Содержание к диссертации
Введение
1. Влияние морских транспортных средств на состояние экосистем 11
2. Физико-географические характеристики и гидрометеорологические условия районов исследования 30
2.1. Географические и гидрометеорологические характеристики Охотского моря 31
2.2. Географические и гидрометеорологические характеристики мористых районов западной Камчатки 36
2.3. Географические и гидрометеорологические характеристики бухты Авачинская губа 43
3. Материалы и методы исследований 49
3.1. Основные направления исследований и пути получения информации по загрязнению акваторий 51
3.2. Методика оценки массы загрязняющих веществ, сбрасываемых со стоками судов флота рыбной промышленности 57
3.3. Методы оценки влияния поллютантов на состояние морской среды в местах проведения операций с нефтепродуктами 68
4. Техногенное влияние судовых стоков флота рыбной промышленности на состояние экосистем прикамчатских вод 75
4.1. Интенсивность судоходства и технические характеристики судов, работающих в районах промысла Охотского моря 75
4.2. Результаты определения химического состава технологических, хозяйственно-фекальных, балластных, льяльных судовых сбросов 80
4.3. Физико-химические характеристики судовых льяльных вод 85
4.4. Оценка массы поллютантов, сбрасываемых с судовыми стоками в мористых районах западной Камчатки 95
5. Влияние биогенных элементов, нефтепродуктов и тяжелых металлов из судовых стоков на состояние прибрежных экосистем 102
5.1. Техногенное загрязнение морских вод, донных осадков и гидробионтов в местах бункеровки судов нефтепродуктами 104
5.2. Оценка распределения и количественного развития массовых видов макробентоса в местах бункеровки судов 112
5.3. Тихоокеанская мидия (Mytilus trossulns) как показатель загрязнения районов бункеровки судов нефтепродуктами 116
5.4. Комплексная оценка антропогенного воздействия на прибрежные воды Камчатки в местах бункеровки флота и сброса судовых стоков 124
Выводы 133
Литература 136
- Географические и гидрометеорологические характеристики Охотского моря
- Методика оценки массы загрязняющих веществ, сбрасываемых со стоками судов флота рыбной промышленности
- Результаты определения химического состава технологических, хозяйственно-фекальных, балластных, льяльных судовых сбросов
- Тихоокеанская мидия (Mytilus trossulns) как показатель загрязнения районов бункеровки судов нефтепродуктами
Введение к работе
Актуальность исследования. В последние годы изучение проблем загрязнения Мирового океана в значительной мере направлено на экологические аспекты эксплуатации объектов морского транспорта. Это внимание обусловлено повышением интенсификации морского судоходства, усилением экологических последствий аварийности судов, приводящих к разливам нефти. Между 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 загрязнения моря с судов - МАРПОЛ 73/78 (Международная конвенция..., 1995; и др.). Но появление документов, регламентирующих экологическую безопасность моря, коренным образом не изменило ситуацию.
Специальные исследования морских экологов свидетельствуют об увеличении концентраций поллютантов в верхних отделах шельфа российских морей до критических значений (Романкевич и др., 2004; Клёнкин, 2008; Неми-ровская и др., 2009; и др.). Они указывают на то, что значительный вклад в загрязнение морей вносят объекты транспорта. При этом анализ влияния хозяйственной 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 веществ, сбрасываемых в составе СС, отсутствуют. Во время бункеровки судов ФРП в режиме их повседневной деятельности происходят протечки нефтепродуктов (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 Охотского 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, сбрасываемых со стоками судов в рыбопромысловые подзоны;
оценить качественный состав вредных судовых сбросов и изучить физико-химические характеристики судовых льяльных вод;
провести обследование мест бункеровки флота, определить уровень их загрязнения нефтепродуктами, фенолами и тяжелыми металлами и дать комплексную характеристику их экологического состояния;
изучить состояние макробентоса в местах бункеровки флота, определить воздействие токсикантов на морфофизиологическое состояние донных организмов на примере двустворчатого моллюска - Mytilus trossilus.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Льяльные воды (ЛВ), даже прошедшие на судах существующую очистку 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 являются источниками хронического загрязнения, которое приводит к глубокой деструкции биотического компонента экосистемы на всех уровнях его организации.
