Техногенное влияние морских транспортных средств на состояние экосистем прикамчатских вод
На правах рукописи
Касперович Екатерина Владимировна
ТЕХНОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ
МОРСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
НА СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ ПРИКАМЧАТСКИХ ВОД
Специальность 03.02.08 – Экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Петропавловск-Камчатский
2011
2
Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Камчатский госу дарственный технический университет» (ФГОУ ВПО «КамчатГТУ»)
Научный руководитель: доктор технических наук Исаков Александр Яковлевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук Клочкова Нина Григорьевна доктор биологических наук Токранов Алексей Михайлович
Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Магаданский научно исследовательский институт рыбного хозяйст ва и океанографии»
(ФГУП «МагаданНИРО»), г. Магадан
Защита состоится «3» мая 2011 г. в 1430 часов на заседании диссертаци онного совета Д 307.008.01 при Камчатском государственном техническом университете по адресу: 683003, г. Петропавловск-Камчатский, ул. Ключев ская, д. 35, зал ученого совета. Факс (4152) 420-501.
C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «КамчатГТУ».
Автореферат разослан « 31 » марта 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Н.А. Ступникова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. В последние годы изучение проблем за грязнения Мирового океана в значительной мере направлено на экологические аспекты эксплуатации объектов морского транспорта. Это внимание обуслов лено повышением интенсификации морского судоходства, усилением эколо гических последствий аварийности судов, приводящих к разливам нефти. Ме жду тем в процессе эксплуатации каждого судна образуются отходы, которые в составе судовых стоков попадают в море и воздействуют на экосистему на различных уровнях ее организации. Еще в 1973 г. Международной морской организацией с целью разработки мер по контролю и запрещению сбросов с судов различных веществ была принята Конвенция по предотвращению за грязнения моря с судов – МАРПОЛ 73/78 (Международная конвенция…, 1995;
и др.). Но появление документов, регламентирующих экологическую безопас ность моря, коренным образом не изменило ситуацию.
Специальные исследования морских экологов свидетельствуют об увели чении концентраций поллютантов в верхних отделах шельфа российских мо рей до критических значений (Романкевич и др., 2004;
Клёнкин, 2008;
Неми ровская и др., 2009;
и др.). Они указывают на то, что значительный вклад в за грязнение морей вносят объекты транспорта. При этом анализ влияния хозяй ственной деятельности рыбопромыслового флота на экосистемы в мористых районах, отдаленных от портов и транспортных магистралей, не приводится.
В биопродуктивных районах концентрируется большое количество судов флота рыбной промышленности (ФРП). Здесь накопление судовых стоков (СС) возрастает, их сброс происходит постоянно, но никем не учитывается.
Методики, позволяющие рассчитать совокупную массу загрязняющих ве ществ, сбрасываемых в составе СС, отсутствуют. Во время бункеровки судов ФРП в режиме их повседневной деятельности происходят протечки нефтепро дуктов (НП). Однако исследования мест бункеровки флота и населяющей их флоры и фауны гидробионтов у камчатского побережья до сих пор никем не проводились. Во время промысла на открытом пространстве, например Охот ского моря, интенсивность судоходства, концентрация судов, а следовательно, совокупный сброс поллютантов, содержащихся в составе СС, может быть весьма значительным и негативно воздействовать на экосистемы прикамчат ских вод.
Цель исследования. Изучение негативного влияния рыбопромыслового и обслуживающего его флота на состояние экосистем прикамчатских вод. Для реализации поставленной цели определены следующие задачи исследования:
проанализировать сезонную динамику интенсивности судоходства в рыбопромысловых подзонах Охотского моря и определить объем всех стоков, поступающих с судов;
разработать методику оценки массы загрязняющих веществ, сбрасы ваемых со стоками судов в рыбопромысловые подзоны;
оценить качественный состав вредных судовых сбросов и изучить фи зико-химические характеристики судовых льяльных вод;
провести обследование мест бункеровки флота, определить уровень их загрязнения нефтепродуктами, фенолами и тяжелыми металлами и дать ком плексную характеристику их экологического состояния;
изучить состояние макробентоса в местах бункеровки флота, опреде лить воздействие токсикантов на морфофизиологическое состояние донных организмов на примере двустворчатого моллюска – Mytilus trossulus.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Льяльные воды (ЛВ), даже прошедшие на судах существующую очист ку сохраняют опасные свойства нефти и вместе с другими СС представляют собой реальную угрозу экологической безопасности важнейших в рыбохозяй ственном отношении акваторий и создают предпосылки к возникновению в прикамчатских водах чрезвычайной экологической ситуации.
Места бункеровки флота и перевалки НП в б. Авачинская губа явля ются источниками хронического загрязнения, которое приводит к глубокой деструкции биотического компонента экосистемы на всех уровнях его орга низации.
Научная новизна. Разработана методика, позволяющая оценивать массы загрязняющих веществ, сбрасываемых со стоками судов в рыбопромысловые подзоны (РПП). Установлено, что сброс судовых ЛВ, даже прошедших на су дах существующую очистку, происходит в виде полидисперсных множествен ных эмульсий, содержащих в т. ч. токсичные элементы – НП, СПАВ, фосфор, тяжелые металлы и др. Обнаружено, что нефтесодержащий слой ЛВ сохраняет свойства продукта переработки сырой нефти. Выявлено, что в судовых ЛВ со держатся нефтяные компоненты в масляной, растворенной, эмульгированной и адсорбированной формах. Физико-химические свойства ЛВ сохраняют опасные для морских экосистем свойства нефти. Установлено, что эти судо вые стоки являются основным источником внесения в морскую среду наиболее опасной формы токсичных элементов – эмульгированной.
Показано, что стоки технологических помещений (ВТП) и хозяйственно бытовые воды (ХБВ) судов, очистка которых не предусмотрена законодатель ством, содержат токсичные поллютанты – взвешенные вещества (ВЗВ), СПАВ, фосфор, железо и др. Определено, что операции с НП объектов транспорта оказывают негативное воздействие на морскую среду и приводят к накопле нию НП, фенолов и тяжелых металлов (ТМ) в грунтах и гидробионтах. Пока зано, что места проведения бункеровки НП и их перевалки являются источни ками хронического загрязнения экосистем и переноса загрязняющих веществ в соседние районы.
Личный вклад. Планирование НИР по теме диссертации, их реализация и последующий анализ полученных данных выполнены автором самостоя тельно. Непосредственно автором проводился отбор проб судовых стоков и их химический, микрометрический и качественный анализ. Автор была организа тором, ответственным исполнителем и участником исследований, проведен ных в б. Авачинская губа, а также участвовала в обработке собранных мате риалов, их последующем анализе и обобщении.
Практическая значимость работы заключается в развитии теорети ческих и методических аспектов экологии на морском транспорте, способст вующих усовершенствованию систем оценки негативного воздействия транспорта на морские экосистемы при осуществлении хозяйственной дея тельности. Научно обоснована необходимость ужесточения требований при родоохранного законодательства, предъявляемых к судовым сбросам в ры бопромысловые подзоны и очистке стоков до концентраций, установленных для рыбохозяйственных водоемов. Полученные результаты работы можно также использовать для разработки и совершенствования системы экологи ческого мониторинга и контроля на транспорте, в т. ч. для разработки про граммно-аналитического комплекса «Оценка и прогнозирование массы за грязняющих веществ, сбрасываемых со стоками судов в промысловые под зоны» на базе существующей Отраслевой системы мониторинга водных биологических ресурсов (ОСМ).
