Влияние нефти и нефтепродуктов на гидробионты

 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.

Характерные факторы  определения загрязнения – токсичность, процентное содержание нефти в воде, местонахождение разлива, времени года и виды, пострадавшие от загрязнения. Нормальные колебания естественной гибели икры и личинок для морских видов, таких как атлантическая треска, обыкновенная треска, атлантическая сельдь часто намного больше, чем гибель, вызванная огромным разливом нефти [6].

 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 беспозвоночных 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.

2.2 Воздействие нефтепродуктов  на донные организмы

Так как в донных отложениях аккумулируются нефтепродукты и их компоненты, то очевидно, что эти поллютанты каким либо образом воздействует на донные сообщества.

Установленная предельно  допустимая концентрация (ПДК) нефтепродуктов в растворенном и эмульгированном состоянии для водоемов рыбохо-зяйственного значения – 0,05 мг/л. Но нет данных о многих токсичных для гидробионтов компонентов нефти в донных отложениях. Многие гидробионты чувствительнее к нефтепродуктам в концентрациях, ниже установленной ПДК. В воде, содержащей нефть в концентрации 0,1 мг/л (2 ПДК) - в рыбе чувствуется вкус нефти [14].

Загрязнение донных осадков нефтью и нефтепродуктами приводит к перестройке бентосных сообществ, увеличивается относительное, а иногда абсолютное количество детритофагов, фитофагов и плотоядных. Также отмечают, что фильтрационный тип питания характеризует состояние придонных слоев воды, а детритофаги отображают состояние донных отложений.

Бентосные организмы  значительно выносливее к нефтяному  загрязнению, чем планктонные, которые  быстро гибнут в концентрациях нефти  порядка 0,01–0,001 мг/л. Так же доказано, что молодь гораздо чувствительнее к нефтепродуктам, чем взрослые особи [8].

Многие структурные  характеристики зообентоса – видовое разнообразие, численность, биомасса, зависят от физических свойств грунта и количества преобразованного бактериями легкоусвояемого органического вещества в нем, а так же от качества седиментов. В основе критериев качества донных отложений должны быть показатели, учитывающие уровень количественного развития зообентоса.

Для грунтов с признаками нефтяного загрязнения характерна бедность видового состава при высокой численности и биомассе выносливых к загрязнению форм, а при сильном хроническом загрязнении наблюдается угнетение всего сообщества, включая устойчивые формы.

При загрязнении ароматическими углеводородами снижаются значения численности бентоса, типичные реофильные виды донных беспозвоночных заменяются высокотолерантными к этим загрязнителям видам. Относительная токсичность нефти для морских организмов прямо коррелирует с содержанием в ней ароматических углеводородов.

Нефть разных месторождений по-разному влияет на донных беспозвоночных, прежде всего это связано с различным фракционным составом этих углеводородов. Нефть с высоким содержанием нафтеновых кислот, смол и серы является самой ядовитой для гидробионтов.

Нефть не является специфическим токсикантом, поражающим какую-либо одну систему, а вызывает несогласованные изменения в содержании белка, свободных нуклеотидов и нуклеиновых кислот. При длительном воздействии нефти на гидробионтов понижается интенсивность дыхания.

Помимо микробиальных деструкторов нефти, донные организмы также участвуют в преобразовании нефти в донных осадках. Многие исследователи уже давно отмечали, что гидробионты способны накапливать в своем организме нефтепродукты. Так, полихеты способствуют преобразованию нефти в грунте. Они перерабатывают нефтепродукты, а именно тяжелые. Олигохеты также участвуют в преобразовании токсичных нефтепродуктов в донных осадках.

Проходя через организм мидий, углеводороды нефти претерпевают более глубокие качественные и количественные изменения по сравнению с трансформацией нефти в морской воде. Накопление углеводородов мидиями зависит от нескольких факторов, а именно: степени их исходного загрязнения углеводородами нефти; физиологического состояния, связанного с отсутствием (недостатком) питательных веществ; химического спектра углеводородов в применяемых нефтепродуктах.