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 судах существующую очистку, происходит в виде полидисперсных множественных 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 содержатся нефтяные компоненты в масляной, растворенной, эмульгированной и адсорбированной формах. Физико-химические свойства ЛВ сохраняют опасные для морских экосистем свойства нефти. Установлено, что эти судовые 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 законодательством, 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 накоплению НП, фенолов и тяжелых металлов (ТМ) в грунтах и гидробионтах. Показано, что места проведения бункеровки НП и их перевалки являются источниками 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 самостоятельно. Непосредственно автором проводился отбор проб судовых стоков и их химический, микрометрический и качественный анализ. Автор была организатором, ответственным исполнителем и участником исследований, проведен-
ных в б. Авачинская губа, а также участвовала в обработке собранных материалов, их последующем анализе и обобщении.
Практическая значимость работы заключается в развитии теоретических и методических аспектов экологии на морском транспорте, способствующих усовершенствованию систем оценки негативного воздействия транспорта на морские экосистемы при осуществлении хозяйственной деятельности. Научно обоснована необходимость ужесточения требований природоохранного законодательства, предъявляемых к судовым сбросам в рыбопромысловые подзоны и очистке стоков до концентраций, установленных для рыбохозяйственных водоемов. Полученные результаты работы можно также использовать для разработки и совершенствования системы экологического мониторинга и контроля на транспорте, в т. ч. для разработки программно-аналитического комплекса «Оценка и прогнозирование массы загрязняющих веществ, сбрасываемых со стоками судов в промысловые подзоны» 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 физико-химических процессов, происходящих с ЛВ на море. Полученные результаты также могут быть использованы для разработки мер, способствующих 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 XXI веке» (Петропавловск-Камчатский, 2005); «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (Владивосток, 2005); «Экономические, социальные, правовые и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения» (Петропавловск-Камчатский, 2006); «Проблемы ресурсов и геоэкология» (Пенза, 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 научных докладов «Наука и молодежь в XXI 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 машинописного текста и содержит 48 таблиц и 28 рисунков.
Географические и гидрометеорологические характеристики Охотского моря
Охотское море расположено в северо-западной части Тихого океана у берегов Азии и отделяется от Тихого океана Курильскими о-вами и п-вом Камчатка. С юга и запада оно ограничено о. Хоккайдо, о. Сахалин и берегом азиатского материка (Лоция Охотского..., 1998). Море вытянуто с юго-запада на северо-восток. Его длина между б. Абасири и устьем р. Гижиги около 2265 км (Леонов, 1960). Наибольшая ширина моря между м. Борисова и о. Парамушир составляет 1407 км. Площадь зеркала поверхности моря составляет около 1603 тыс. км", а протяженность береговой линии 10 460 км (Информационные ресурсы..., 2007). Суммарный объем вод моря оценивается в 1316 тыс. км3. По своему географическому положению оно относится к окраинным морям смешанного материково-окраинного типа.
С Тихим океаном Охотское море соединяется многочисленными проливами Курильской островной гряды, а с Японским морем через прол. Лаперуза и Амурский лиман и прол. Татарский (Невельского). Среднее значение глубины моря составляет 821 м, а максимальной глубины — 3374—3521 м (Леонов, 1960; Информационные ресурсы..., 2007; и др.). Шельфовая зона моря разграничена на верхний шельф, расположенный на глубинах 0-200 м, и нижний шельф (Леонов, 1960). Верхний шельф имеет ширину 180-250 км и занимает около 20% площади моря (Сваричевский, 2001; и др.). Нижний шельф расположен на глубинах 700-2000 м (Мельниченко и др., 2007). В центральной части бассейна лежит материковый склон (200—2000 м) он занимает около 65%, а самая глубоководная котловина (более 2500 м), расположенная в южной части моря, занимает 8% его площади.
В пределах участка материкового склона выделяются возвышенности Академии наук СССР и Института океанологии, а также впадины Дерюгина и ТИНРО (Лоция Охотского..., 1998). В пределах подводных континентальных окраин Хоккайдо, Сахалина, Камчатки и Курил выделяют три краевых плато - Центрально-Охотское, Северо-Хоккайдское и Южно-Курильское (Сваричевский, 2001; Мельниченко и др., 2007; и др.). На рис. 2.1 представлена карта-схема рельефа дна Охотского моря.