Результаты работы можно применять для расчета производительности портовых сооружений по сбору и обезвреживанию СС и моделирования фи зико-химических процессов, происходящих с ЛВ на море. Полученные ре зультаты также могут быть использованы для разработки мер, способст вующих пересмотру требований по очистке СС при их сбросе за борт судна, разработки и совершенствования методов проектирования природоохранной техники водного транспорта и оценки влияния объектов транспорта на море при разработке природоохранных проектов, в т. ч. планов ЛРН, ОВОС и др.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на научных международных и региональных конференциях: «Экономические, социальные, правовые и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения» (Петропавловск-Камчатский, 2004);
«Наука и молодежь в ХХI ве ке» (Петропавловск-Камчатский, 2005);
«Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (Владивосток, 2005);
«Экономические, социальные, пра вовые и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения» (Пе тропавловск-Камчатский, 2006);
«Проблемы ресурсов и геоэкология» (Пен за, 2006);
«Экологические аспекты освоения нефтегазовых месторождений»
(Владивосток, 2009);
«Экология и природопользование» (Петропавловск Камчатский, 2010).
Результаты работ по разделу «Физико-химические характеристики льяльных вод» награждены Грамотой ФАР РФ «КамчатГТУ» в конкурсе на учных докладов «Наука и молодежь в ХХI веке» (Петропавловск Камчатский, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 154 страницах ма шинописного текста и содержит 48 таблиц и 28 рисунков.
1. ВЛИЯНИЕ МОРСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ В настоящей главе приводится подробный обзор загрязнения морских ак ваторий России, в т. ч. Дальнего Востока и прикамчатских вод. Наблюдение за загрязнением промысловых районов Камчатки показывает, что здесь основ ным источником сброса загрязняющих веществ является хозяйственная дея тельность рыбопромыслового и обслуживающего его флота. При этом загряз нение моря НП происходит во время бункеровки судов ФРП с обеспечиваю щих их танкеров и при сбросе ЛВ. Во многих работах современных авторов показано также, что даже в морских портах, находящихся под надзором мно гочисленных природоохранных органов, складывается неблагоприятная эко логическая обстановка, обусловленная сбросом за борт ЛВ, отработанных ма сел и мусора (Семанов, 1999;
Рюмин, 2004;
Щербаков, 2007;
Ермолина, 2010;
и др.). Известны также случаи интродукции морскими судами чужеродных ор ганизмов, приводящих к биоинвазии (Звягинцев и др., 2008;
и др.).
В судовых стоках содержатся НП, тяжелые металлы (ТМ) и биогенные элементы. В повышенных концентрациях и в форме ряда соединений эти пол лютанты становятся сильнейшими токсикантами и способны оказывать канце рогенное и мутагенное воздействие, особенно на бентосные и придонные виды и сообщества. Их воздействие на гидробионты проявляется в интоксикации, появлении канцерогенного и тератогенного эффектов, нарушении функций пищеварительной, нервной и других систем. Они ухудшают кислородный ре жим и замедляют процессы самоочищения вод, обладают сильными антисеп тическими свойствами, подавляют развитие микроорганизмов и нарушают биологические процессы в воде и т. д. (Шварц и др., 1960;
Калугина и др., 1967;
Влияние разлива…, 1984;
Проблемы химического…, 1985;
Христофо рова, 1989;
Бенжицкий, 1990;
Саенко, 1992;
Галимов и др., 1996;
Бачурин, 2000;
Ващенко, 2000;
Патин, 2001;
Клочкова, Березовская, 2001;
Романкевич, Айбулатов, 2004;
Подгурская, Кавун, 2005;
Степаньян, 2008;
и др.).
2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Прикамчатские воды характеризуются суровыми климатическими усло виями и продолжительными сроками ледовых фаз, что соответствует низким температурам воды. Известно, что скорость процесса окисления разных форм нефти зависит от температуры. Следовательно, в изучаемых районах процессы окисления и нейтрализации экосистемой НП и других загрязняющих веществ будут проходить медленно, поэтому поллютанты будут трансформироваться в морской среде и аккумулироваться в грунтах и живых организмах. Здесь они могут проявлять синергический эффект загрязняющих веществ, выраженный в негативном воздействии на биоту.
Проведенные исследования показывают, что гидрометеорологические особенности в районе Западно-Камчатской (Зап.Камч.) и Камчатско-Куриль ской (Камч.Курил.) рыбопромысловых подзон способствуют переносу загряз няющих веществ, сбрасываемых в составе стоков судов, в следующие районы:
1) мелководная часть Камчатского шельфа: а) вдоль всего побережья западной Камчатки в период июль – сентябрь;
б) вдоль южного берега западной Кам чатки (ниже 58 с. ш.) в период июнь – ноябрь;
2) глубоководная часть Камч.Курил. РПП в период декабрь – июнь (Касперович и др., в печати).
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования загрязнения судовыми стоками мористых районов запад ной Камчатки проводились путем опроса уполномоченных органов, населения и экипажей судов, а в б. Авачинская губа – при обнаружении проведения су дами несанкционированных сбросов стоков. Были изучены проводимые на су дах ФРП операции с НП и по обработке гидробионтов, а также операции по удалению стоков за борт. Изучение указанных судовых операций позволило прийти к выводу, что возможно применять принцип аналогии проведения ра бот по обработке гидробионтов на судах и береговых рыбных заводах, опера ций с НП на открытых акваториях морей и в портах. Отбор проб стоков про водился в период 2004–2008 гг. в морском порту Петропавловск-Камчатский у вернувшихся в порт судов ФРП. Были изучены следующие виды судовых сто ков: сточные воды (СВ), ХБВ, ЛВ и ВТП. При этом СВ и ХБВ были объедине ны под названием хозяйственно-фекальные сточные (ХФС) воды.
Исследование и отбор проб морской воды, донных осадков и гидробио нтов проходили в ноябре 2009 г. в б. Авачинская губа в рамках проводимого Росприроднадзором природоохранного мероприятия. Программа этого меро приятия «Установление источников повышенного риска и оценка воздействия на морскую акваторию б. Авачинской губы в районах мест бункеровки, разра ботка программы благоустройства мест бункеровки с целью предупреждения ЧС(Н)», разработанная автором, была заявлена на финансирование ФГУ «Камчаттехмордирекция» и включена в План природоохранных меро приятий Федеральной службы по надзору в сфере природопользования. Среди гидробионтов рассматривались ламинариевые водоросли рода Saccharina и видов Alaria marginata, Arthrothamnus bifidus, Laminaria longipes, Laminaria ye zoensis, Fucus evanescens. Наиболее подробно изучался двустворчатый мол люск M. trossulus, т. к. известно, что этот вид-сестонофаг признан одним из лучших объектов для проведения биотестирования в морских водах.
Исследования и анализ сезонной динамики интенсивности судоходства проводились по всем рыбопромысловым подзонам Охотского моря с исполь зованием программного обеспечения – ОСМ. При этом проведенные исследо вания, позволившие сделать оценку массы сбросов поллютантов в составе СС, выполнены для Зап.Камч. РПП. В качестве примера на рис. 1 представлена электронная карта ОСМ и показано передвижение в Охотском море судов типа МРС в августе 2005 г. Видно, что суда движутся по всей акватории моря. Здесь на расстоянии более 22 км от берега на горизонте 0–5 м во время хода судна сбрасываются СС.
