Ekosvit

Нафта і нафтопродукти є на даний час одними з найбільш розповсюджених забруднюючих речовин морського середовища. У сучасних умовах слід очікувати змін транспортних потоків вуглеводневих енергоносіїв у Чорному морі, наближення їх до берегів України і Криму, і, як наслідок, можливого посилення нафтового забруднення прибережної зоні, зокрема, при аварійних ситуаціях. У цьому зв’язку особливої актуальності набувають дослідження процесів самоочищення водойм і перетворення нафтових вуглеводнів. Провідна роль у цьому процесі належить мікроорганізмам, здатним використовувати вуглеводні нафти як  єдине джерело вуглецю й енергії. Однак акваторія вузької прибережної зони - від урізу води до глибин 1,5-2 м у цьому плані практично не вивчена. Тут взаємодіють і концентруються потоки забруднюючих речовин, що надходять як з боку суші, так і з боку моря.

Започатковано новий напрямок гідробіологічних досліджень процесу самоочищення морського середовища від нафти та нафтопродуктів. Уперше проведено комплексні санітарно-біологічні дослідження в прибійній зоні акваторії Севастопольських бухт і прилягаючих до них ділянок узбережжя, що характеризуються різним складом грунтів, рівнем нафтового забруднення та знаходяться під хвильовим впливом різної інтенсивності. Одержано систематичні дані про чисельність, закономірності розподілу, сезонну та річну динаміку, родовий склад і біохімічні особливості нафтоокислюючих мікроорганізмів у морській воді та донних даної зони. Вивчено залежність між чисельністю нафтоокислюючих бактерій, температурою морської води, хвилюванням моря, напрямком переносів вітрових мас, кількістю зависі та нафтових вуглеводнів, що переходять з грунту в морську воду. Розраховано рівні бактеріальної складової та періоди самоочищення морського середовища від вуглеводнів нафти за рахунок нафтоокислюючої мікрофлори в прибійній зоні Севастополя. Зазначено, що одержані дані можна використовувати у разі оцінення стану та надійності морських екосистем шляхом порівняння потоків забруднення та екологічної ємності, що дає змогу визначити тенденцію збільшення чи зменшення забруднень у морському середовищі. Наведені розрахунки можна використовувати для визначення рівнів мікробного самоочищення для інших видів гетеротрофних бактерій.

Прибережна зона моря характеризується великою різноманітністю розмірної структури донних відкладів, що впливає   на процеси нагромадження і швидкість трансформації нафтового забруднення. У мілководній зоні завдяки активності гідродинамічних процесів трансформація забруднень буде, очевидно, іншою, ніж на великих глибинах, де гідродинамічні процеси послаблені. Частки зависі є субстратом, на якому, як правило, оселюються мікроорганізми, і при цьому підвищується інтенсивність трансформації органічної речовини. В зв’язку з цим можна сподіватися, що найбільш активно процеси бактеріальної деструкції органічних забруднень, включаючи нафту і нафтопродукти, будуть відбуватися у водяній товщі в період її каламучення й осідання часток на дно.

Для моніторингу нафтового забруднення необхідно:

• вивчити чисельність і закономірності поширення бактерій, здатних використовувати вуглеводні нафти як джерело вуглецю й енергії в прибійній зоні моря;
• вивчити особливості взаємодії бактерій, зависі і нафти в умовах активного гідродинамічного режиму за експериментальними даними;
• виділити чисті культури нафтоокислюючих мікроорганізмів і вивчити їхні морфологічні і фізіолого-біохімічні властивості;
• визначити родову належність виділених культур;
• вивчити здатність росту нафтоокислюючих мікроорганізмів на різних джерелах вуглецю;
• визначити вплив деяких гідрометеорологічних факторів на чисельність нафтоокислюючих бактерій;
• одержати кількісні показники бактеріального самоочищення прибережної акваторії від нафтових вуглеводнів.

Об’єкт дослідження - процес самоочищення морського середовища від вуглеводнів нафти в прибійній зоні моря.

