Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты судоходства. Учебное пособие
.pdf
отдельным литературным данным (заимствованным, например, из интернетсайтов
http://npacific.kamchatka.ru/np/sovproblem/oil_sea/vozdeistvie/razliv/public1.htm,
http://referated.com/item_37149.html,
ttp://www.vokrugsveta.ru/telegraph/theory/586/), представляется возможным
сделать определенные прогнозные значения такого влияния.
Так, например, рыбы подвергаются воздействию разливов нефти в воде
при употреблении загрязненной пищи и воды, а также при соприкосновении с
нефтью во время движения икры. Гибель рыбы, исключая молодь, происходит
обычно при серьезных разливах нефти. Следовательно, большое количество
взрослой рыбы в больших водоемах от нефти не должно погибать. Однако
сырая нефть отличаются разнообразием токсичного воздействия на разные
виды рыб. Концентрация 0,5 миллионной доли или менее нефти в воде
способна привести к гибели форели. Почти летальный эффект нефть оказывает
на сердце, изменяет дыхание, увеличивает печень, замедляет рост, разрушает
плавники, приводит к различным биологическим и клеточным изменениям,
влияет на поведение.
Личинки и молодь рыб наиболее чувствительны к воздействию нефти,
разливы которой могут погубить икру рыб и личинки, находящиеся на
поверхности воды, а молодь — в мелких водах. Так, например, разлив нефти в
Балтийском море в 1969 г. привел к гибели многочисленные виды рыб, которые
обитали в прибрежных водах. В результате исследований нескольких
загрязненных нефтью мест и контрольного места, проведенных в 1971 г., было
обнаружено, что популяции рыб, возрастное развитие, рост, состояние
организма ненамного отличались друг от друга. Очевидно, что это явилось
следствием загрязнения морской среды нефтью.
Известно, что беспозвоночные являются хорошими индикаторами
загрязнения от сбросов в силу своей ограниченности в передвижении.
Опубликованные данные разливов нефти часто отмечают гибель, чем
воздействие на организмы в прибрежной зоне, в отложениях или же в толще
воды. Влияние разливов нефти на беспозвоночные может длиться от недели до
10 лет. Это зависит от вида нефти; обстоятельств, при которых произошел
разлив и его влияния на организмы. Колонии беспозвоночных (зоопланктон) в
больших объемах воды возвращаются к прежнему (до разлива) состоянию
быстрее, чем те, которые находятся в небольших объемах воды. Это
происходит из-за большого разбавления выбросов в воде и большей
возможности подвергнуть воздействию зоопланктон в соседних водах.
Разлившаяся на поверхности водной среды нефть оказывает внешнее
влияние на птиц, прием ими пищи, загрязнение яиц в гнездах и изменение
среды обитания. Внешнее загрязнение нефтью разрушает оперение, спутывает
перья, вызывает раздражение глаз. Гибель является результатом воздействия
холодной воды, птицы тонут. Птицы, которые большую часть жизни проводят
на воде, наиболее уязвимы к разливам нефти на поверхности водоемов.
Птицы заглатывают нефть, когда чистят клювом перья, пьют,
употребляют загрязненную пищу и дышат испарениями. Заглатывание нефти
редко вызывает непосредственную гибель птиц, но ведет к вымиранию от
голода, болезней, хищников. Яйца птиц очень чувствительны к воздействию
нефти. Загрязненные яйца и оперение птиц пачкают нефтью скорлупу.
Небольшое количество некоторых типов нефти может оказаться достаточным
для гибели в период инкубации.
Разливы нефти в местах обитания птиц могут оказать на них как быстрое,
так и длительное влияние. Испарения от нефти, нехватка пищи и мероприятия
по очистке могут сократить использование пострадавшего участка. Сильно
загрязненные нефтью сырые участки, приливо–отливные илистые низины
способны изменить биоценоз на долгие годы.
Нефть также загрязняет или разрушает природные источники пищи птиц.
Особенно страдают ныряющие птицы, поскольку в поисках пищи им
приходится многократно нырять сквозь слой нефти на поверхности. Помимо
воздействия на отдельные водные организмы, нефть влияет и на целые
экосистемы.
В районах, где нефть часто попадает в воду, заметными становятся и
изменения видового состава морского сообщества. Как нефть, так и нефтяные
смолы (гудрон) содержат некоторые канцерогенные вещества.
Результаты исследований, проведенных на моллюсках в загрязненных
водах, свидетельствуют о том, что у этих животных обнаруживается аномально
большое число новообразований, сходных с раковыми опухолями человека.
После попадания нефти в воду требуется определенное время для
исчезновения их следов. Сюда надо включить и время, необходимое для
повторного заселения загрязненной зоны теми же и в том же количестве
организмами, которые обитали здесь ранее. Если выброс нефти не привел к
полной гибели всех местных организмов, то оставшиеся, размножаясь,
начинают заполнять свободное пространство, по мере того как исчезает нефть.