Рис. 1. Передвижение судов типа МРС в августе 2005 г. в Охотском море Опасность сброса СС может усугубляться их способностью к перемеще нию и трансформации в морской среде. Так, в 2007 г. был замечен несанк ционированный сброс ВТП судна в акваторию б. Авачинская губа (рис. и 3). Из рис. 2 видно, что выпуски ВТП судна не оборудованы и сброс про исходит на поверхность акватории, а из рис. 3 – что поля ВТП разносятся на большие расстояния и не рассеиваются мгновенно. Проведенные в 2007–2008 гг. исследования показали, что дрейфующие поля СС могут нахо диться на поверхности моря длительное время и загрязнять побережье. Так, например, за период 2007–2008 гг. на акватории б. Авачинская губа было за фиксировано 21 дрейфующее пятно НП. Опрошенные экипажи судов ФРП сообщают, что в теплый период года во время штиля в районах, отдаленных от мест бункеровки судов, в Охотском море часто можно увидеть пленку НП.
К сожалению, визуально определить дрейфующие поля всех СС, например ВТП, невозможно. В зимний период во время промысла на огромной площади поверхности льда и снега отчетливо видны следы всех видов СС и НП.
Рис. 2. Сброс судовых стоков Рис. 3. Перемещение полей ВТП судна от технологического помещения судна по морской акватории (на фото вид после обработки рыбы спустя 6 ч после сброса) Методика оценки массы загрязняющих веществ, сбрасываемых со стоками судов флота рыбной промышленности В качестве источников негативного влияния на окружающую среду, как правило, принимаются стационарные источники, а передвижные рассматри ваются с позиции минимизации негативного влияния конкретных «площадок», к которым также можно отнести акватории морских портов. При оценке сово купного влияния источников загрязнения в границах «площадки» определяют количество расположенных на ней источников, режим их работы, концентра цию поллютантов в составе выбросов и сбросов. Для судов ФРП определить режим работы крайне сложно, т. к. они в течение промысловых рейсов неод нократно меняют свое местоположение. При этом движение судна из одной точки в другую можно описать с помощью показателя интенсивности судо ходства, который применим к промысловому участку, следовательно, и к оп ределенной «площадке». В связи с тем, что рыбохозяйственное районирование делит Охотское море на РПП, в настоящее время возможно определить коли чество поллютантов, сбрасываемых в составе СС.
Рассмотрим условия, при которых определяется масса загрязняющих ве ществ, поступающих в водный объект со сточными водами для стационарных источников:
mi V Сi k, (1) где mі – масса і-го вредного (загрязняющего) вещества, например НП или СПАВ, сбрасываемого с одного выпуска, кг;
V – объем сбрасываемых сточных вод, м3;
Cі – концентрация і-го вредного вещества на сбросе сточных вод, мг/л;
k = 10–3 – единица перевода размерности величин.
Величина mі (кг) определяется количеством заходов в промысловый район судна и его временем пребывания там. Накопление СС зависит от ин тенсивности судоходства (Зубрилов и др., 1989;
Исаков и др., 2004;
и др.). В этом случае формула (1) для передвижных источников сброса принимает вид:
mi q Ci t k, (2) где q – расход воды, поступающей на производственные (технологические) или хозяйственно-бытовые нужды, необходимый для расчета определенного стока, а также накопление ЛВ в цистернах, м3/сут;
Cі – концентрация і-го вредного вещества в сбрасываемом стоке, мг/л;
t – время пребывания судна в определенном РПП, сут.
Для определения суммарной массы сброса і-го загрязняющего веще ства, поступающего в водный объект от всех находящихся в промежуток времени в промысловом районе судов, по одному виду стока, mi (кг) фор мула (2) примет вид:
mi QC C t k, (3) где Q для ВТП, ХБВ, СВ и ЛВ определяется по формуле (5), м3/сут;
Сс – ус редненная концентрация і-го вредного вещества одного вида стока, мг/л;
t – интенсивность судоходства, т. е. количество заходов в промысловую подзону судов ФРП за период времени, сут. Один судозаход равен нахождению судна в РПП не менее 12 ч.
Во всех СС содержатся практически идентичные загрязняющие вещества (например, ВЗВ, фосфаты и т. д.), а также вещества, присущие конкретному виду стока. Поэтому для определения суммарной массы сброса і-го вредного вещества, поступающего в водный объект со всех стоков, множественного ко личества судов в промысловый район формула (3) примет вид:
m M i i i k, (4) где Мi – совокупная масса і-го загрязняющего вещества, сброшенная за опре деленный период времени от всех находящихся в РПП судов ФРП, содержа щегося во всех видах стока, т.
Суммарный расход воды (Q) определяется как сумма произведений общего накопления (расхода) (q) определенного стока на определенном типе судов (s) в промысловом районе в определенный период времени, м3/сут, и рассчитывается по формуле:
q s1 n1 q s 2 n 2 q s x n x Q, (5) K где n – количество судов определенного типа, находящееся в промысловом районе в определенный период времени;
s – тип (проект) судна, находящего ся в промысловом районе в определенный период времени;
К – рассматри ваемый промежуток (период) времени, ед.
Усредненная концентрация (CC) і-го вредного вещества в сбрасывае мых стоках, мг/л (мг/дм3), вычисляется как средняя величина между извест ными значениями поллютантов, полученными за предыдущие годы:
C Ci 2 Cix C C i1, (6) z где z – количество анализов, проведенных по одному виду стока на наличие і-го вредного (загрязняющего) вещества.
Определение расхода воды До настоящего времени для судов нет нормативов по использованию воды для обработки гидробионтов и хозяйственно-бытовых целей. Поэтому расчет сброса стоков ВТП судов проводился по нормативам, применяемым к разде лочно-морозильным участкам строящихся рыбозаводов по СНиП 2.04.01-85.
Было установлено, что при наличии на судне разделочного конвейера на 14 ра бочих мест расход воды на обработку рыбы составляет 73,35 м3/сут. Для рас чета сброса СВ и ХБВ применялись объемы их среднесуточных накоплений у грузового флота – 200–250 л/чел, установленные Ленинградским институтом водного транспорта, которым также было показано, что состав этих стоков близок к городскому (Зубрилов и др., 1989). Объемы накопления ЛВ в машин ных помещениях судов (за сутки) определялись по отраслевому стандарту ОСТ 5.5064-83. Отметим, что вследствие физической изношенности судов ФРП накопление ЛВ может происходить в больших объемах. Суммарный рас ход воды для ЛВ, ХФС и ВТП судов рассчитывался по формуле (5).
Определение интенсивности судоходства Для определения интенсивности заходов судов ФРП в РПП использова лись данные электронных таблиц ОСМ, составленных по форме № 2.8 «Диа грамма и анализ работы промысловых судов». В настоящее время эти сведения являются наиболее достоверным источником о передвижении судов ФРП (От раслевая система…, 2010). Целью обработки данных ставилось определение РПП Охотского моря с максимальным показателем интенсивности судоходства в них за период 2003–2008 гг. Критерием для его выявления было более судозаходов (с. з.) в год в одну РПП. В 2009 г. проводилась обработка имею щихся данных по разграничению показателя интенсивности судоходства по водоизмещению и типу судов, курсирующих в РПП.
