Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами и их опасность для здоровья человека

     Южные и северные моря России (Баренцево, Азовское, Черное и Каспийское) входят в число наиболее загрязненных районов Мирового океана. Значение нефтяных загрязнений здесь достигает величин в тысячи микрограммов на литр, что на порядок превышает ПДК по нефти — 50 мкг/л. Высокие концентрации ПАУ наблюдаются в тонком поверхностном микрослое моря. Так, в прибрежных водах Англии (район Плимута) в отдельных случаях содержание ПАУ составляло 100—100 000 мкг/л, что в сотни и тысячи раз превышает ПДК.

     Среди ПАУ особое внимание уделяют бенз(а)пирену. Он является сильным токсикантом, обладает канцерогенными свойствами и имеет в основном антропогенное происхождение. Содержание этого вещества может достигать до 10 % суммы всех остальных ПАУ. Концентрации бенз(а)пирена в открытых водах океана составляют 0,001—0,01 мкг/л, в прибрежных водах — 0,01— 0,1 мкг/л, а в зонах постоянного загрязнения — до 0,1 — 10 мкг/л.

     Наиболее  распространенным и наглядным проявлением нефтяного загрязнения в наши дни служат нефтяные агрегаты, которые повсеместно присутствуют в прибрежных зонах, особенно приближенных к районам морских перевозок. На морских пляжах их концентрация колеблется от 0,4 до 100 т/и². При содержании более 100 г/м² мазутных остатков пляж становится непригодным для эксплуатации. [1, с. 317-318]

     Содержание  нефтепродуктов в донных отложениях

     Уровень нефтяного загрязнения донных осадков  увеличивается в дельтах рек, бухтах, заливах, портах, районах интенсивного судоходства, добычи и транспортировки нефти.

     В бассейнах российских морей —  Баренцева, Азовского, Черного и Каспийского — содержание нефтепродуктов в донных отложениях достигло 5 000 мг/кг, а в районах расположения нефтебаз — 60 000 мг/кг.

     Основную  массу донных отложений составляют ароматические углеводороды с высокой молекулярной массой. В осадках также обнаружено высокое содержание бенз(а)пирена.

     Токсичные свойства отдельных фракций нефти  нарастают по мере усложнения их структуры  и увеличения молекулярной массы. [1, с. 318]

     Накопления нефтепродуктов в морских организмах

     Морские организмы обладают способностью накапливать  и перерабатывать нефтепродукты, находящиеся  в воде и донных осадках.

     Существует  корреляция между количеством углеводородов, накапливаемых морскими организмами, и их содержанием в воде и донных отложениях. При этом концентрация ПАУ в гидробионтах как минимум на два-три порядка выше соответствующего значения для водной среды.

     Накопление  нефти и ее фракций в водных организмах происходит за счет биосорбции на поверхности кожи и в жабрах, а также путем фильтрационного извлечения в процессе питания.

     Уровень содержания ПАУ и других компонентов  нефти различен у разных представителей гидробионтов. Наибольшей способностью накапливать эти соединения обладают малоподвижные обитатели морского дна, например мидии. Значительные количества ПАУ без их заметного метаболического разложения содержатся в тканях двухстворчатых моллюсков-фильтраторов. Наибольшие количества углеводородов обнаруживают в печени, жабрах и жировых отложениях рыб.

     Наиболее  чувствительны к действию нефтепродуктов представители фитопланктона и ракообразные. Изменение их поведенческих реакций отмечается при концентрации 0,01 мг/л нефтепродуктов. Повышенную чувствительность к действию нефти большинства видов рыб и беспозвоночных обнаруживают на ранних стадиях развития. Токсические концентрации, вызывающие гибель организма или необратимые нарушения их жизненно важных функций, для икры, личинок и молоди морских животных обычно значительно ниже, чем для взрослых особей, и достигают минимальных уровней порядка 0,01 — 0,1 мг/л.