Сюда же начинают прибывать организмы из соседних мест, либо приплывая,
либо переносясь течениями воды (например, личинки), либо выселяясь из
соседних колоний (водоросли). Губительное влияние нефти может сказываться
в течение долгих лет.
На много меньше имеется данных о влиянии разливов нефти на
млекопитающих, чем на птиц. Морские млекопитающие, которые в первую
очередь выделяются наличием меха (морские выдры, полярные медведи,
тюлени, новорожденные морские котики) наиболее часто погибают от разливов
нефти. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность
удерживать тепло и воду. Взрослые сивучи, тюлени и китообразные (киты,
морские свиньи и дельфины) выделяются наличием жирового слоя, на который
влияет нефть, усиливая расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать
раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию.
Известны случаи, когда кожа тюленей и полярных медведей впитывала нефть.
Кожа китов и дельфинов страдает меньше.
Большое количество попавшей в организм нефти способно привести к
гибели полярного медведя. Однако тюлени и китообразные более выносливы и
быстро переваривают нефть. 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.
К вредному влиянию разливов нефти можно отнести сокращение пищи
или изменение отдельных видов. Это влияние может иметь разную
продолжительность, особенно в брачный период, когда передвижение особей
женского пола и молоди ограничено.
Морские выдры и тюлени особенно уязвимы к разливам нефти из-за
плотности размещения, постоянного пребывания в воде и влияния на
теплоизоляцию меха.
Степень подверженности рептилий и земноводных нефтяному
загрязнению недостаточно известна. Морские черепахи едят пластмассовые
предметы и нефтяные сгустки. Имеются отдельные данные о том что,
зародыши черепах погибли или развивались ненормально после того, как яйца
побывали в песке, покрытом нефтью.
Нефть, подвергшаяся атмосферному влиянию, менее вредна для
эмбрионов, чем свежая нефть. В последнее время покрытые нефтью пляжи
могут создать проблему для вновь выведенных черепах, которые должны
пересекать пляжи, чтобы добраться до океана.
Имеющиеся данные о влиянии разливов нефти на растения содержат
факты гибели морской травы, большинства водорослей, увеличение или
уменьшение биомассы и активность к фотосинтезу колоний фитопланктона;
изменение микробиологии колоний и увеличение числа микробов.
«Черные приливы», как принято называть вынос разлившейся нефти на
берег, оказываются ещё более тяжким, чем собственно морской разлив. Они
полностью уничтожают всех обитателей литорали (прибрежной полосы,
покрытой водой в разлив и обнажающейся в отлив) - водоросли и сидячих
беспозвоночных. Гибнут крабы, рачки-бокоплавы и другие, обитающие у
берега ракообразные; во множестве гибнут птицы (кулики, цапли и др.).
От горизонта до горизонта тянется широкая черная полоса, накрывающая
собой все живое по обе стороны границе воды и суши. Трудно представить
себе, что на такой пляж может вернуться жизнь. Этот процесс осложняется,
если штормовой прибой покрывает выброшенную на берег нефть песком,
галькой или морской травой. В таком «слоеном пироге» нефтепродукты
оказываются, укрыты от окисления, а при повышении температуры могут
начать вновь стекать в море. Именно это произошло на тех участках побережья
Керченского пролива (2008 г.), где выброшенный на берег мазут по разным
причинам не удалось своевременно убрать.
3. Динамика поведения нефти на поверхности воды
Процессы трансформации нефти при попадании в водную среду
При попадании нефти на поверхность водоема с нею начинают
происходить сложные процессы. Часть нефти начинает испаряться. Еще
некоторая часть, которая остается на поверхности воды, начинает
перемещаться на этой поверхности под действием различных причин, и ещё
некоторая их часть переходит в толщу воды, образуя дисперсную систему из
воды и нефти [1,10,11].
Протекание указанных процессов приводит к изменению структуры и
свойств слоя разлитой нефти. Так, в процессе испарения из пятна разлива
улетучиваются легкие составляющие нефти и остаются более тяжелые. За первые
сутки испаряются почти все углеводороды, которые в данных условиях
аварийного разлива могут испариться. Испарение части нефти приводит к
изменению ее свойств в пятне разлива и оказывает влияние на последующее
поведение пятна.
Нефть, находясь в условиях контакта с водой, начинают образовывать
дисперсные системы разного типа. Ближе к слою образуется система типа
«вода в нефти», в которой концентрация нефти больше чем воды. Обычно эта
дисперсная система представляет собой очень устойчивую эмульсию, почти
жестко структурированную систему. Устойчивость дисперсной системы будет
определяться, в том числе, и свойствами тех углеводородов, которые ее
образуют. Такими углеводородами, скорее всего, будут более тяжелые
углеводороды, которые не испарились с поверхности пятна и которые могут
содержать примеси.