Предмет дослідження - нафтоокислюючі бактерії як агенти самоочищення моря від нафти і нафтопродуктів.

Вперше отримані дані про розподіл гетеротрофної мікрофлори в акваторії прибійної зони, дані про зміну чисельності і деяких фізіолого-біохімічних показників нафтоокислюючих мікроорганізмів у прибійній зоні Севастопольських бухт - на ділянках з різним рівнем нафтового забруднення, визначена родова належність бактерій. Експериментально установлена швидкість седиментації зависі і її  взаємодії з нафтою і бактеріями в умовах активного гідродинамічного режиму. Проведена оцінка бактеріальної деструкції нафти в прибійній зоні, розраховані рівні бактеріальної складової і періоди самоочищення морських вод від нафтових вуглеводнів на різних ділянках.

Поширення гетеротрофних і нафтоокислюючих мікроорганізмів у воді і донних відкладах Севастопольських бухт Чорного моря можуть бути використані при оцінці рівня забруднення морського середовища. Виявлені фізіолого-біохімічні особливості нафтоокислюючих бактерій у прибійній зоні моря є новими даними, що можуть бути використані для прогнозування   здатності до самоочищення і екологічної ємності морських акваторій, для проведення екологічного моніторингу, при розробці комплексу заходів для поліпшення якості морських прибережних вод м. Севастополя. Розраховані рівні бактеріального самоочищення водойми від нафти і нафтопродуктів, а також тривалості процесів самоочищення можуть бути використані при  оцінці стану і надійності морських екосистем шляхом порівняння потоків забруднення й екологічної ємності, що дозволить оцінити тенденцію збільшення чи зменшення забруднень у морському середовищі. Дані розрахунки придатні для визначення внеску у мікробне самоочищення інших видів гетеротрофних бактерій.

Нафтопродукти на поверхні водного басейну піддаються ряду хімічних, фізичних і механічних змін, що залежать від фізико-хімічних їх властивостей, параметрів водного середовища і метеорологічних умов (розтікання, розчинення, випар, осадження, дифузія, окислювання і т.п.). Вихідними даними є база, що містить більш 1400 типів сирої і очищеної нафти, модель дає швидку імовірнісну інформацію про зміну властивостей того чи іншого продукту в процесі розливу. Задачею є розрахунок бюджету нафтової плями, у залежності від заданого часу, що моделюється. Для моделювання сценарію додатково задаються параметри морського середовища: метеорологічні умови (швидкість і напрямок вітру, висота хвилі), температура поверхні води, мінералізація  0/00 , щільність.

База даних типів нафтопродуктів є відкритою і може  бути поповнена в процесі роботи. Прогнозування бюджету розлитого нафтопродукту може здійснюватися на період до п’яти діб. Модель найбільше пристосована для проведення розрахунків в умовах відкритого океану, тому результати розрахунку бюджету нафтової плями для малих акваторій, де розповсюдження нафтової плями обмежується можуть бути менш точними.

Моделі мають зручний для роботи інтерфейс, прості в експлуатації, можуть бути використані в повсякденній роботі державної інспекції охорони Чорного моря Мінекоресурсів та в підрозділах МНС.

Головною метою вивчення і контролю забруднених водних екосистем є оцінка існуючої та потенційної небезпеки тих змін, що відбуваються під впливом токсичних факторів та представляють загрозу життю на Землі в широком розумінні цього слова .Питання про необхідність уніфікації біологічних методів оцінки якості води було поставлене більше 10 років тому,  але ще й сьогодні воно далеке від вирішення. Незважаючи на це, біоіндикація і біотестування широко використовуються у моніторингу забруднення гідросфери.

Між концентрацією забруднюючих речовин у водоймах та їхньою токсичністю для гідробіонтів немає однозначного зв`язку. Виявити потенційну небезпеку для живих організмів забруднюючих речовин, які розчинені у воді чи адсорбовані у донних відкладах, можна тільки з використанням спеціальних біологічних методів. У поєднанні з методами аналітичної хімії, методи біотестування дозволяють якісно і кількісно оцінити ефекти, які виникають у забрудненій екосистемі.