Откос Северо-Охотской возвышенности, сопряженный с поверхностью впадины ТИНРО, имеет западно-грядовый рельеф, обусловленный действием приливно-отливных придонных течений (Вольнев, 1983). В интервале глубин от 20 м до края шельфа Шантарского района широко распространены эрозионно-аккумулятивные микроформы рельефа. Донные отложения Охотского моря почти на всем протяжении имеют терригенное происхождение (Сваричевский, 2001; Карп и др., 2007; и др.). Для центральной части моря характерны созданные придонными течениями эрозионные формы. Здесь отсутствует современное осадконакопление и происходит вымывание осадков, отложенных ранее. В северной половине моря приливно-отливные течения обусловливают холмистый рельеф, узкие эрозионные долины и каналы (Мельниченко и др., 2007). Их деятельность также способствует возникновению моутов, валов и песчаных гряд на северовосточном склоне Сахалина и у берега Камчатки. В южной половине моря, прилегающей к Курильским островам, дно шельфа выложено пелагическими или гемипелагическими осадками (Карп и др., 2007). Водообмен с Тихим океаном вызывает размывание грунтов их дна и берегов с последующим оседанием осадков в глубокой части моря (Леонов, 1960; Карп и др., 2007). Прибрежная полоса моря покрыта песчанистым илом, ближе к берегу лежит илистый песок, а у берегов крупный песок, галька, ракушка, камень и скала.
Метеорологическая характеристика Охотского моря
Охотское море расположено в муссонной климатической зоне умеренных широт, но для его северной части свойственны и особенности климата арктических морей. Главными барическими образованиями над его акваторией являются Алеутский минимум, Северо-Тихоокеанский максимум, Сибирский антициклон (зимой), а также дальневосточная депрессия и охотоморский антициклон (летом). Они определяют условия циркуляции атмосферы и характер переноса воздушных масс, который часто нарушается глубокими циклонами (Информационные ресурсы..., 2007).
Зима здесь продолжительная и суровая, с частыми штормовыми ветрами и метелями. Лето прохладное, с большим количеством осадков и густыми туманами. Весна и осень короткие, холодные и облачные. Холодный период года длится здесь от 120—130 сут на юге и до 210—220 сут на севере моря. По своим климатическим условиям Охотское море является наиболее холодным из дальневосточных морей (Лоция Охотского..., 1998).
Все синоптические процессы над Охотским морем можно представить 12 типовыми ситуациями скорости ветра, обуславливающими направление и напряженность барического поля (Лоция Охотского..., 1998). Максимальные скорости ветра в северо-восточной и западной частях моря составляют 25-30 м/с, в центральной и восточной — 30-35 м/с (Информационные ресурсы..., 2007). На юге моря отмечаются усиления ветра до 35-40 м/с и более. Преобладающими на высотах являются северо-западный, западный и юго-западный ветры. Абсолютный минимум температуры на севере моря может достигать минус 36-51 С, а в отдельные периоды до минус 34-40С, на юге -до минус 16С (Гидрометеорология и гидрохимия..., 1998). Максимум температуры воздуха во все месяцы года положителен над всей акваторией моря, за исключением крайнего северо-запада. На юге моря температура воздуха может повышаться до плюс 12—14С, на севере до плюс 2—7С.
Гидрологическая характеристика Охотского моря
Водные массы Охотского моря слагаются из тихоокеанских вод, воды, поступающей из Японского моря, материкового стока и осадков (Гидрометеорология и гидрохимия..., 1998; и др.). В гидрологическом режиме моря наиболее существенное значение имеют воды, поступающие с Тихоокеанским течением. Это течение формирует восточную часть главной циклонической системы циркуляции вод моря. Выделяют следующие водные массы, формирующие вертикальную структуру Охотского моря: поверхностную, холодную промежуточную (подповерхностную), глубинную тихоокеанскую и придонную (Информационные ресурсы..., 2007; и др.). В периферийных районах моря выделяют также различные местные, сезонные разновидности и модификации водных масс.
