Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами и их опасность для здоровья человека

      Нефть и нефтепродукты относятся к числу трудно-окисляемых микроорганизмами веществ, поэтому самоочищение водоемов, загрязненных нефтью, происходит на очень больших расстояниях по длине реки; иногда на протяжении 500-900 километров от места загрязнения можно обнаружить следы углеводородов.

    Смешиваясь  с водой, нефть образует эмульсии двух типов: прямые «нефть в воде»  и обратные «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти  диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и особенно характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. После удаления летучих и растворимых фракций остаточная нефть чаще образует вязкие обратные эмульсии, которые стабилизируются высокомолекулярными соединениями типа смол и асфальтенов и содержат 50-80 % воды («шоколадный мусс»). Под влиянием абиотических процессов вязкость «мусса» повышается и начинается его слипание в агрегаты – нефтяные комочки размерами от 1 мм до 10 см. Агрегаты представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Потери нефти на формирование агрегатов составляют 5-10 %. Высоковязкие структурированные образования – «шоколадный мусс» и нефтяные комочки – могут длительное время сохраняться на поверхности воды, переносится течениями, выбрасываться на берег и оседать на дно. Нефтяные комочки нередко заселяются перифитоном (сине-зеленые и диатомовые водоросли, усоногие рачки и другие беспозвоночные).

    Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных углеводородов из водной среды, изучено слабо. Вместе с тем установлено, что именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде.

    Эффекты влияния нефтяных загрязнений на жизнь океана до некоторой степени  спорны. Обычно мнение общественности единодушно в том, что эти эффекты нежелательны, но из многочисленных отчетов, обзоров и материалов конференций, посвященных этой теме, можно почерпнуть очень мало сходящихся мнений. Эти расхождения можно объяснить тем, что исходные параметры нефтяного пятна не приводятся при сравнении результатов измерений, не сформулирована область применения данных по токсичности, полученных в лабораторных условиях, отсутствует информация о составе нефти, размерах пятна и других параметрах. Таким образом, выводы, сделанные в результате исследований, необходимо рассматривать в большинстве случаев лишь как предположительные, а также считать, что они являются скорее качественными, чем количественными.

    Некоторые из фракций, содержащихся в нефти, весьма токсичны, причем их токсичность возрастает по мере увеличения концентрации этих фракций при поглощении или растворении их в водной системе. Низкокипящие насыщенные углеводороды и некоторые ароматические соединения (бензол и ксилол) токсичны и в разной степени растворимы в воде. В состав высококипящих фракций входят канцерогенные вещества, по-видимому, относящиеся к полициклическим соединениям. Нефть сама по себе тоже токсична, но данных об отравлении нефтью, попадающей внутрь организма немного. Нефть эмульгируется, образующиеся эмульсии с разным содержанием нефти могут быть токсичны, и физически воздействовать на организмы, вызывая удушье.

    Общее воздействие нефтепродуктов на морскую  среду можно разделить на 5 категорий: непосредственное отравление с летальным  исходом, серьезные нарушения физиологической активности, эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродуктами, болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм, а также изменения в биологических особенностях среды обитания.

    Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия углеводородов на некоторые важные процессы в клетках и, особенно на процессы обмена между клетками.

    Растворимые в воде ароматические углеводороды представляют наибольшую опасность  для морской среды. Воздействие  парафиновых углеводородов низкой молекулярной массы (С₁₀ и менее)  может вызвать наркотическое действие, но необходимая для этого концентрация крайне высока и отсутствует в нефтяных пятнах. Имеющиеся данные указывают, что смерть взрослых морских организмов может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми ароматическими углеводородами, содержание которых составляет 10^-4-10^-2%. Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков ниже и равны 10^-5%. Таким образом, икринки и мальки в 10—100 раз чувствительнее к действию углеводородов, чем взрослые организмы.

    Смертельные концентрации ароматических углеводородов  возможны в нефтяных пятнах, не подвергшихся атмосферному воздействию, однако уже  говорилось, что после длительного  пребывания в воде нефть теряет многие летучие и растворимые компоненты. В таблице №2 дана оценка токсической чувствительности различных морских организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающей отравления.

    Как установлено, гибель морских организмов ассоциируется с определенным изучаемым нефтяным загрязнением. Токсичные эффекты обычно локализованы, и смертность наибольшая там, где загрязнение ограничено прибрежными районами с большим содержанием живых организмов. Большинство нефтяных загрязнений находится вдали от берегов, в районах с большими глубинами, поэтому токсичные нефтяные фракции частично испаряются либо разбавляются водой до безопасной концентрации еще до того, как нефтяное пятно достигнет прибрежных районов. Компоненты, являющиеся причиной смертельных исходов при больших концентрациях, могут создавать серьезные проблемы и при меньших концентрациях. Эти проблемы заключаются в том, что нефтяные углеводороды взаимодействуют с морскими организмами, чувствительными к химическим веществам, влияя на их выживаемость.

    Таблица 2. Чувствительность водных организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающих отравления

    После аварии танкера «Торри-Каньон» были получены ценные данные о последствиях загрязнения биоценозов морских вод нефтепродуктами.

    Исследования, проведенные на биологической станции  в Плимуте, показали, что весь планктон серьезно пострадал от контактов  с углеводородами, особенно Halosphaera и Pterosperma, планктонные водоросли из группы Prasinophycea, которые обитают в верхних слоях океана. Пострадал также и зоопланктон, находящийся в зараженной зоне. По имеющимся данным, погибло около 90 % пелагических яиц икринок европейской сардины в районе так называемого «черного моря», и количество мальков резко сократилось.

    Эффекты покрытия и удушения являются основными  вредными последствиями при загрязнении  нефтепродуктами. В последние годы частой темой для обсуждения были пляжи, покрытые нефтью и смолистыми отложениями, гибель находящихся в  зоне прилива низко растущих растений, планктона, птицы.