Определение усредненной концентрации загрязняющих веществ Для изучения физико-химического состава ЛВ было обследовано более 50 судов ФРП, находящихся в морском порту Петропавловск-Камчатский. От бор проб ЛВ проводился для определения: а) органолептических характеристик ЛВ;
б) объемного состава ЛВ;
в) физических характеристик нефтепродуктов:
фракционный состав, температура вспышки, плотность, вязкость. Также стави лась задача провести микрометрический анализ проб ЛВ и их химический ана лиз (табл. 1). Определение плотности НП (при температуре 20°C) выполнено по ГОСТ 3000-85, фракционного состава (при температуре водяной бани 50°C и выкипания 50% и 96%) – по ГОСТ 2177-99, вязкости (при температуре 20°C) – по ГОСТ 33-2000, а температуру вспышки в закрытом тигле – по ГОСТ 6356-75.
Микрометрический анализ проб проводился при увеличениях микроскопа – 10101,2;
25101,2;
40101,2 и 60101,2, для этого было отобрано 18 проб и рассмотрено более 360 образцов. Для определения физических характеристик ЛВ было отобрано 36 проб, органолептических характеристик и объемного со става ЛВ – 14, а для проведения химического анализа – 97.
Для определения химического состава ВТП судов были проведены ис следования сточных вод рыбозаводов, сбрасываемых без очистки в б. Авачинская губа. Также проводились обработка имеющихся у природо охранных организаций результатов анализов ВТП судов и отбор проб стоков, сбрасываемых незаконно и без очистки в акваторию бухты. Всего было обра ботано более 144 результатов анализов, выполненных по табл. 1.
Исследования, проведенные ранее (Косовский, 1982;
Зубрилов и др., 1989), показывают, что для определения состава судовых ХФС можно ис пользовать показатели поллютантов городских стоков. Поэтому был проведен камеральный выбор выпусков сточных вод МУП «Петропавловский во доканал» по следующим критериям: отсутствие на территории населенных пунктов совмещенной ливневой и хозяйственно-бытовой канализации;
от сутствие специфических стоков промышленных предприятий;
небольшой на селенный пункт;
сброс происходит без очистки. Были обработаны результаты анализов за 2 года по 6 выпускам сточных вод населенных пунктов, удовле творяющих вышеперечисленным условиям. Методики и оборудование, кото рые применялись для химического анализа СС, представлены в табл. 1.
Таблица Методики проведения химического анализа проб судовых стоков Определяемый компонент, Нормативно-техническая Средство измерений мг/дм3 документация Взвешенные вещества ПНД Ф 14.1:2.110- Ион аммония ПНД Ф 14.1:2.1- Нитриты ПНД Ф 14.1:2.3-95 pH-метр pH150МИ;
Весы Нитраты ПНД Ф 14.1:2.4-95 лабораторные электронные Фосфаты ПНД Ф 14.1:2.112-97 МЕ 21SS;
Термооксиметр Хлориды ПНД Ф 14.1:2.96-97 AQYA-OXY;
фотометр КФК-3-01-«ЗОМЗ»;
ПНД Ф 14.1:2.108- Сульфаты Сушильный шкаф ПНД Ф 14.1:2.159- СНОЛ-24/200;
и др.
Железо ПНД Ф 14.1:2.2- в соответствии с ПНД СПАВ ПНД Ф 14.1:2.96- Нефтепродукты (г/кг) ПНД Ф 14.1:15- Сухой остаток ПНД Ф 14.1:2.114- Определение массы поллютантов, сброшенных с судовыми стоками Расчеты сброшенной массы загрязняющих веществ в составе СС за пе риод 2003–2008 гг. были выполнены по Зап.Камч. РПП. Для расчета сум марной массы сброса поллютантов по формуле (3) применялись их усред ненные концентрации в составе конкретного вида СС. Так, например, сначала была рассчитана масса фосфатов в составе ВТП судов, сброшенных в 2003 г. Совокупная масса поллютантов, сброшенная с СС в РПП за ука занный период, определялась по формуле (4). Отметим, что расчет полу ченной массы поллютантов проводился на основе количества заходов судов в Зап.Камч. РПП и не учитывал повторные сбросы СС и дни, проведенные судами на промысле за указанный период.
Методы оценки влияния поллютантов на состояние морской среды в местах проведения операций с нефтепродуктами Для оценки воздействия морских транспортных средств на состояние экосистем прикамчатских вод выполнено комплексное обследование 12 мест проведения объектами транспорта операций с НП (далее – места бункеров ки) в б. Авачинская губа. Обследование поверхностного и придонного гори зонта бухты включало отбор проб гидробионтов, донных осадков и морских вод, их химический анализ, а также видеосъемку бентоса, промеры глубин и слоя донных отложений. Также были обследованы места возможного нега тивного воздействия СС. Для определения этих районов использовалось программное обеспечение «VOS 5L/REA» – модель прогноза распростране ния нефтяного разлива. Фоновым районом была выбрана б. Спасения (Ава чинский залив).
В качестве вида-индикатора был выбран M. trossulus. Для изучения размерно-массовых характеристик друзы мидий разбирали по отдельным экземплярам, которые взвешивали и измеряли. Полученные результаты за писывали в одну из восьми размерных групп. Очищенные от раковин орга ны и ткани мидий отправляли на химический анализ. Отбор проб морской воды проводили в верхнем, среднем и придонном горизонте в каждом месте обследования и сразу измеряли Eh, pH и температуру воды. В ходе изуче ния проб грунтов определялись их гранулометрический состав и количест во содержащихся в нем детрита, гидробионтов и их остатков. Гидробионты относили к крупным таксономическим категориям. В табл. 2 показаны ме тоды химического анализа проб морской воды, гидробионтов и донных осадков, а также поллютанты, на содержание которых они проверялись.
Таблица Методы химического анализа проб гидробионтов, донных осадков и морской воды Методы химического анализа проб Определяемый (нормативно-техническая документация;
средство измерений, метод) компонент, мг/л Морские воды Гидробионты и грунты БПК/5, мг/л О ПНДФ 14.1.2.3:4.123-97 Титриметрия – – ХПК/5, мг/л О ПНДФ 14.1:2.100-97 Титриметрия – – Cu (медь) ПНДФ 14.1:2:4.140-98 AAC Analyst- Zn (цинк) ГОСТ Р 51309-99 ICP Optima 2000DV Pb (свинец) ПНДФ 14.1:2:4.140-98 AAC Analyst-800 НСАМ 450-С ICP Optima 2000DV Ni (никель) ГОСТ Р 51309-99 ICP Optima 2000DV Cd (кадмий) ПНДФ 14.1:2:4.140-98 AAC Analyst- ПАВ ГОСТ Р 51211-98 Фотометрия, КФК-3М ГОСТ Р Нефтепродукты ГОСТ Р 51797-2001 ИК спектрометр КН-2 51797-2001 Весы ВЛР- Газовая хро матография Хроматограф Фенолы Хроматограф НСАМ452ХГ после экс- Кристалл летучие Кристалл 2000М тракции этил- 2000М ацетатом При проведении исследований было отобрано 74 пробы морской во ды, 73 – гидробионтов и 44 – донных осадков. Всего было проведено 180 ана лизов морских вод, 252 – гидробионтов и 147 – донных осадков.
