородов нефти // Вест СевНТУ. Сер. Механика. Энергетика. Экология. - 2003. - 48. - С. 165

- 172.

10. Рубцова С. И. Оценка бактериального самоочищения вод от нефтяных углеводородов в при­бойной зоне акватории Севастополя (Черное море) // Экология моря. - 2003. - 64. - С. 95 - 98.

11. Цыбань А. В., Симонов А. И. Процессы микробного окисления нефти в море // Человек и био­сфера. - М: МГУ, 1979. - С. 143 - 159.

Институт биологии южных морей НАН Украины,

г. Севастополь Получено 22.06.2005

S. I. R U B T S O V A

ASSIMILATING ABILITY OF THE SEVASTOPOL BAYS TO THE OIL HYDROCABONS

Summary

The data on evaluation of critical anthropogenic loading of oil in breakers zone of the Sevasto­pol coast of the Black Sea (area 216 км2) are given. The critical anthropogenic loading should not ex­ceed 700 tons per one year. The given accounts testify to the large potential opportunities of the Sevasto­pol coast of the Black sea to self-purification from oil hydrocarbons.

Страницы:
1 


Похожие статьи

С И Рубцова - Ассимилирующая способность севастопольских бухт по отношению к углеводородам нефти

С И Рубцова - Оценка экологической чувствительности севастопольского побережья к нефтяному загрязнению

С И Рубцова - Гетеротрофные бактерии -показатели загрязнения и самоочищения морской среды

С И Рубцова - Гетеротрофные бактерии -показатели загрязнения и самоочищения морской среды