Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса оценки антропогенного воздействия на окружающую среду разливов нефти с судов. цель и задачи исследований 8
1.1 Объёмы перевозок нефти и нефтепродуктов по внутренним водным путям 8
1.2 Физико-химические свойства нефти и нефтепродуктов 11
1.3 Причины разливов нефти и нефтепродуктов на внутренних, водных путях и способы их локализации и ликвидации
1.4 Обзор работ по рассматриваемой проблеме. Цель и задачи исследований 9
ГЛАВА 2 Исследование взаимодействия нефти с потоком при разливе её на водную поверхность 28
2.1 Обзор процессов происходящих в нефтяном пятне после разлива 28
2.2 Исследование распространения нефтяного пятна в водной среде ... 38
2.3. Разработка расчётной области и расстановка граничных условий 46
2.4 Анализ влияния факторов на процесс оседания нефти 55
ГЛАВА 3 Количественная оценка области возможного загрязнения дна водоёма 61
3.1 Планирование и проведение численного эксперимента 61
3.2 Определение площади области возможного загрязнения дна водоёма 65
3.3 Определение координат области возможного загрязнения дна водоёма 72
ГЛАВА 4 Разработка методики определения ущерба биоресурсам дна водоёма при разливах нефти 75
4.1 Воздействие нефтепродуктов на бентосные организмы 75
4.2 Технологии ликвидации последствий загрязнения дна водоёма... 83
4.3 Методика расчёта ущерба биоресурсам дна водоёма при разливах нефти 92
Заaключение. Выводы по работе 100
Литература 101
Приложения 114
- Причины разливов нефти и нефтепродуктов на внутренних, водных путях и способы их локализации и ликвидации
- Исследование распространения нефтяного пятна в водной среде
- Определение площади области возможного загрязнения дна водоёма
- Методика расчёта ущерба биоресурсам дна водоёма при разливах нефти
Введение к работе
Актуальность темы. Тенденция развития внутреннего водного транспорта, определённая Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года, предусматривает повышение интенсивности перевозок грузов по внутренним водным путям (ВВП). Одним из наиболее важных грузов, перевозимых речным транспортом России, являются нефть и продукты её переработки. В общем объеме перевозок речным транспортом страны перевозки нефтегрузов составляют по объему примерно 10% и по грузообороту 20—23%.
Транспортный процесс, как и любой другой вид производственной деятельности, сопряжен с опасностью, как для человека, так и для окружающей среды (ОС). При транспортировке нефти на ВВП всегда существует вероятность ее разливов в результате аварий с нефтеналивными судами.
Нефть и продукты её переработки потенциально представляют собой большую экологическую опасность, что связано в основном с токсичностью, воспламеняемостью, взрывоопасностью этих веществ. Загрязняющие вещества в виде нефтяных отходов могут разноситься течениями на рачительные расстояния от участков, где произошел разлив нефти (РН).
С целью защиты водных объектов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами Правительством Российской Федерации разработан и утвержден целый ряд нормативных документов, устанавливающих требования к операциям по предупреждению и ликвидации РН (ПЛАРН) и используемому для них оборудованию.
На внутреннем водном транспорте проблеме ПЛАРН посвящены работы ученых Этина В.Л., Наумова В.С., Решняка В.И., Чебан Е.Ю., Пластинина А.Е., Лукиной Е.А., Бородина А.Н.
Эффективность проведения мероприятий по ПЛАРН во многом зависит от подготовленности персонала, реализующего эти мероприятия, что достигается специализированным тренингом.
Заключительным этапом тренинга является оценка антропогенного воздействия, которую для повышения эффективности подготовки необходимо постоянно совершенствовать.
Поэтому, исследования направленные на совершенствование оценки антропогенного воздействия РН на ОС при эксплуатации речных судов в процессе тренажерной подготовки специалистов по ЛАРН являются актуальными.
Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является совершенствование оценки антропогенного воздействия РН с судов на ВВП при тренажёрной подготовке персонала.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать взаимодействия нефти с потоком при её погружении.
2. Исследовать влияния факторов на величину области возможного загрязнения (ОВЗ) дна водоёма при РН.
3. Определить параметры ОВЗ дна водоёма при РН.
4. Разработать методику определения ущерба биоресурсам дна водоёма при РН.
Объект, предмет и методика исследования. Объектом исследования являются РН на ВВП при эксплуатации речных судов. Предметом исследования является ОВЗ дна водоёма при РН с судов.