4. СУДОВЫЕ СТОКИ ФЛОТА РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КАК ФАКТОР НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИКАМЧАТСКИЕ ВОДЫ ОХОТСКОГО МОРЯ Для исследования техногенного воздействия объектов транспорта на эко системы прикамчатских вод выбрано Охотское море, что обусловлено много летним хроническим загрязнением его биопродуктивных районов пол лютантами, сбрасываемыми в составе стоков судов ФРП. Для оценки массы этих загрязняющих веществ разработана собственная методика, которая при менима ко всем рыбопромысловым районам Дальнего Востока. Исследования, позволившие сделать расчет массы поллютантов, выполнены по Западно-Кам чатской РПП, что обусловлено интенсивностью судоходства. Были изучены химический состав СС и физические характеристики ЛВ.
Согласно результатам обработки данных формы № 2.8 «Диаграмма и ана лиз работы промысловых судов» ОСМ основная нагрузка на рыбопромысло вые подзоны Охотского моря в 2003 г. приходилась на Северо-Охотоморскую (2476 с. з.), Камчатско-Курильскую (2149 с. з.) и Западно-Камчатскую (1710 с. з.) РПП. Максимальный показатель интенсивности в этих РПП отмечен в период «зимней минтаевой путины» в декабре – апреле. Аналогичные результаты по лучены при обработке данных формы № 2.8 за 2004–2005 гг. Интенсивность судоходства в Камчатско-Курильскую РПП составляет 8522 с. з. за период 2003–2008 гг. и является максимальной по сравнению с Северо-Охотоморской – 8389 с. з. (94%) и Западно-Камчатской – 7096 с. з. (83%).
Проведенные исследования показали, что в биопродуктивных районах Охотского моря в холодное время года сконцентрировано большое количество судов ФРП, осуществляющих сброс в море. При этом состав СС недостаточно изучен, исследования современных авторов направлены на очистку ЛВ от НП с концентрацией на сбросе до 15 мг/л. Судовые СВ если и проходят очистку, то от кишечной палочки и ВЗВ. По настоящее время ХБВ и ВТП судов счита ются неопасными для морских экосистем. Однако результаты анализов ВТП судов, сбрасываемых в акваторию б. Авачинская губа, показали их значитель ную загрязненность. При этом на морской поверхности были видны остатки рыбы-сырца (головы, жабры, слизь, отбракованные тушки и т. д.). Их визуаль ное и органолептическое исследование установило, что ВТП представляют со бой сильно загрязненные воды с включением жира, взвесей и белковых коагу лянтов. Пробы имели явно выраженный гнилостный запах сточных вод и разложившихся рыбных отходов. Концентрации поллютантов в месте сброса ВТП превышали фоновые показатели вод бухты по ВЗВ в 12,6 раза, азоту ам монийному – 3,2, нитритам – 38 800, нитратам – 3,9, фосфатам – 92,5 и фосфо ру – 47,9.
Обработанные по формуле (6) результаты анализов за 2 года по 6 выпус кам сточных вод населенных пунктов показали их значительную загрязнен ность поллютантами. Их усредненные концентрации составляли по ВЗВ – 117 мг/л, СПАВ – 1,21, БПК20 (БПК5) – 100,58 (75,62) и НП – 0,56 и т. д. При этом значения БПК5 и ВЗВ, содержащихся в сточных водах поселков, анало гичны данным, полученным В. И. Косовским с соавторами в 1984 г., что под тверждает возможность применения показателей загрязняющих веществ хо зяйственно-фекальных вод поселков для определения возможного химического состава ХФС судов.
В отличие от рассмотренных выше судовых стоков ЛВ представляют со бой сложную физико-химически измененную структуру отработанных НП и воды. Традиционно к этим стокам относились как к нефтесодержащим, и их химический состав недостаточно изучен. Для понимания экологической опас ности ЛВ были исследованы их физико-химические характеристики. Визуаль ная оценка проб ЛВ на месте отбора показала, что они состоят из смеси НП и воды с включением взвешенных частиц. После отстаивания в течение 10 сут в лаборатории (рис. 4) ЛВ разделились по вертикали на первый слой, состоящий из нефтепродуктов (СНП), второй – морской воды (СМВ) и третий – осадка (ОС). Из рис. 4 видно, что НП присутствуют в ЛВ от V1 (min) 1% до V1 (max) 100%, что в целом совпадает с результатами, полученными С. П. Зубриловым с соавторами (1989), А. Я. Исаковым (2002) и др.
Было установлено, что в ЛВ обследованных судов усредненное объемное содержание СНП составляет 43,2%, ОС – 1,89% и СМВ – 54,91%. Эти резуль таты показывают, что даже при соблюдении судами природоохранного зако нодательства в море сбрасывается порядка 60% от накопленной нефтесодер жащей воды. При нарушении законодательства сброс ЛВ происходит без очистки, при этом содержание СНП в них может достигать 100%.
Рис. 4. Пробы льяльных вод судов ФРП На обследованных судах в период отбора проб ЛВ для собственных нужд использовались дизельное топливо (ДТ) и масла, поэтому их физические ха рактеристики сравнимы с характеристиками топлива по ГОСТ 305-82. Было установлено, что характеристики ЛВ отличаются от требуемых для ДТ, но в составе ЛВ присутствует физико-химически измененное судовое ДТ (летнее).
В среднем показатели лабораторных испытаний СНП отличались от требуемых паспортных данных для ДТ по фракционному составу (50% и 90%). СНП пере гонялся при температуре выше нормы на 8–12С, кинематической вязкости в среднем выше нормы на 3,1 мм2с2 и температуре вспышки в закрытом тигле выше нормы на 19C.
Плотность СНП была в пределах нормы, но в отдельных случаях превы шала требуемые значения на 7 кгм3, при этом диапазон плотности СНП нахо дился (при температуре 20С) в пределах 841–866,7 кг/м3. Это характерно для легкой (830,1–850,0 кг/м3) и средней (850,1–870,0 кг/м3) нефти (Григорьев, 2003). Превышение показателей СНП связано с наличием в ЛВ воды и масел.
При этом НП в составе ЛВ во многом обладают свойствами тех НП, которые в большей степени используются на судне. Следовательно, основными фрак циями верхнего слоя ЛВ являются ДТ и отработанные масла, т. е. продукты переработки нефти. Вероятно, что при использовании на судне другого вида топлива физико-химические свойства СНП будут отличаться от полученных.
При проведении микрометрического анализа СНП установлено, что ото бранные из него образцы состоят из неоднородной структуры, содержат частицы воды линзообразной, овальной и круглой формы с четкими краями тем ного цвета. Эти частицы были характерного разме ра, в больших количествах и стабильны во времени.
Микрометрический анализ образцов НП с их после дующей цифровой обработкой показал, что вклю ченные в них частицы воды в диаметре составляют от dmin0,5 до dmax60 мкм, при этом среднеарифме тический характерный размер частиц (dср) воды ра вен 0,5 мкм. На рис. 5 показан образец, взятый из Рис. 5. Образец НП СМВ. при увеличении 60101, Согласно исследованиям Ф. Шермана (1972), чем меньше размер частиц, тем больше вязкость и стабильность эмульсии. Поэтому можно сделать вывод, что этот слой ЛВ состоит из эмульсии «вода в НП», которая весьма стабильна во времени. На рис. 6 показан образец, взятый из СМВ. Результаты микрометрического анализа образцов воды из этого слоя показали, что размеры частиц НП в их составе представлены диаметром от dmin0,5 до dmax30 мкм, а dср=1 мкм. Таким образом, СМВ состоит из эмуль Рис. 6. Образец воды сии «НП в воде».