Главной особенностью циркуляционной системы Охотского моря является общее циклоническое движение вод (против часовой стрелки) вдоль границ всего бассейна (Информационные ресурсы..., 2007). На фоне их общего круговорота прослеживают локальные области с антициклонической и циклонической циркуляцией и вихревые образования. К областям с устойчивой антициклонической циркуляцией относятся круговороты, расположенные над впадиной ТИНРО, к западу от южной оконечности Камчатки и в районе Курильской котловины. В теплый период года выделяют самостоятельные течения: Камчатское, Компенсационное, Пенжинское, Ямское, Северо-Охотское и Соя и противотечения Восточно-Сахалинское и Срединное. На рис. 2.2. показана обобщенная схема циркуляции вод Охотского моря, которая в деятельном слое претерпевает значительные изменения от сезона к сезону.
В Охотском море наблюдаются периодические приливные течения, которые в открытых районах имеют вращательный характер, а в прибрежных и проливах - реверсивный (Информационные ресурсы..., 2007). Приливные явления в Охотском море связаны с распространением приливной волны из Тихого океана. По характеру колебания уровня здесь проявляются все типы приливов: неправильные полусуточные и полусуточные, неправильные суточные и суточные. Выше анализа специализированной вывод о неоднородности гидрометеорологических условий Охотского моря. Их значительное различие в восточной, западной, северной и южной частях моря обусловило формирование разнообразных устойчивых климатических зон, водных масс, морских течений, гидрологического режима. Для понимания особенностей вод мористых районов западной Камчатки (Западно-Камчатская и Камчатско-Курильская рыбопромысловые подзоны) рассмотрим гидрометеорологические условия, протекающие здесь.
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 рассматриваются с позиции минимизации негативного влияния конкретных «площадок», к которым также можно отнести акватории морских портов. При оценке совокупного влияния источников загрязнения в границах «площадки» определяют количество расположенных на ней источников, режим их работы, концентрацию поллютантов в составе выбросов и сбросов.
Для судов ФРП, находящихся на значительном расстоянии от морского порта, определить режим работы крайне сложно, т. к. они в течение промысловых рейсов неоднократно меняют своё местоположение. При этом движение судна из одной точки в другую можно описать с помощью показателя интенсивности судоходства, который применим к промысловому участку, следовательно, и к определенной «площадке». Так, например, известно, что рыбохозяйственное районирование делит Охотское море на РПП (рис. 3.1). Поэтому в настоящее время возможно определить количество поллютантов, сбрасываемых в составе СС.
Определение расхода воды
В настоящее время для рыбозаводов и судов нет нормативов по использованию воды. При обработке гидробионтов на этих объектах используются аналогичные технологии, поэтому для расчета сброса стоков ВТП судов использовались нормативы, применяемые для разделочно-морозильных участков строящихся рыбозаводов по СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Эти данные представлены в табл. 3.2.
Установлено, что при наличии на судне разделочного конвейера на 14 рабочих мест расход воды на обработку рыбы составляет 73,35 м3/сут (табл. 3.2). Полученный расход является средним арифметическим и может быть применим для расчета сброса ВТП суммарного количества судов различного типа. Поэтому для определения расхода ВТП судна РПФ применяется норматив 73,35 м /сут.
До настоящего времени нет действующих нормативов по использованию воды на судах для хозяйственно-бытовых целей. Однако Ленинградским институтом водного транспорта установлено, что объемы среднесуточных накоплений СВ с учетом расхода воды, поступающей на хозяйственно-бытовые нужды, определяются по грузовому флоту как 200-250 л/чел, а состав этих стоков близок к городскому (Зубрилов и др., 1989). Поэтому понятия судовые СВ и ХБВ объединены автором под названием ХФС. Для определения среднесуточных накоплений ХФС применяется норматив 200-250 л/чел.
Анализ известной официальной информации в области накопления ЛВ на судах показал, что исследования в этом направлении проходили во второй половине XX века. В табл. 3.3 представлены объемы накопления ЛВ в машинных помещениях судов за сутки. Она составлена по отраслевому стандарту ОСТ 5.5064-83 «Суда морские. Предотвращение загрязнения моря нефтью. Технические требования».
Данные, показанные в табл. 3.3 и в настоящее время применимы для расчета объема сброса ЛВ в РПП. Такой вывод автора следует из того, что суда ФРП в основном 80-х гг. постройки. При этом необходимо учитывать, что вследствие их физической изношенности накопление ЛВ может происходить в больших объемах.