При выполнении диссертационной работы использованы методы вычислительной гидродинамики, с применением современной компьютерной техники и методов исследования. При обработке экспериментальных данных использовались методы теории вероятностей, математической статистики и планирования эксперимента.
Научная новизна.
Исследованы процессы оседания нефтепродуктов на дно водоёма при их разливах во время эксплуатации судов;
Впервые получено уравнение для определения площади ОВЗ дна водоёма при РН;
Впервые получено уравнение для определения начальной координаты ОВЗ дна водоёма при разливе РН.
Практическая ценность и внедрение.
Практическая ценность исследования заключается:
в полученных формулах для оперативного определения параметров ОВЗ дна водоема;
в разработанной методике для определения ущерба биоресурсам дна водоёма при РН на ВВП.
Результаты работы внедрены в учебно-тренажёрном центре по управлению кризисными ситуациями природного и техногенного характера Волжской государственной академии водного транспорта и используются в учебном процессе при обучении студентов и специалистов по дисциплинам «Управление кризисными ситуациями» и «Тренажёрная подготовка».
Практические результаты выполненной работы использованы в процессе выполнения НИР «Создание методологического обеспечения для модуля расчета ущерба при локализации и ликвидации аварийных разливов нефти».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на XIII Нижегородской сессии молодых ученых (Н.Новгород, 2008); международном форуме «Великие реки» (Н.Новгород, 2009); 1-ой межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (Санкт-Петербург, 2010); международном форуме «Великие реки» (Н.Новгород, 2010); 2-ой межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (Санкт-Петербург, 2010); международном форуме «Великие реки» (Н.Новгород, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь научных работ, в т.ч. три – в изданиях, рекомендованных ВАК России (журнал «Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока», «Журнал Санкт-Петербургского университета водных коммуникаций», «Приволжский научный журнал»).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 113 страницу машинописного текста, включающих 2 с. содержания, 13 с. списка литературы (126 наименований), 21 рисунок и 14 таблиц.
Причины разливов нефти и нефтепродуктов на внутренних, водных путях и способы их локализации и ликвидации
Воздействие судов на ОС по сравнению с другими видами транспорта, минимально, так как в водную среду при их нормальной эксплуатации попадает минимальное количество загрязнителей в пересчете на тонну перевозимых грузов [115].
В то же время при авариях этот вид транспорта наносит человеку и ОС ущерб, несопоставимый по размерам с последствиями аварий на других видах транспорта[6].
Одной из важных экологических проблем является загрязнение нефтью и нефтепродуктами акватории в результате аварийных ситуаций при обращении с нефтепродуктами - хранении, транспортировке и переработке, что приводит к экологическому и экономическому ущербу.
Согласно имеющейся статистике, в настоящее время в Российской Федерации более 60% крупных объектов хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов эксплуатируются свыше 30 лет [19,20]. По данным «Гринпис России» среднегодовая утечка в результате аварий в России составляет ежегодно не менее 15 миллионов тонн, количество нефти попадающей в водные экосистемы, - 4,5 миллиона тонн [25,26].
Основными причинами РН с судов являются [11]: столкновения, посадка на мель и разливы, происходящие при технологических операциях с нефтью и нефтепродуктами.