при увеличении 40101, При всех увеличениях микроскопа во всех образцах воды НП и ОС присутствовали твердые включения черного цвета. В последних также отмечены линзообразные ка пли НП. Было установлено, что с уменьшением диаметра частиц НП в об разцах воды увеличивается их количество. Результаты анализов СМВ льяльных вод судов ФРП показали, что даже минимальное значение пол лютантов в них превышает ПДК по НП в 3, а по СПАВ – в 1,8 раза. Макси мальные значения поллютантов превышают ПДК по ВЗВ в 15 раз, по нит рит иону в – 1,1, фосфору – 4, хлоридам – 1,4, СПАВ – 113, а по НП более чем в 400 раз. Также было установлено, что в ЛВ содержится железо в ко личестве 0,09 мг/л (Потапов и др., 2006), а количество НП в смеси ЛВ мо жет достигать 5248 мг/л и более.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что ЛВ имеют вид поли дисперсных множественных эмульсий и не могут отстаиваться в судовых ус ловиях. При этом очищенные ЛВ сбрасываются за борт с концентрацией по НП, превышающей ПДК (0,05 мг/л) в 300 раз. Даже прошедшие предусмот ренную законодательством механическую «очистку» ЛВ содержат НП и ТМ в виде полидисперсных множественных эмульсий, что усиливает их экологиче скую опасность для экосистем прикамчатских вод.
Проведенные исследования СС показали их значительную загрязненность поллютантами, токсичными для морских экосистем. Их концентрации превы шают ПДК, установленные для рыбохозяйственных водоемов в десятки, а в не которых случаях даже в сотни раз. При этом оценка совокупной массы поллю тантов, рассчитанной по формуле (4), показала, что с ВТП, ХФС и ЛВ судов только в Западно-Камчатскую РПП Охотского моря за период 2003–2008 гг.
было сброшено (табл. 3) 234 тыс. т ВЗВ, 1,5 тыс. т фосфора, 690 т железа, т ПАВ, 50 т НП и др. При учете количества проведенных дней на промысле судов ФРП за указанный период представленные в табл. 3 массы поллютан тов увеличатся в 15–20 раз. Так, например, установлено, что в 2005 г. в За падно-Камчатской РПП судами ФРП было проведено 30 595 дней на про мысле, при этом согласно формуле (3) сброшено только с ЛВ растворенных НП порядка 165 т и СПАВ 56,7 т.
Таблица Совокупная масса загрязняющих веществ, сброшенных со стоками судов в Западно-Камчатской рыбопромысловой подзоне за период 2003–2008 годов, тыс. т Всего за Наименование показателя 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. шесть лет Взвешенные вещества 56,6 56,5 65,6 20,5 18,2 17,4 234, Ион аммония 0,18 0,18 0,21 0,07 0,06 0,06 0, Нитрит ион 20,86 20,83 24,19 7,55 6,72 6,42 86, Нитрат ион 0,02 0,02 0,03 0,01 0,01 0,01 0, Фосфор (общий) 0,38 0,38 0,44 0,14 0,12 0,12 1, Железо 0,17 0,17 0,19 0,06 0,05 0,05 0, СПАВ 0,02 0,01 0,02 0,01 0,005 0,005 0, Нефтепродукты 0,01 0,01 0,01 0,005 0,004 0,004 0, Сухой остаток 1 321,5 1 319,2 1 532,5 478,4 425,8 406,5 5 483, Таким образом, в ходе изучения СС установлено, что для экологиче ской безопасности морских экосистем, уязвимых к воздействию техноген ного пресса, необходимо пересмотреть природоохранные требования к очи стке стоков судов. Так, ЛВ должны проходить очистку по приоритетному перечню поллютантов (ВЗВ, фосфор, нитриты, нитраты, хлориды, железо, ПАВ, НП и ТМ) до концентраций, установленных для рыбохозяйственных водоемов. ВТП и ХФС также требуют очистки от ВЗВ, фосфора, нитритов, нитратов, хлоридов, железа и ПАВ до концентраций, установленных для рыбохозяйственных водоемов. Для ЛВ необходима разработка требований к проведению практических природоохранных мер, направленных на уста новление современных систем экологической безопасности.
5. ВЛИЯНИЕ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СУДОВЫХ СТОКОВ НА СОСТОЯНИЕ ПРИБРЕЖНЫХ ЭКОСИСТЕМ Загрязнение морских экосистем поллютантами, сбрасываемыми в со ставе СС, происходит также при проведении объектами транспорта опера ций с НП в ходе которых образуются протечки топлива и как следствие раз ливы нефти малой интенсивности. Бункеровка судов ФРП и разгрузка НП с танкеров на берег в районах промысла осуществляется в отведенных местах – разгрузочных пунктах (р/п). На рис. 7 показана карта-схема этих мест на акватории прикамчатских вод (авторские данные). Видно, что р/п располо жены в биопродуктивных районах Камчатского шельфа, в т. ч. в устьях рек, подавляющее большинство которых являются местами нереста и обитания тихоокеанских лососей и относятся к водным объектам высшей и первой рыбохозяйственной категории. Из этого рисунка также видно, что со сторо ны восточного побережья п-ова Камчатка операции с НП объектов транс порта происходят и в б. Авачинская губа.
Рис. 7. Места проведения операций с НП объектов транспорта на морских акваториях, прилегающих к п-ову Камчатка Изучение экологического состояния 12 мест бункеровки судов и несколь ких районов возможного негативного воздействия СС, расположенных в б. Авачинская губа, а также анализ полученных данных по загрязнению грун тов, морских вод и гидробионтов, размерно-массовым характеристикам M. trossulus и их морфофизиологическому состоянию в каждом из районов ис следования показали их значительную загрязненность. На рис. 8 и 9 в качестве примера представлены пробы донных отложений из этих мест. Видно, что места бункеровки очень загрязнены НП, наличие которых даже без примене ния специальных методов определялось по цвету и запаху. В районах возмож ного негативного воздействия СС видимые признаки присутствия поллютан тов в экосистеме отсутствовали, однако понять, что она все-таки загрязняется, можно было по деструкции макрофитобентоса и нарастанию доминирования M. trossulus над сопутствующим ей видом усоногих ракообразных, в основном представителей рода Balanus.
Сравнение результатов анализов проб, отобранных во всех районах ис следования, с ПДК, установленными для морских вод, имеющих первую и высшую рыбохозяйственную категорию, показало, что самые высокие пре вышения, в 10 раз над ПДК, наблюдаются у цинка. Концентрация фенолов в среднем превышала ПДК в 5,9 раза, а никеля в 5 раз. Превышение над ПДК по НП в среднем было в 1,6 раза, а максимальное в 8,6 раза. Концентрации всех поллютантов, которые контролировались в морских водах, превышали ПДК, наименьшие показатели были повсеместно у кадмия (0,1 раза) и ПАВ (0,25 раза).
Рис. 8. Проба донных отложений, Рис. 9. Проба донных отложений, отобранная в районе б. Турпанка отобранная в районе м. Санникова (б. Авачинская губа) (б. Авачинская губа) Оценка распределения и количественного развития массовых видов макробентоса проводилась на основе изучения материалов подводной видео съемки районов исследования. Было установлено, что в местах бункеровки флота макробентос характеризуется чрезвычайно скудным и однообразным видовым составом. Это набор полисапробных видов, заселяющих мягкие, заиленные грунты, – зеленые водоросли, морские звезды, актинии и мидии (рис. 10). При этом заросли водорослей встречались крайне редко. Изменчи вым в местах бункеровки флота было количественное развитие усоногих, морских ежей и ламинарии. На рис. 11 в качестве примера представлены кадры подводной видеосъемки в б. Спасения.