    Морские птицы стали первыми жертвами загрязнения вод нефтью. Чистиковые, утиные, чайки, трубконосые, опускаясь  на нефтяные слики, сильно пачкали свое оперение. Углеводороды обволакивали перья птиц, нарушая их гидрофобность  и сводя на нет защитную функцию оперения, поэтому, покрытые мазутом, птицы переохлаждались и гибли от гипотермии. Кроме того, птицы интоксицировались нефтью, поглощаемой ими во время ныряния или при попытках очистить перья. В результате этой интоксикации произошло серьезное нарушение эндокринной системы, в частности функции надпочечной железы.

    Авария  танкера «Торри-Каньон» стала  настоящей гекатомбой для колоний  морских птиц, как в Бретани, так  и в Корнуолле. Заповедник на островах Ле-Сет-Иль, где в течение 60 лет  напряженного труда удалось воссоздать процветающие колонии птиц, был полностью заражен. Количество тупиков (Fratercula arclica), населявших заповедник, после катастрофы уменьшилось с 4000 до 600 особей, а численность гагарок (Aica torda) и тонкоклювых или длинноклювых кайр (Uria aalge) - с 700 до 100 особей. С другой стороны, северная олуша (Sula bassana) - удивительно устойчивый вид - значительно легче перенесла катастрофу.

    В настоящее время Ла-Манш, Северное и Средиземное моря, все в большей  степени загрязняемые нефтью, постепенно становятся непригодными для обитания морских птиц. Так, было подсчитано, что ежегодно от 20000 до 50000 особей, представителей 50 видов (из которых 14 утиные), населяющих побережье Нидерландов, становятся жертвами этого катастрофического загрязнения. В Великобритании погибает до 250000 птиц в год! Это касается и популяций, населяющих окрестности Новой Земли, где колонии тупиков, насчитывавших сотни тысяч особей, за несколько лет сильно поредели.

    В результате ряда аварий танкеров был нанесен невосполнимый урон различным колониям морских птиц. Авария танкера «Gerd Maersk» в эстуарии Эльбы повлекла за собой гибель от 250000 до 500000 особей турпана (Melanitta fusca).

    Некоторые ученые считают, что из-за загрязнения  океана нефтью в Северной Атлантике ежегодно погибает до 400000 птиц. Так, сильно поредели колонии тупиков на островах Силли в Корнуолле, что очень показательно. Если в 1907 г там насчитывалось до 100000 птиц, то к 1967 г. - только 100 особей.

    Загрязнение океана углеводородами является основной причиной массовой гибели птиц. Кроме того, следует учитывать и то обстоятельство, что малочисленные колонии больше подвержены случайностям при воспроизводстве, что влечет за собой высокий процент смертности эмбрионов и птенцов.

    Поражение в результате накопления углеводородов в тканях характерно для многих, если не для всех морских организмов. Можно ожидать, что любой организм, живущий в водной среде, должен находиться с ней в химическом равновесии. Если содержание углеводородов в воде даже меньше 10^-7% они могут поглощаться организмом и накапливаться в различных тканях. Такое внедрение химических веществ, содержащих полициклические ароматические углеводороды, изменяет вкус съедобных организмов, кроме того, это опасно, так как подобные вещества являются канцерогенными.

    Если  воздействие загрязнений невелико и концентрация их мала, то они могут  полностью выводиться из организма. Однако при продолжительном пребывании в этих условиях возможно постоянное загрязнение организма. Показано, например, что у ракообразных и рыб выведение большинства углеводородов происходит в течение двух недель. Однако обмен веществ у низших организмов происходит гораздо медленнее и механизм его еще недостаточно понятен. Так, например, нет доказательств и связи между качеством пищи и увеличением количества нефтяных углеводородов в морских организмах.

    Прожорливые морские рыбы, такие, как скумбрещука (Scombere-sox sann.s), - основное звено пищевой цепи в морях умеренных широт нередко проглатывают мелкие комочки нефти. Таким образом, рыбы накапливают значительные количества токсичных веществ, которые, продвигаясь по пищевым цепям, могут дойти до человека!

    Эффект  долгосрочных воздействий непосредственно  не обнаруживается и обычно носит  кумулятивный характер. Эти эффекты  могут быть вызваны периодическим введением веществ с большим временем «жизни» или непрерывным введением устойчивых либо неустойчивых веществ; они зависят от реакционной способности этих веществ. Протекающие при этом химические и биохимические процессы как физически, так и биологически влияют на окружающую среду.

    Очень часто опасные концентрации соответствуют  максимально допустимым уровням, не допускающим никаких отклонений в наборе веществ. Например, сточные  воды поставляют в систему питательные  вещества, но не все организмы могут извлечь из этого пользу. В связи с этим некоторые организмы получают преимущество перед остальными и экологическое равновесие в той или иной степени нарушается.

    В пределах одного вида, при переходе от молодого организма к взрослой особи, требования к питательным веществам изменяются, что отражается и в разной реакции на отклонения от нормы. Так, взрослые организмы могут перенести определенный уровень загрязнения, который в то же время уничтожает молодые организмы. Поэтому наличие взрослой рыбы в определенной водной системе не означает, что вода подходит для жизни водных организмов.

    Как нефть, так нефтяные смолы (гудрон) содержат некоторые канцерогенные вещества. Результаты нескольких исследований, проведенных на моллюсках в загрязненных водах, свидетельствуют о том, что у этих животных обнаруживаются аномально большое число новообразований, сходных с раковыми опухолями человека. Нефть, концентрирующаяся в моллюсках, в частности двустворчатых, может быть отнесена к числу причин, вызывающих эти новообразования.