Вероятность и объемы РН зависят от ряда факторов, основными из которых являются: интенсивность судоходства, конструкция танкера и условия навигации, а так же человеческий фактор. Как показывают исследования ИМО, 84-88% аварий танкеров и, соответственно, РН являются человеческий фактор и условия навигации [11]. Возникающие РН классифицируются в зависимости от их массы [8]: - локальные - разливы до 100 тонн нефти и нефтепродуктов на территории объекта; - муниципальные - разливы от 100 до 500 тонн нефти и нефтепродуктов в пределах административной границы муниципального образования либо разлив до 100 тонн нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы территории объекта; - территориальные - разливы от 500 до 1000 тонн нефти и нефтепродуктов в пределах административной границы субъекта Российской Федерации либо разлив от 100 до 500 тонн нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы административной границы муниципального образования; - региональные - разливы от 1000 до 5000 тонн нефти и нефтепродуктов либо разлив от 500 до 1000 тонн нефти и нефтепродуктов, выходящий за пределы административной границы субъекта Российской Федерации; - федеральные - разливы свыше 5000 тонн нефти и нефтепродуктов либо разлив нефти и нефтепродуктов вне зависимости от объема, выходящий за пределы государственной границы Российской Федерации, а также разлив нефти и нефтепродуктов, поступающий с территорий сопредельных государств (трансграничного значения). Приказом Министерства транспорта от 29 декабря 2003 г. №221 [10] принята собственная классификация транспортных происшествий с РН. По этой классификации РН подразделяются на аварийные и эксплуатационные, причём к эксплуатационным относятся разливы массой до 10 тонн. В соответствии с действующими нормативно правовыми документами РН классифицируются как чрезвычайные ситуации (ЧС) и ликвидируются путём выполнения аварийно-спасательных работ [7,16,42]. Согласно Федерального закона «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» для предупреждения ЧС необходимо выполнять комплекс мероприятий, проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения ЧС, а также на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь в случае их возникновения. Для повышения эффективности этих мероприятий предусмотрено, во-первых, разработка ПЛАРН и, во-вторых, поддержание в состоянии постоянной готовности к ликвидации РН организаций, осуществляющих, в том числе транспортировку нефти и нефтепродуктов. ПЛАРН разрабатываются в соответствии с действующими нормативно-правовыми актами с учётом максимально возможного объёма разлившейся нефти, который определён для объектов, в том числе водного транспорта: нефтеналивное судно — 2 танка; нефтеналивная баржа - 50% её общей грузоподъёмности. Основные требования к содержанию Планов, порядку их разработки и согласованию определены в приказе МЧС России от 28.12.2004 г. №621 [22]. Для поддержания постоянной готовности к ЛАРН организации обязаны создавать собственные формирования для ликвидации РН, проводить аттестацию этих формирований, оснащать их специальными техническими средствами, а так же обучать работников способам защиты и действиям в ЧС, связанных с РН (ЧС(Н). Основным способом предотвращения (ЧС(Н) является своевременная % локализация нефтяного пятна[24,30], основными средствами которой являются боновые заграждения. Они предназначены для предотвращения растекания нефти на водной поверхности, уменьшение концентрации нефти для облегчения процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов. В зависимости от применения боны подразделяются на три класса[14]: -1 класс - для защищенных акваторий (реки и водоемы); - II класс - для прибрежной зоны (для перекрытия входов и выходов в гавани, порты, акватории судоремонтных заводов); - III класс - для открытых акваторий. В практике локализации нефтяных разливов используются U-, V- и J-конфигурации постановки боновых заграждений[13]. При РН в акваториях рек, где локализация бонами из-за значительного течения затруднена или вообще невозможна, рекомендуется сдерживать и изменять направление движения нефтяного пятна судами-экранами, струями воды из пожарных стволов катеров, буксиров и стоящих в порту судов. После того как разлившуюся нефть удается локализовать и сконцентрировать, следующим этапом является ее ликвидация. Существующие методы ликвидации РН можно подразделить на механические, химические и биологические. Различные методы могут применяться в комплексе, дополняя друг друга в зависимости от конкретных условий и обстоятельств.
Основным механическим методом ликвидиции нефтяного загрязнения является применение нефтесборных устройств совместно с боновыми заграждениями, причем сами боны могут быть изготовлены из материалов, абсорбирующих нефть.
Исследование распространения нефтяного пятна в водной среде
Данный процесс описывает проникновение воды в нефть и образование эмульсии. Как правило, эмульсификация начинается через некоторое время, после того как определенное количество нефти испарится. Для моделирования этого введен параметр - константа эмульсификации Кет, выражающий в процентах количество испарившейся нефти, после чего начинается процесс образования эмульсии. Для описания скорости эмульсии используется подход, предложенный Mackay et al. [52].