Рис. 10. Кадр подводной видеосъемки Рис. 11. Кадр подводной видеосъемки в месте бункеровки в б. Авачинская губа в б. Спасения (Авачинский залив) Сравнительный анализ размерно-массовых характеристик M. trossulus из разных районов исследования показывает, что этот вид является оптимальным показателем экологического состояния морских акваторий. Характеристиками, отражающими условия обитания мидии, являются длина, толщина раковин и особенно общая масса тела. Так, сравнение соотношения средней массы внут ренних тканей к усредненной массе раковин показывает, что оно в зависимости от загрязнения морской среды может меняться от 53% до 65% у одноразмер ных особей. При этом общая масса мидии уменьшается за счет недоразвития либо раковины, либо массы внутренних органов и тканей. В табл. 4 представ лены результаты анализов внутренних органов моллюсков, собранных в мес тах бункеровки флота. Отметим, что у этого вида появление признаков урод ства наблюдалось при содержании в них НП, фенолов и ТМ (особенно меди в количестве 1,6 мг/кг, цинка – 27 и свинца – 0,76 и др.).
Таблица Накопление токсикантов в органах и мягких тканях двустворчатого моллюска Mytilus trossulus Наименование загрязняющего вещества Концентрация, мг/кг Cu (медь) от 0,66 до 2, Zn (цинк) от 11,3 до Pb (свинец) от 0,5 до 0, Ni (никель) от 0,1 до 2, Cd (кадмий) от 0,1 до 1, Нефтепродукты от 210 до Фенолы от 0,5 до 1, Изучение загрязнения морских вод, донных отложений и гидробионтов в местах бункеровки судов НП показало их значительное отличие от районов возможного негативного воздействия стоков судов.
Гранулометрический состав донных отложений в местах бункеровки фло та однообразный. Он имеет вязкую консистенцию и, как правило, пред ставляет собой смесь детрита, ила, мелкозернистого песка с включением ос татков политоксобных представителей донной фауны, чаще в виде мертвых особей M. trossulus и Balanus. Как правило, донные отложения здесь имеют за пах сероводорода, гниющей органики или чаще НП, которыми они пропитаны на толщину слоя размером более 60 см. При этом накопление НП в мягких фракциях грунта неравномерно. Поверхность воды в таких местах загрязнена нефтяными и альгобактериальными пленками, а на отдалении от них было от мечено массовое цветение фитопланктона. Самым загрязненным районом сре ди изученных мест бункеровки является м. Санникова. Концентрация поллю тантов в его грунтах составляет по НП – 14 430 мг/кг, меди – 243, цинку – 447, свинцу – 344, кадмию – 2,37 и никелю – 3,5. Отметим, что здесь осуществляет деятельность организация по приему и очистке судовых ЛВ.
Для районов возможного негативного воздействия стоков судов ха рактерно отсутствие в донных отложениях илистых, пеллитовых, детритных фракций и осевшей органики. Грунт здесь, как правило, рассыпчатый, засе лен интерстициальной биотой, включающей зарывающихся животных и их остатки, не содержит видимых признаков наличия НП. На жестких грунтах в таких местах развит макрофитобентос, имеющий хорошо выраженные при знаки деструкции, и сидячие политоксобные виды зообентоса. Подобные районы относятся к мезотоксобным. Химический анализ донных отложений в районах возможного негативного воздействия стоков судов также показы вает их значительное загрязнение. При этом концентрация поллютантов здесь значительно меньше, чем в районах бункеровки флота.
Проведенные исследования показали, что в прикамчатских водах во время промысла сконцентрировано большое количество судов ФРП. Они в огромных количествах сбрасывают стоки, содержащие токсичные поллю танты, которые накапливаются в донных отложениях и живых организмах непосредственно в месте сброса и переносятся течениями на достаточно большие расстояния.
ВЫВОДЫ 1. Изучение позиционирования промысловых судов, периода их работы и объектов лова показало, что суда (как правило, водоизмещением 250–500, 750–1000 и 1250–10000 рег. т) присутствуют круглогодично во всех рыбопро мысловых подзонах Охотского моря. При этом максимальное количество су дозаходов приходится на Камч.Курил. (более 250 с. з. в мес., максимум в феврале – марте), Сев.Охот. (более 200 с. з. в мес., максимум в декабре – ап реле) и Зап.Камч. (более 140 с. з. в мес., максимум в декабре – марте) РПП.
Только в Зап.Камч. РПП в течение года может работать 500 судов разного ти па, из них максимальное количество судозаходов производят БМРТ, ТР, РС, СРТМ, СТР и СЯМ. Общее количество занятых на промысле людей составля ет здесь 23 тыс. в год, а в период максимума судоходства – более 15 тыс. в сут.
2. Разработана методика расчета массы загрязняющих веществ, сбрасы ваемых с судовыми стоками в рыбопромысловые подзоны. Согласно прове денным по ней расчетам при 7096 с. з. в Зап.Камч. РПП за период 2003– 2008 гг. и однократных сбросах судовых стоков в эту акваторию поступило 234 тыс. т ВЗВ, 1,5 тыс. т фосфора, 690 т железа, 60 т СПАВ, 50 т НП и др. Ре ально с учетом длительности промысла и повторных сбросов с тех же судов количество загрязняющих веществ было выше в 15–20 раз. Масса поллютан тов, поступивших в Камч.Курил. РПП, была еще больше. Гидрометеорологи ческие особенности восточной части Охотского моря способствовали их вы носу и накоплению в прибрежной зоне западной Камчатки.
3. Анализ качественного состава трех видов судовых стоков – ВТП, ХФС и ЛВ – показал, что основным источником сброса в морскую среду ВЗВ, нит ритов, фосфора, железа являются ВТП, нефтепродуктов – ЛВ, СПАВ и хлори дов – ХФС и особенно ХБВ. До настоящего времени ВТП и ХБВ не рассмат ривались как источники сброса загрязняющих веществ.
4. Исследование ЛВ с разных типов судов показало, что они представля ют собой многослойную эмульсию. Ее верхний слой (эмульсия «вода в НП») составляет в среднем 43,2% от общего объема ЛВ и образован нефтепродук тами и их отходами. Минимальный характерный диаметр частиц воды, содер жащихся в НП, – 0,5 мкм. Второй слой (эмульсия «НП в воде») в среднем со ставляет 54,91% и образован загрязненной водой. Он включает эмульгированные и растворенные НП, ВЗВ, СПАВ и др. токсичные элементы.
Характерный диаметр капель НП – 1 мкм. Основу третьего слоя (осадок), 1,89%, образуют смешанная с НП и водой взвесь, твердые включения (битум ные фракции и др.) и микроскопические капли НП.
5. Установлено, что в ЛВ нефтяные компоненты содержатся в масляной, растворенной, эмульгированной и адсорбированной формах. Поскольку ЛВ сохраняют опасные свойства нефти, их можно рассматривать как групповой токсикант неспецифического действия, способный оказывать канцерогенное и мутагенное воздействие особенно на бентосные и придонные виды.