Принциповою відмінністю біотестування від інших біологічних методів оцінки якості водного середовища є використання чутливих лабораторних культур тест-об`єктів різного систематичного та трофічного рівнів. До того ж, з усіх біологічних методів оцінки якості навколишнього середовища саме біотестування найлегше піддається стандартизації.  Кіль-кість національних, регіональних та міжнародних стандартних методів біотестування  не-ухильно зростає.  Наказом міністра охорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки України затверджена ціла низка керівних нормативних документів з біотестування морських та прісних вод.

Наявність стандартних методів біотестування розширює можливості їх практичного застосування, що вже відображено в нашій країні у нормативних  документах. Так, наприклад,  Постанова КМ України від 11 вересня 1996 року № 1100 передбачає, що при розробці гранично допустимих скидів (ГДС) обов`язково мають бути ураховані результати біотестування. З 1 січня 1999 року введений у дію міжвідомчий нормативний документ “Методика оцінки екологічної якості поверхневих вод за відповідними категоріями”, у якому чітко визначена сфера використання результатів біотестування.

Все це зобов`язує дослідників розробляти нові, ще більш чутливі та оперативні методи оцінки токсичності води та донних відкладів, а також окремих забруднюючих речовин та їх сумішей, які скидаются у водойми.

За допомогою космічної радіолокації російські вчені складають карти нафтових забруднень морів і океанів. Досліджуючи акваторію Чорного моря, вони дійшли висновку, що основне джерело його забруднення - інтенсивне судноплавство.

З космосу можна стежити за нафтовим забрудненням морів і океанів. Потреба у цьому велика, оскільки й Середземне, і Північне, і Чорне, і Балтійське, і Каспійське, і Жовте моря дуже забруднені. Особливо загрозлива ситуація склалася в Каспійському і Жовтому морях. Зростання обсягів перевезень нафти, будівництво нових нафтових терміналів і морських бурових платформ, скидання нафтопродуктів із судів - основні причини збільшення нафтових забруднень морів.

“В першу чергу, для вирішення проблеми забруднення морської поверхні необхідна організація моніторингу забруднених басейнів”, - вважають дослідники з Інституту океанології РАН. Вони пропонують використати для цих цілей радіолокаційні методи зондування поверхні морів і океанів. Із супутника (”Radarsat”, “Envіsat”) поверхню моря або океану опромінюють СВЧ-імпульсами й досліджують розсіяне поверхнею моря випромінювання. Воно відбиває зміни фізичного стану забрудненої частини моря під впливом нафтової плівки. Метод добрий тому, що дозволяє стежити за поверхнею моря в реальному режимі часу, в будь-яку погоду й у будь-який час доби. Серед його недоліків можна назвати труднощі кількісного вимірювання виявлених забруднень. Проте, завдяки радіолокаційним методам можна виявити плівкові забруднення на морській поверхні, визначити межі плям нафти й нафтопродуктів, виявити їхнє джерело й стежити за їхнім переміщенням, а також оцінити товщину нафтової плівки.

Що ж показали радіолокаційні методи для Чорного моря? “В цілому зі стовідсотковою вірогідністю було ідентифіковано дев’ять великих виливів площею від 2 до 60 тисяч квадратних кілометрів. Нафтові забруднення прив’язані до судноплавних трас і акваторій портів або якірних стоянок. На думку авторів дослідження, серед основних причин забруднення Чорного моря нафтопродуктами можна назвати аварійні виливи, скидання із судів погано очищених баластових вод, недостатнє очищення стічних вод нафтопереробних заводів і аварії від стихійних лих.

Карти розподілу плівок нафти й нафтопродуктів, складені за допомогою радіолокаційних методів, можуть мати як наукову, так і комерційну цінність.

Tags: акваторія, бактеріальний, гідробіологічний, гідродинамічний, гетеротрофний, глибина, грунт, екологічний, енергія, енергоносій, забруднюючий, моніторинг, нафта, нафтопродукт, прибережна зона, процес, речовина, самоочищення, середовище, трансформація