Ближе к воде возникает система типа «нефть в воде», в которой
концентрация воды больше, чем нефти или нефтепродуктов. Та часть разлитой
нефти, которая перешла в толщу воды, может попадать в живые организмы, а
также подвергаться биохимическому окислению.
В целом это приводит к рассеянию нефти в природной среде иногда до
очень низких концентраций или приводит к их разложению в более простые и
безопасные вещества.
Подвижность водной среды обусловливает значительно большее
негативное последствия ее загрязнения, чем при загрязнении, например, грунта
и почвы. С одной стороны это связано с частой труднодоступностью места
загрязнения (особенно в болотистой местности), возможностью миграции
загрязнения с течением из одного района в другой, переходом загрязнения с
воды на прибрежные участки почвы, а с другой — сложностью сбора нефти,
тонкой пленкой расплывшейся по водной поверхности.
В целом процесс поведения нефти на поверхности воды условно можно
разделить на следующие стадии:
- испарение легкокипящих компонентов нефти;
- растворение некоторых компонентов;
- поглощение гидробионтами с последующей трансформацией;
- бактериальное окисление на глубине (анаэробное);
- осаждение на дно;
- накопление в грунте и попадание в воды водоносного горизонта;
- эмульгирование нефти;
- образование водно-нефтяных смолистых шариков, загрязняющих побережья;
- то же из поверхностной пленки при перемешивании верхних слоев воды
и из-за приливов–отливов;
- фотоокисление нефтяных компонентов в прибрежных водах;
- бактериальное окисление на поверхности воды (аэробное).
При нефтяном загрязнении водной среды тесно взаимодействуют три
следующих группы экологических факторов:
- сложность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения;
- сложность, гетерогенность состава и структуры водной экосистемы,
находящейся в процессе постоянного развития и изменения;
- многообразие и изменчивость внешних факторов, влияющих на водную
экосистему (скорость ветра и течения, температуры, влажности, давления и т. д.).
Поэтому оценивать последствия загрязнения водной экосистемы нефтью
и намечать пути этих последствий необходимо с учетом конкретного сочетания
и системного анализа этих перечисленных трех факторов.
Установлено, что нефть под влиянием солнечных лучей окисляется.
Тонкая пленка нефти и нефтяной эмульсии легче окисляется в воде, чем более
толстый слой нефти. Нефть с высоким содержанием металла или низким
содержанием серы окисляется быстрее, чем нефть с низким содержанием
металла или высоким содержанием серы.
Колебания воды и течения смешивают нефть с водой, в результате чего
получается либо нефтеводяная эмульсия (смесь из нефти и воды), которая со
временем растворится, либо водонефтяная эмульсия, которая не будет
растворяться. Водонефтяная эмульсия содержит от 10% до 80% воды; 50…80
процентные эмульсии часто называют «шоколадным муссом» из-за плотного,
вязкого вида и шоколадного цвета. «Мусс» распространяется очень медленно и
может оставаться на воде или берегу без изменения в течение многих месяцев.
Движение нефти с поверхности воды в процессе растворения и
превращения в эмульсию доставляют молекулы и частицы нефти к живым
организмам. Микробы (бактерии, дрожжи, нитевидные грибки) в воде меняют
состав нефти на мелкие и простые по структуре углеводороды и
неуглеводороды. Частички нефти в свою очередь прилипают к частичкам в
воде (обломкам, тине, микробам, фитопланктону) и оседают на дне, где
микробы меняют легкие и простые по структуре компоненты. Тяжелые
компоненты более устойчивы к микробному воздействию и в итоге оседают на
дне.
Разные организмы притягивают нефть. Фильтрующий зоопланктон,
двустворчатый моллюск поглощают частички нефти. Хотя моллюски и
большинство зоопланктона не способны переварить нефть они могут
переносить ее и являются временным хранилищем. Рыба, млекопитающие,
птицы и некоторые беспозвоночные (ракообразные, многие червеобразные)
переваривают определенное количество углеводородов нефти, которые они
заглатывают во время питания, очищения, дыхания.
Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее 6 месяцев, если
разлив нефти не произошел накануне или непосредственно зимой в северных
широтах. Нефть может попасть в ледовую ловушку до наступления весны, когда
начнет подвергаться воздействию воздуха, ветра, солнечных лучей и усиленному
воздействию микробов, сопровождающихся повышением температуры воды.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в
воду света. Пропускание света тонкими пленками нефти составляет 1…10%, 60…70%.