6. Установлено, что сброс ЛВ, прошедших механическую очистку на су дах, происходит в виде полидисперсных множественных эмульсий, содержа щих в т. ч. ионы металлов, СПАВ, растворенные и эмульгированные НП и др.
токсичные вещества, вредные для обитателей морских экосистем. Эти стоки являются основным источником внесения в морскую среду наиболее опасной формы токсичных элементов – эмульгированной.
7. Установлено, что в местах проведения судами операций с НП в дон ных отложениях и гидробионтах накапливаются ТМ, фенолы и НП. Грунты в местах бункеровки НП и их перевалки содержат НП в концентрациях 1550– 14430 мг/кг, фенолы – менее 0,5–1,5 мг/кг, медь – 27–243, цинк – 92–447, сви нец – 6,8–344, кадмий – 0,1–2,37 и никель – 22–64 мг/кг сухого вещества и ха рактеризуются нами как гипертоксобные. Виды интерстициальной фауны спо собны выживать при содержании в грунтах НП до 4490 мг/кг, меди – 27, цинка – 85, свинца – менее 1,0, кадмия – менее 0,1 и никеля – 23. При концентрации НП 2320 мг/кг, меди – 48, цинка – 126, свинца – 19, кадмия – 0,30 и никеля – 43 имеет место их массовая гибель.
8. Макробентос в изученных местах бункеровки флота и перевалки НП в б. Авачинская губа крайне обеднен и подвержен глубокой деструкции. Доми нируют в таких сообществах морские звезды, морские ежи, медузы, актинии, двустворчатый моллюск M. trossulus, усоногие раки рода Balanus и зеленые макроводоросли отдела Chlorophyta. При концентрациях в грунтах НП – 200– 3180 мг/кг, фенолов – менее 0,5, меди – 27–174, цинка – 101–182, свинца – ме нее 1,0–56, кадмия – 0,1–1,51 и никеля – 22–52 наблюдается массовая гибель балянусов и заметно возрастает ценотическая роль мидии.
9. Установлена прямая зависимость между уровнем загрязнения грун тов и концентрацией поллютантов в мягких тканях M. trossulus, которая в мес тах бункеровки НП и их перевалки достигает 210–1076 мг/кг сухого вещества по НП, 0,5–1,2 – фенолам, 0,66–2,5 – меди, 11,3–27 – цинку, 0,5–0,95 свинцу, 0,1–1,6 – кадмию и 0,1–2,9 – никелю. Воздействие этих поллютантов на мидию приводит к уменьшению объема внутренних тканей и их обводнению, истон чению раковины, тератогенным эффектам. Наихудшее морфофизиологическое состояние у мидии было отмечено при концентрации в ее тканях НП 400 и 650 мг/кг сухого вещества, меди – 2,5 и 1,6, цинка – 23 и 27, свинца – 0,95 и 0,76, кадмия – 0,39 и 0,2, никеля – 1 и фенолов 0,5 и 1,2. Соотношение средних величин масс внутренних тканей и створок мидии у одноразмерных особей в зависимости от условий среды обитания меняется в пределах от 53% до 65% и уменьшается за счет заметного недоразвития либо раковины, либо внут ренних тканей.
10. Проведенные исследования показывают, что активная рыбопромысло вая деятельность в холодных прикамчатских водах является фактором высокого экологического риска, связанного с накоплением в промысловых районах ог ромных масс загрязняющих веществ, измеряемых десятками тысяч тонн. Это свидетельствует о несовершенстве природоохранного законодательства и вызы вает необходимость ужесточения требований, предъявляемых к судовым сбро сам в рыбопромысловые подзоны, и очистки стоков до концентраций, установ ленных для рыбохозяйственных водоемов.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Касперович, Е. В. Оценка массы сброса загрязняющих веществ со стоками судов в промысловые подзоны Охотского моря / Е. В. Касперович // Безопасность жизнедеятельности. – 2010. – № 10. – С. 15–19.
2. Исаков, А. Я. О загрязнении нефтепродуктами Охотского моря / А. Я. Исаков, Е. В. Касперович // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2007. – № 2(26). – Шифр Информрегистра:
0420700012\0021. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2007/02/pdf/13.pdf 3. Исаков, А. Я. О загрязнении нефтепродуктами Охотского моря / А. Я. Исаков, Е. В. Касперович // Рыбное хозяйство. – 2006. – № 6. – С. 40–41.
Публикации в других изданиях и материалах конференций:
4. Касперович, Е. В. О загрязнении морей нефтепродуктами при экс плуатации судов (на примере Западно-Камчатской и Североохотоморской рыбопромысловых подзон Охотского моря и внутренних морских вод Ава чинской губы Камчатского края) / Е. В. Касперович / Экологические аспекты освоения нефтегазовых месторождений: сб. ст. РЭА № 1. – Владивосток:
Дальнаука, 2009. – С. 105–109.
5. Касперович, Е. В. О загрязнении стоками морских транспортных средств Охотского моря / Е. В. Касперович // Экономические, социальные, правовые и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения:
материалы II регион. Науч.-практ. конф., Петропавловск-Камчатский, 17–19 мая 2006 г. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2006. – С. 251–253.
6. Потапов, В. В. Очистка льяльных вод от нефтепродуктов с использо ванием мембранных фильтров / В. В. Потапов, В. А. Горбач, В. Н. Кашпура, Г. М. Мин, Е. В. Касперович // Проблемы ресурсов и геоэкология: материалы междунар. науч.-практ. симп., Пенза, 17–19 мая 2006 г. – Пенза: ПГУ, 2006. – С. 59–60.
7. Касперович, Е. В. Судовые нефтесодержащие (льяльные) воды, их физико химические параметры и очистка / Е. В. Касперович // Вестник Камчатского госу дарственного технического университета. – 2005. – Вып. 4. – С. 63–66.
8. Исаков, А. Я. О химическом составе льяльных вод крупнотоннажных судов флота рыбной промышленности / А. Я. Исаков, Е. В. Касперович // Рыбохозяйственные исследования Мирового океана: материалы III между нар. науч. конф., Владивосток, 19–21 мая 2005 г.: в 3 т. Т. 1. – Владивосток:
Дальрыбвтуз, 2005. – С. 117–120.
9. Исаков, А. Я. Физико-химические характеристики нефтесодержащих вод на судах рыбопромыслового флота / А. Я. Исаков, Е. В. Касперович // Экономические, социальные, правовые и экологические проблемы Охотско го моря и пути их решения: материалы регион. науч.-практ. конф., Петро павловск-Камчатский, 23–25 ноября 2004 г. – Петропавловск-Камчатский:
КамчатГТУ, 2004. – С. 135–140.
Касперович Екатерина Владимировна ТЕХНОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ МОРСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ ПРИКАМЧАТСКИХ ВОД Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук В авторской редакции Технический редактор О.А. Лыгина Набор текста Е. В. Касперович Верстка, оригинал-макет О.А. Лыгина Подписано в печать 29.03.2011 г.
Формат 60*84/16. Печать цифровая. Гарнитура Times New Roman Авт. л. 1,79. Уч.-изд. л. 1,94. Усл. печ. л. 1, Тираж 120 экз. Заказ № Издательство Камчатского государственного технического университета Отпечатано участком оперативной полиграфии издательства КамчатГТУ 683003, г. Петропавловск-Камчатский, ул. Ключевская,