     К числу факторов, усиливающих вредные  последствия нефтяного загрязнения, относятся метаболические превращения нефтяных продуктов в живых организмах, в результате которых могут возникать соединения, обладающие более высокой токсичностью, чем исходные вещества. [1, с.319]

     Уже небольшое содержание нефти (0,2 – 0,4 мг/л) придает воде специфический запах, не исчезающий после хлорирования и фильтрации. Зоопланктон и бентос гибнут при концентрации нефтепродуктов более 1,2 мг/л, а рыба при этом приобретает неустранимый нефтяной продукт. Например, степень загрязнения р. Пур и водных объектов бассейна этой реки нефтепродуктами и поллютантами такова, что с каждым годом снижается поголовье ценных сиговых рыб, периодически наблюдаются критические концентрации некоторых загрязнителей. В 2000 году на реке Пур наблюдалось 12-кратное превышение ПДК по нефтепродуктам и фенолу, 100 ПДК по марганцу. В бассейне действует более 15 промыслов, но пока разрабатывается лишь четверть месторождений, и прогнозируется дальнейшее ухудшение качества водных ресурсов.  [8, с. 24] 

     Для водной среды, где загрязнение нефтепродуктами  наиболее опасно, принята шкала градаций для оценки масштабов воздействия углеводородов на организмы, обитающие в водной среде.

     Верхняя граница недействующих (безвредных) концентраций растворенных углеводородов нефти находится примерно па уровне 0,001 мг/л. Такая концентрация наблюдается в открытом океане и некоторых прибрежных районах. Диапазон 0,001—0,01 мг/л отвечает зоне обратимых пороговых эффектов. Здесь возможны первичные реакции организмов на присутствие нефтепродуктов, но они компенсируются на клеточном уровне и не вызывают биологических последствий.

     Выше  по шкале концентраций (0,01 — 1 мг/л) расположены  зоны проявления сублетальных и летальных  эффектов. Эти концентрации типичны для заливов, портовых гаваней и бухт с замедленным водообменом и повышенными уровнями хронического нефтяного загрязнения, а также для акваторий в ситуациях аварийных разливов, сбросов сточных вод и пр.

     В донных осадках минимальные недействующие  концентрации составляют 10— 100 мкг/кг. Установленное ПДК для нефти  равно 0,05 мг/л. [1, с.320-321]

     В одном из отчетов ООН говорится, что загрязнение моря только танкерами достигает миллиона тонн в год, всего же сбрасывается нефти в десять раз больше. И еще пример: знаменитое Саргассово море настолько загрязнено мазутом, что недавно одной экспедиции пришлось отказаться от применения сетей на поверхности, потому что мазут полностью забивал ячею. Исследователи вылавливали больше мазута, чем водорослей. [6, с. 106-107]

     Последствия такого загрязнения океана очень  серьезны. Известно, что более половины всех живых существ на земле составляют морские организмы. И если они погибнут, то исчезнет основа всякой жизни на суше и в воздухе. Если мы погубим морской планктон, запасы достаточного животным и человеку кислорода сократятся больше чем наполовину. Эта опасность усугубляется сокращением площади лесов и зеленых угодий на земном шаре под сильным натиском урбанизации. Сейчас более половины всего кислорода на планете выделяется именно планктоном. [6, с. 107]

     Следует специально подчеркнуть, что планктон не только выделяет кислород, но и синтезирует  самые различные органические соединения из углекислого газа и воды. Планктон осуществляет тот же фотосинтетический процесс, который присущ наземным зеленым растениям. В последнее время появились утверждения о том, что именно в океане синтезируется больше органического углерода. [6, с. 107]

     Химическое  загрязнение болот нефтью и минерализованными  водами, а также подтопление территорий приводит к изменению основных характеристик почвенного покрова болотных фитоцентров. Число видов в напочвенном покрове снижается в 1,5 – 3,0 раза, общее проективное покрытие видов – в 6 раз и более, а продуктивность наземной фитомассы напочвенного покрова – в 10 – 36 раз по сравнению с  ненарушенными болотными фитоценозами.  Под влиянием факторов нефтедобычи снижается урожайность  ягод и уменьшается ягодоносная площадь, что приводит к значительным потерям биологического урожая ягод клюквы болотной (от 38 до 100 %).

     Действие  нефти отражается и на почвенной  биоте, хотя некоторые виды биоты  могут быть и очистителями. Как  известно, в загрязненной почве происходят необратимые процессы, связанные с глубокими изменениями всех свойств почв в результате ухудшения ее физико-химических свойств и поглощения нефти почвенными агрегатами. Легкие фракции нефти могут оказывать следующий эффект: при низких концентрациях не влияют на почвенную микробиоту; при высоких концентрациях действуют не только на почвенные микроорганизмы, но и на высшие растения и микроскопических почвенных животных; при более высоких концентрациях выступают как основной субстрат для углеводородокисляющих микроорганизмов.