Моллюски способны продолжительное  время сохранять в своем теле нефть. Выявлены различия в накоплении моллюсками нефтяных углеводородов разных месторождений, отличающихся составом компонентов.

Организмы зоопланктона (дафнии) в больших количествах  аккумулируют полициклические ароматические  углеводороды.

В тканях рыб и их кормовых беспозвоночных аккумулируются хлорированные углеводороды и другие канцерогенные соединения. Особенно интенсивно аккумулирует жировая ткань полихлорбифенилы, пентахлорбензол, другие компоненты нефти [8].

Таким образом, донные организмы подвержены влиянию нефти и ее компонентов; влияние нефтепродуктов выражается в изменении количественных и качественных характеристик донных сообществ, его структуре, причем это влияние зависит от качественного состава нефтепродуктов, их концентрации и периодичности загрязнения; организмы бентоса способны аккумулировать и преобразовывать компоненты нефти и данные процессы зависят от конкретного состава нефти.

2.3 Влияние нефтепродуктов на  макрозообентос

Экологическое действие загрязняющих веществ проявляется на организменном, популяционном, биоценотическом и экосистемном уровне. На организационном уровне происходит нарушение отдельных физиологических функций, изменение поведения, увеличение смертности вследствие прямого отравления или уменьшения устойчивости. На популяционном уровне загрязнение может вызывать изменение численности и биомассы – рождаемости и смертности, половой и размерной структуры, типа динамики и ряда функциональных свойств. На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообщества, поскольку одни и те же загрязняющие вещества неоднородно влияют па компоненты биоценоза. В конечном счете, происходит деградация экосистем, то есть ухудшение их как среды обитания, обесценивание в хозяйственном отношении.

Нефть является сложной  смесью парафиновых, циклопарафиновых, ароматических углеводородов с простыми и разветвленными цепями. Помимо этих основных составляющих, она содержит соединения серы и азота, органические кислоты, микроэлементы. Нефти могут также содержать нафтеновые кислоты и фенольные соединения, хлороформенные битумоиды, в составе которых имеются такие экологически особо опасные соединения, как полиароматические углеводороды.

Приконтурные воды за счет высокой восстановительной способности углеводородов обогощаются органическими кислотами, бензолом, толуолом, фенолом и другими органическими веществами. В них также отмечаются заметные аномалии по содержанию серы, фосфора, тяжелых металлов. Загрязнение приконтурными водами способно сильно изменять химический состав подземных вод.

Нефтяные компоненты при поступлении в поверхностные воды находятся в различных формах (масляная, растворенная, эмульгированная, адсорбированная). В начальный период 60–70 % поступившей нефти содержится в водной массе в растворенном, эмульгированном, адсорбированном состоянии. Обычно эмульгированных компонентов в 2 раза больше растворенных. Последние состоят на 80–90 % из ароматических углеводородов (бензол, толуол, этилбензол, ксилол и др.), обладающих высокой токсичностью в связи с повышенной способностью к растворению в воде [14].

Поступившая в поверхностные воды нефть вступает в общую цепь сложных и мало исследованных по длительности процессов (испарение, растворение, эмульгирование, окисление, образование агрегатов, седиментация, биодеградация). Эти процессы зависят как от состава и количества нефти в водной среде, так и от условий в водоемах (наличия в воде коллоидов, взвешенных частиц, планктона, температуры, солнечного освещения и т.д.). Известно, что во всех формах миграции происходит накопление устойчивых к биологическому разложению компонентов (смол, асфальтенов, парафинов и др.), причем максимум нефтепродуктов концентрируется в донных отложениях [14].

При хроническом загрязнении  водотоков углеводороды накапливаются в донных отложениях на участках с замедленным течением, где активно проходят процессы илонакопления. Размыв загрязненных донных отложений вызывает вторичное загрязнение вод и их перенос далее вниз по течению реки, что зависит от диаметра частиц и скоростей речного потока. В стоячих водоемах, загрязнение донных отложений нефтью приурочено, как правило, к прибрежным, наиболее биологически продуктивным зонам. При крупных авариях, когда водоем полностью покрыт нефтью и не приняты оперативные меры но ее сбору, донные отложения покрываются слоем нефти и наблюдается полная деградация донных сообществ.