При моделировании потока капель нефти в воду используется следующее выражение для скорости дисперсии нефти [52]. Увеличение вязкости нефти происходит за счет образования водяной эмульсии и за счет испарения легких фракций. Изменение вязкости благодаря образованию эмульсии описывается уравнением Муне [53]. Следует упомянуть также процесс окисления нефти и нефтепродуктов под действием солнечных лучей в присутствии кислорода воздуха. Скорость протекания этой реакции зависит от состава нефтепродуктов и физического состояния загрязнителя и окружающей среды. К примеру, циклические углеводороды окисляются быстрее нормальных, а нефтяная пленка на поверхности водной среды быстрее, чем эмульсии, дегтеобразные или смолисто-мазутные образования. Химическая трансформация нефти начинает проявляться не раньше чем через сутки после нефтяного загрязнения. Конечными продуктами реакции окисления являются гидроперекиси, фенолы, альдегиды, карбоксильные кислоты, кетоны и другие высокотоксичные вещества. Помимо химической трансформации нефтепродуктов может также происходить процесс биодеградации - разложения нефтяных загрязнителей в результате деятельности микроорганизмов. Однако, деградации подвержены лишь некоторые компоненты нефти. Необходимыми условиями биодеградации являются: температура воды не ниже 20 - 30 С," хорошая аэрация, наличие питательных для бактерий азотно-фосфорных веществ и т.д. Процесс биодеградации при наличии требуемого температурного режима более интенсивно проистекает в районе отмелей, мелководий и у береговой линии. Горение нефти на поверхности воды может быть двух типов: принудительное и свободное. Так как согласно нормативным документам [7,8] принудительное сжигание разлившейся нефти допускается в ряде исключительных случаев, то в дальнейшем будем рассматривать только свободное горение. Нефть должна быть нагрета до температуры, при которой углеводороды (УВ) испаряются, чтобы поддержать процесс горения в воздухе выше нефтяной пленки. Температуру, при которой происходит испарение УВ, достаточное для возгорания, называют температурой вспышки. Процессы теплопередачи, происходящие при горении нефтяного пятна на водной поверхности, представлены на рис 2.1. Большая часть теплоты от высокой температуры уносится с газами, но приблизительно 1-3 % ее возвращается в виде излучения к поверхности нефтяной пленки [17]. Рисунок 2.1. - Процессы теплопередачи при горении нефтяного пятна на водной поверхности. Ключевой параметр нефтяного пятна, который определяет, действительно ли нефть будет гореть, его толщина. Если нефть разлита достаточно толстым слоем, это действует как изоляция и сохраняет горящую поверхность пленки в области высокой температуры, уменьшая перенос тепла к воде. Этот слой горячей нефти называют «горячей зоной». Если толщина пленки уменьшается, все больше и больше тепла передается воде; в конечном счете, температура поверхности нефти понижается, становится ниже температуры ее воспламенения, и процесс горения прекращается. При температуре окружающей среды выше температуры вспышки нефти пленка горит быстро и легко, огонь распространяется по всей поверхности нефтяного пятна. При температуре ниже температуры вспышки пламя распространяется значительно медленнее. При сжигании нефти скорость горения обычно зависит от толщины пленки. Для пятна неэмульгированной сырой нефти диаметром более 3 м скорость горения на воде обычно составляет 3,5 мм/мин, для бензинов, дизельного и реактивного топлив — приблизительно 4 мм/мин. Основные параметры, от которых зависит эффективность сгорания: начальная и конечная толщина пленки, площадь распространения огня. Для неэмульгированной сырой нефти с начальной толщиной пленки 10-20 мм конечная толщина ее составляет 1 мм; при большей начальной толщине пленки конечная толщина больше (например, при начальной толщине 50 мм конечная составит 3-5 мм).
Течение может оказать негативное воздействие, унеся конечную пленку, т. к. в процессе горения плотность и вязкость остаточных нефтепродуктов увеличиваются. Кроме того, течение увеличивает теплообмен между пленкой и водой.
Значительное волнение также может негативно сказаться на процессе горения. Остаток после достаточно эффективного горения сырой нефти (более 85 % от исходного объема) имеет толщину 10-20 мм. Он полутвердый, смолоподобный, при толщине около 150-300 мм, может быть твердым. Охлажденный остаток горения толстого (более 100 мм) слоя тяжелой нефти может тонуть как в пресной, так и в соленой воде.
Объем остатка разлива после сжигания существенно меньше объема разлитой нефти (обычно 1-10% от ее первоначального объема). Экологические риски, связанные со сжиганием нефти, зависят от свойств остатка. Если сохранится плавучесть, то остаток будет представлять угрозу для морской биоты и пляжной зоны. Остаток, который тонет, может воздействовать на флору и фауну морского дна.
Жидкие и полутвердые остатки представляют для окружающей среды практически такой же риск, как и исходная нефть: налипая на перья птиц, они лишают их водоотталкивающих свойств или отравляют птиц токсинами.
Моделирование сгорания различных видов нефтепродуктов показало, что значительная часть остатка от сгорания тонет, особенно при горении мазутов. Моделирование производилось в учебно-тренажерном центре по управлению кризисными ситуациями природного и техногенного характера Волжской государственной академии водного транспорта с использованием программно-аппаратного комплекса «PISCES II-CMS», который включает в себя компьютерную математическую модель для расчета перемещения и изменения характеристик нефтяного пятна с учетом воздействия внешней среды (параметров берега, течения, ветра, состояния водного объекта, температуры и плотности воды) и внутренних процессов.