     Таким образом, при попадании нефти  в почву можно ожидать изменений  как органической, так и неорганической составляющей почвы. Результатом этих изменений может быть взаимодействие компонентов почвы и нефти или продуктов ее деструкции. Это может привести к негативным изменениям естественного состава почвы. [2, с. 26]

     В больших городах и окружающих населенных пунктах наибольший вред нефтяные загрязнения приносят почвам, поскольку именно почвы являются и депонентом, и донором загрязнений всех сред: водных и воздушных. В условиях города почвы подвергаются значительному техногенному загрязнению. Среди разнообразных поллютантов выделяются различные органогенные загрязнители, в том числе нефть и нефтепродукты. Попадая в почву, они оказывают на ее гумусовое состояние существенное – как прямое, так и опосредованное воздействие. Опосредованное воздействие заключается в значительном изменении всех химических, физико-химических  и физических свойств почвы. Это приводит к нарушению жизнедеятельности почвенной микробиоты и изменению всех процессов гумусообразования – гумификации, трансформации и минерализации органического вещества. Непосредственное влияние нефтезагрязнений проявляется в химическом взаимодействии углеводородов нефти с собственно почвенными гумусовыми кислотами, что вызывает изменения как фракционного состава гумусовых кислот, так и их химического строения и функциональных свойств. [2, с. 25]

     Во  всех почвах, испытывающих техногенное загрязнение нефтью и нефтепродуктами, отмечено достоверное уменьшение содержания собственно гумусовых кислот, которые, как известно, составляют основу почвенного плодородия. При этом резко возрастает доля негидролизируемого остатка, то есть не извлекаемой в процессе фракционирования гумуса различными химическими экстрагентами части органических веществ, который в почвах естественных ландшафтов  представлен гумином и гуминоподобными веществами: трудногумифицируемыми растительными остатками типа лигнинов, терпенов, воско-смол и битумов.

     Почвы различных климатических зон неоднозначно загрязняются и, соответственно, очищаются от нефтяных загрязнений. Это должно учитываться при рекультивации почв и по-разному должны оцениваться процессы самоочищения.

     В почвенно-климатических зонах и  провинциях усиление накопления нефтепродуктов при их попадании в почву возрастает с юга на север, от песчаных почв к глинистым, от среднеувлажненных к переувлажненным, от обрабатываемых к целинным.  [2, с. 25]

     Загрязнение почвы влияет на ее плодородие. Плодородие почвы определяется содержанием минеральных веществ: кремния, алюминия, железа, калия, кальция, магния, фосфора, серы, молибдена, бора, фтора и др.

     Вследствие  воздействия на почву ветров, ураганов, химических веществ, строительства  городов, дорог, аэродромов и других сооружений теряется значительная часть площадей. Большой вред почве наносит неразумное применение минеральных удобрений, пестицидов и др. [5, с. 8]

     Происхождение и состав природного газа

     Природные горючие газы представляют собой газообразные углеводороды, которые образовались в земной коре в результате разложения органических веществ в осадочных породах под действием высоких температур и давлений. Месторождения газов встречаются в виде обособленных скоплений или совместно с нефтяными месторождениями.

     Попутные газы в месторождениях нефти находятся в растворенном состоянии, но в процессе добычи они выделяются по мере снижения давления. При добыче 1 т нефти выделяется 30 — 300 м³ газа. Эти газы составляют около 30 % валовой добычи горючих газов в мире. Однако более 25 % этого количества сжигается в факелах из-за отсутствия оборудования по сбору и переработке газов. [1, с. 323]

     Источники поступления газообразных углеводородов  в окружающую среду

     Газообразные  углеводороды могут поступать в  окружающую среду как из природных  источников, так и в результате промышленной деятельности, т.е. иметь антропогенный характер.

     Общее количество ежегодно выбрасываемого в  атмосферу метана составляет 500— 1ООО млн т. Наибольший вклад в природные источники выделения метана в атмосферу вносят болота (21,3 %), рисовые поля (20,4%) и жвачные животные (14,8 %).

     В природе постоянно происходит разложение органического вещества под действием  метанообразующих бактерий.