К факторам, существенно  сдерживающим скорость деградации нефти, относятся низкая прозрачность воды, сдерживающая фотоокисление (особенно в половодье), а также пониженная температура воды и дефицит кислорода, приводящий в зимний период к заморам. Установлено, что при отсутствии ультрафиолетового излучения скорость химической деструкции нефти снижается почти в 2 раза, а со снижением температуры на 10° – в 2–4 раза|. Пониженная температура существенно снижает и биохимические процессы, связанные с деструкцией и трансформацией различных веществ. В анаэробных условиях или дефиците кислорода происходит не окисление, а сульфатредукция и метанообразование. При этом в воде накапливаются токсичные для гидробионтов вещества (сероводород и др.). Наиболее экологически опасными являются хорошо растворимые, трудно окисляемые нефтяные углеводороды – водорастворимая фракция может содержать до 40 % токсичных ароматических соединений. В нижних горизонтах локализуется сверхмедленно окисляемая фракция, обогащенная полиароматическими углеводородами [14].

Важная роль в распределении нефтепродуктов в водотоках принадлежит физическим процессам – сорбция нефти взвесью и ее осаждение. По мере удаления от источников загрязнения концентрация нефтепродуктов во взвеси снижается, что обусловлено испарением их летучих компонентов, а также биохимическим окислением. Опытами установлено, что 1 г взвеси донных отложений сорбирует до 12–25 мг солярового масла. Однако на взвеси чаще всего сорбируются липкие смолистые компоненты нефти. Не исключено, что промежуточные продукты распада органического детрита, захороненного в донных отложениях, могут определяться как нефтепродукты, хотя они не являются компонентами загрязнения. Полициклические ароматические углеводороды могут образовываться из захороненной биоты при участии микроорганизмов.

Основная роль в деструкции нефтепродуктов в воде принадлежит биогенному фактору, и в первую очередь микроорганизмам -деструкторам. Бактериальные сообщества четко выявляют концентрационную границу нефтяного загрязнения, ниже которой мнкробиальные ценозы вода-грунт еще справляются с поступающими в донные отложения углеводородами и стабилизируют ситуацию – 40–60 мг/кг сухого грунта. При избыточном нефтяном загрязнении возрастает численность и биомасса бактерий, однако снижается их общая активность. Накапливаются токсичные продукты анаэробного распада.

За летний период микроорганизмами поверхностных вод может быть окислено от 1,2 до 2,5 мг нефтяных углеводородов в 1 л. Однако, данная закономерность прослежена на легко доступных для микроорганизмов углеводородах, скорость деструкции углеводородов других классов будет более низкой. В связи с активной трансформацией и деградацией нефтепродуктов изменяется их структура, получаются все более устойчивые к биологической переработке вещества, либо токсичные продукты [14].

Загрязнение донных осадков нефтью и нефтепродуктами приводит к перестройке бентосных сообществ, как в морских, так и в пресноводных экосистемах. Бентосные организмы значительно выносливее к нефтяному загрязнению, чем планктонные, которые быстро гибнут в концентрациях нефти порядка 0.01–0.001 мг/л. Олигохеты одни из наиболее выносливых групп к нефтяному загрязнению, которые также активно участвуют в преобразовании токсичных нефтепродуктов в донных осадках [8].

Итак, макрозообентос подвержен влиянию нефти и нефтепродуктов, которое выражается в изменении количественных и качественных характеристик донных сообществ, его структуре, причем это влияние зависит от качественного состава нефти или нефтепродуктов, их концентрации и периодичности загрязнения. Важная роль отводится макрозообентосу в процессах самоочищения водных объектов от нефтяных загрязнителей.

2.4 Влияние нефтяных загрязнений  на морских млекопитающих

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.