Определение площади области возможного загрязнения дна водоёма
Оценка загрязнения дна природных водоемов нефтепродуктами является актуальной проблемой. Это связано, прежде всего, с тем, что нефтепродукты обладают кумулятивностью и токсичностью для живых организмов. В водоемах нефтепродукты сорбируются илом, осадками, донными отложениями, что приводит к необходимости количественной оценки ОВЗ.
Для решения поставленной задачи необходимо провести численный эксперимент, результатом обработки которого является регрессионное уравнение для определения параметров ОВЗ дна водоёма. С целью минимизации затрат времени на проведение численного схсперимента, а так же уменьшения количества опытов применяем планирование эксперимента.
Под планированием эксперимента понимается процедура выбора числа опытов и условий их проведения, необходимых для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Все переменные, определяющие изучаемый объект, изменяются одновременно по специальным правилам. Результаты эксперимента представляются в виде математической модели, обладающей определенными статистическими свойствами, например минимальной дисперсией оценок параметров модели.
Для экспериментаторов, которые не занимаются планированием многофакторного эксперимента, наиболее привычным методом исследования является однофакторный эксперимент. Он заключается в том, что варьируется один фактор на нескольких уровнях, а все другие факторы поддерживаются постоянными. В этом случае можно получить количественную оценку эффекта только одного фактора. Влияние других факторов оценить нельзя. Выводы о влиянии изучаемого фактора могут существенно различаться в зависимости от уровня фиксирования прочих факторов. Это часто приводит к ошибочным рекомендациям. Лишь в тех случаях, когда отклик является функцией одного фактора, однофакторный эксперимент вполне закономерен.
Однако в нашем случае приходится иметь дело с многофакторными объектами, где однофакторный эксперимент неэффективен. В многофакторных планах одновременно варьируется несколько факторов, а не каждый в отдельности. План должен быть составлен так, чтобы при статистической обработке имелась возможность хорошо проанализировать эксперимент: проверить существуют ли эффекты изучаемых факторов, определить величину этих эффектов (не увидеть несуществующие и не "проглядеть" действительные эффекты), найти наименьший значимый эффект и т.д. Оценки эффектов факторов можно считать достоверными только тогда, когда ни неоднородность экспериментальных единиц, ни другие неучтенные факторы не в состоянии привести к полученному результату. В планировании эксперимента сам эксперимент рассматривается как объект исследования и оптимизации. Здесь осуществляется оптимальное управление ведением эксперимента, в зависимости от характера изучаемого объекта и целей исследования обоснованно выбираются тип планирование эксперимента, метод обработки данных. К различным типам эксперимента относятся: экстремальный, отсеивающий, сравнительный, описательный и другие виды. На первом этапе планирование эксперимента было произведено для двух уровней значимости факторов (min/max). При этом количество опытов определено по формуле [63]: где 2 - число уровней значимости; к - число факторов. Таким образом, необходимое количество опытов составило: Согласно методике планирования полнофакторного эксперимента для четырёх факторов [63], создана матрица планирования эксперимента (табл.3.1). Планирование эксперимента было проведено с использованием компьютерной программы STATISTICA 6.0. STATISTICA является мощной аналитической системой, предоставляющей пользователям возможности в области интерактивного анализа данных в различных областях человеческой деятельности[64]. Одной из целей планирования эксперимента является минимизация затрат при получении информации, достаточной для решения задачи. Планирование эксперимента позволяет соразмерить число опытов поставленной задаче. Поскольку для проведения каждого опыта требуется большое количество времени, на практике для проведения эксперимента часто нереально ставить столь большое число опытов. В этом случае при планировании проводимого эксперимента можно использовать дробный двухуровневый план Бокса и Хантера, позволяющий отбросить взаимодействия высокого порядка и уделяющий наибольшее внимание главным эффектам. Рассматриваемый план представляет собой 1Л реплику от полного плана четырехфакторного эксперимента[62]. Матрица планирования данного эксперимента представлена в таблице 3.2.
Методика расчёта ущерба биоресурсам дна водоёма при разливах нефти
Возрастающее техногенное загрязнение водоёмов, одним из распространенных видов которого является загрязнения нефтепродуктами требует глубокого изучения последствий такого воздействия на экосистемы, а также оценки ущерба.
Исследования, выполненные в главе 2, показывают, что значительная часть объёма разлитого темного нефтепродукта тонет, а затем аккумулируется донными отложениями. Содержание углеводородов и смол в донных отложениях превышает их содержание в воде в 100-ЮООраз [83].