Процессы трансформации нефти при попадании на побережье
Разлив нефти на водной акватории наносит значительный экологический
вред прибрежной зоне, куда нефть попадает в результате выбросов с водой.
Наибольший вред побережью аварийные разливы наносят тогда, когда
нефть прибивается ветром или приливом к берегу. Воздействие нефти зависит
от типа побережья. Обычно на пляжах, подверженных действию волн, нефть
механически разбивается на мельчайшие частицы, которые, как и детрит, или
ил, скапливаются в укрытых местах. В местах, защищенных от сильного
волнения, наибольшие количества нефти отлагаются вдоль высокой волны.
Ожидаемый ущерб от загрязнения нефтью можно оценить по
классификации, полученной в результате ряда научных исследований
аварийных разливов нефти (табл. 6.1).
Классификация возможного ущерба побережью от загрязнения нефтью
Тип побережья Характер загрязнения и необходимость очистки
Незащищенные
скалистые обрывы
Незащищенные
скалистые террасы
Равнинные
мелкопесчаные
пляжи
Пляжи со средне- и
крупно - зернистыми
отложениями
Незащищенные
приливные отмели
Смешанные песчаногравийные пляжи
Гравийные пляжи
Защищенный
скалистый берег
Тип побережья Характер загрязнения и необходимость очистки
Защищенные
приливные отмели
Марши и мангры
При сильном волнении очистка обычно не нужна
Действие волн приводит к быстрому рассеиванию нефти, как
правило, в течение нескольких недель. В большинстве случаев
очистка не нужна
В плотные мелкозернистые отложения просачивание нефти
ограничено. Нефть образует тонкий поверхностный слой, который
нетрудно удалить. Очистку следует проводить на линии уреза
воды при высоком приливе. Низкие участки очистятся под
действием волн
Нефть проникает в отложения на глубину до 1 м, где появляются
толстые слои сильно загрязненных осадков. При очистке
поверхности пляжу наносятся повреждения, поэтому очистку
следует проводить в основном на урезе высокой воды.
Нефть не может проникнуть через поверхность плотных
отложений, но наносит биологический ущерб. Очистка
производится только в случае сильного загрязнения
Нефть быстро проникает в отложения, образуя погребенные, долго
сохраняющиеся слои, которые служат источником длительного
загрязнения
Нефть проникает глубоко и образует погребенные слои. Удаление
загрязненного гравия может вызвать последующую эрозию пляжа
При отсутствии действия волн нефть налипает на скальные
поверхности и заполняет понижения приливной отмели. Хотя
нефть причиняет значительный биологический ущерб, очистку
проводить не рекомендуется, так как ущерб может только возрасти
Нефть причиняет долговременный биологический ущерб.
Устранение нефти почти невозможно без дополнительного
ущерба. Очистка рекомендуется только в случае сильного
загрязнения приливной отмели
Длительное неблагоприятное воздействие. Нефть может
сохраняться в течение 10 лет и более
Таблица 6.1
Время нахождения нефти в прибрежных отложениях, либо уже
подверженных атмосферному влиянию в качестве водонефтяной эмульсии
определяется характеристиками отложений и конфигурацией береговой линии.
Период сохранения нефти в прибрежной ОС варьируется от нескольких дней на
скалах до более чем 10 лет в укрытых от приливо–отливов и сырых участках
[интернет-сайт
http://npacific.kamchatka.ru/np/sovproblem/oil_sea/vozdeistvie/razliv/public1.htm].
Нефть, удерживаемая в отложениях и на берегу, может быть источником
загрязнения прибрежных вод.
Многообразие динамических факторов, действующих в береговой зоне,
обуславливают многообразие типов морских побережий. В свою очередь
структура побережий предопределяет способы и технологические особенности
загрязнения и ликвидации последствий нефтяного загрязнения. В соответствии
с этим разработана система ранжирования отдельных участков береговой черты
по степени их чувствительности к нефтяному загрязнению.
Система индексации побережий по степени их чувствительности к
нефтяному загрязнению (табл. 6.2, заимствованная из интернет-сайт
http://vak.ed.gov.ru/common/img/uploaded/files/vak/announceme
nts/techn/20-05-2008/BlinovskayaYAU.doc) сочетает в себе данные о
качественной характеристике побережья и процессах, происходящих при
попадании нефти на берег.
В результате нефтяного загрязнения совершенно чистый с виду пляж мог
быть пропитанным на значительную глубину нефтью, просочившейся туда под
действием прибоя, что естественно сказывается на экологической обстановке в
этом районе. Единственный способ борьбы в таких случаях заключался во
вспахивании и бороновании подобных участков.
Таблица 6.2
Индексация побережий по степени чувствительности к загрязнению нефтью
Индекс
Тип берега Характеристика побережья
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]