Донные отложения нефти, отличающиеся исключительной стойкостью, особенно опасны для водоема. Образование донных отложений связано с погружением высококипящих фракций нефти после сорбции их твердыми частицами и взвешенными веществами, содержащимися в воде водоема. Такой процесс образования донных отложений характерен в основном для внутренних водоемов и прибрежной морской зоны. Механизм распада нефти в глубоких слоях и на дне водоема мало изучен. Появление ее на дне нежелательно по ряду причин. Нефть обусловливает стабильность загрязнения водоема, т. к. приводит к так называемому вторичному загрязнению при любом случайном срыве ее с места. Кроме того, попавшая на дно нефть очень медленно подвергается биохимическому окислению из-за низкой температуры воды и слабого проникновения света.
Наличие взвесей в воде нарушает обмен веществ у рыб и изменяет их поведение. Осаждение взвешенных частиц ухудшает условия обитания и нереста донных организмов, а при слое толщиной в несколько миллиметров убивает бентос, в том числе такие ценные виды промысловых беспозвоночных» как краб и креветка, которые из-за своих особенностей не способны выйти из зоны загрязнения, и вынуждены находиться в ней постоянно.
Крайне важным является и то, что нефтепродукты даже в незначительных концентрациях, не вызывающих токсикологического эффекта, отпугивают рыб от мест нагул и нерестилищ, меняют миграционные пути.
Загрязняющие вещества в виде нефтяных отходов могут разноситься течениями на рачительные расстояния от участков, где произошел разлив нефти. Учитывая протяженные миграции рыб и пассивный перенос массы личинок и молоди многих промысловых видов через зону разлива, они могут оказать негативное влияние на биоресурсы.
Донные отложения водоемов являются важнейшей составной частью всех водных экосистем. Сообщества донных организмов подвержены более длительному токсическому воздействию, чем другие.
Донные беспозвоночные подвержены 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.
Экологическое действие нефтепродуктов проявляется на организменном, популяционном, биоценотическом и экосистемном уровне. На организменном 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 на компоненты биоценоза. В конечном счете, происходит деградация экосистем - ухудшение их как среды обитания, обесценивание в хозяйственном отношении [82,96]. В первую очередь от повышенных концентраций НУ страдают планктонные ракообразные и личиночные формы многих беспозвоночных и рыб [88-92]. При уровне нефтяного загрязнения до 0,84 мг/л НУ в низовьях Волги у предличинок севрюги на кожных покровах обнаружены опухолеподобные образования (до 5 % от общего количества аномалий), значительное снижение объема желточной массы, слабость тургора желточного мешка, истончение его кожного покрова [74].
Загрязнение донных осадков нефтью и нефтепродуктами приводит к перестройке бентосных сообществ, как в морских, так и в пресноводных экосистемах [75-77]. Бентосные организмы значительно выносливее к нефтяному загрязнению, чем планктонные, которые быстро гибнут в концентрациях нефти порядка 0,01...0,001 мг/л [78,79]. На гаммаридах было показано, что молодь гораздо чувствительнее к нефтепродуктам, чем взрослые особи [80], что вполне соответствует положениям, дополняющих «закон» толерантности [81]. Многие структурные характеристики макрозообентоса - видовое разнообразие, численность, биомасса, зависят от физических свойств грунта и количества преобразованного бактериями легкоусвояемого органического вещества в нем, так и от качества отложений. 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 [68-70]. При загрязнении ароматическими углеводородами снижаются значения численности бентоса, типичные реофильные виды донных беспозвоночных заменялись высокотолерантными к этим загрязнителям видам [71-73]. Нефть разных месторождений по-разному влияет на донных беспозвоночных, прежде всего это связано с различным фракционным составом углеводородов. Нефть с высоким содержанием нафтеновых кислот, смол и серы является самой ядовитой для гидробионтов [87]. Природная экосистема способна самоочищаться от небольших нефтяных загрязнений силами естественных природных микроорганизмов-биодеструкторов, однако, не в состоянии справляться с масштабами индустриального загрязнения - аварийными разливами нефти, мазута, дизтоплива, масел. Поэтому важно количественно оценить степень антропогенного воздействия на биоресурсы дна водоёма при его загрязнении нефтью. На сегодняшний день для расчёта ущерба биоресурсам используются следующие методики: Методические указания по оценке и возмещению вреда, нанесенного окружающей природной среде в результате экологических правонарушений [27].