Суммарный расход воды для ЛВ, ХФС и ВТП судов определяется по формуле (3.5) при известном показателе интенсивности судоходства в РПП.
Определение интенсивности судоходства
Для определения интенсивности заходов судов ФРП в РПП использовались данные электронных таблиц ОСМ. Таблицы составляются Камчатским центром связи и мониторинга по форме № 2.8 «Диаграмма и анализ работы промысловых судов». В настоящее время эти сведения являются наиболее достоверным источником о передвижении судов ФРП (Отраслевая система..., 2010). Целью обработки данных ставилось определение РПП Охотского моря с максимальным показателем интенсивности судоходства в них за период 2003-2008 гг. Пороговым значением показателя установлено более 1500 судозаходов в год в одну РПП. В 2006 г. начаты исследования по выявлению РПП с максимальным показателем интенсивности судоходства в 2003—2005 гг., в результате которых установлены три подзоны, удовлетворяющие этому условию. Исследования за период 2006-2008 гг. продолжились по выявленным РПП с максимальным показателем интенсивности. В 2009 г. проводилась обработка имеющихся данных по разграничению показателя интенсивности судоходства по водоизмещению и типу судов, курсирующих в РПП. Вся информация обрабатывалась с участием автора в ФГУ «Камчат-техмордирекция» (КТМД).
Определение усредненной концентрации загрязняющих веществ За весь период существования морского рыбного промысла контроль показателей поллютантов на сбросе СС и государственный мониторинг в части режима использования судами морских акваторий не проводились. Это обусловлено удаленностью судов ФРП от мест базирования органов контроля отсутствием судовых лабораторий и нормативно-правовых актов, обязывающих организацию-судовладельца производить такие работы. Поэтому для определения химического состава ВТП судов проведены исследования химического состава сточных вод рыбозаводов.
Во внутренних морских водах схема обработки гидробионтов имеет несколько отличий от проводимой в море: а) сброс СС запрещен; б) после разделки гидробионтов с использованием морских вод их моют пресной водой. Поэтому обработку гидробионтов во внутренних морских водах производят на базе заводов, сброс сточных вод которых после очистки происходит в море. Показатели поллютантов таких стоков нормируются по ВЗВ, азоту аммонийному, нитритам, нитратам, хлоридам, сульфатам, фосфатам, сухому остатку, СПАВ и железу. Схему обработки гидробионтов на судах ФРП в море можно описать следующим образом: вода насосами забирается в районе места нахождения судна и подается в технологические помещения. Там происходит разделка, зачистка и мойка гидробионтов. Загрязненную воду, включающую измельченные отходы, сбрасывают с определенной интенсивностью в море на ходу судна и без очистки.
В 2006 г. обрабатывались результаты анализов шести проб сточных вод рыбозаводов. Их химический анализ проводили в лаборатории ФГУ «ЦЛАТИ по ДВФО» (ЦЛАТИ). Пробы отбирались на сбросе без очистки в б. Авачинская губа во время обработки на заводе сырца рыбы. Осенью 2007 г. проводился разовый отбор проб ВТП судна с целью определения их химического состава. Сброс этих загрязненных вод происходил незаконно и без очистки в акваторию бухты (рис. 3.3 и 3.4). Пробы отбирались с поверхностных горизонтов на четырех условных точках, расположенных в районе м. Сигнальный, по ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб». Точки отбора проб были расположены в месте сброса ВТП судна (проба № 1) и на расстоянии 150 м от места сброса (пробы № 2, 3). Фоновая проба (№ 4) отбиралась на расстоянии 250 м от места сброса ВТП. Химический анализ проб проводился в лаборатории КУГМС на наличие ВЗВ, азота аммонийного, нитритов, нитратов, фосфатов, фосфора по РД 52.10.243 - 92 «Руководство по химическому анализу морских вод».
Для определения концентраций поллютантов в составе судовых СВ и ХБВ рассмотрены принципы их удаления за борт по специальной литературе (Международная Конвенция..., 1995; и др.). Так, согласно МАРПОЛ 73/78 на сброс ХБВ в море ограничений не предусмотрено, а удаление с судна СВ сводится к следующим методам: а) накопление в сборных цистернах с последующей передачей на береговые приемные сооружения; б) обработка перед сбросом в установках для очистки и обеззараживания до следующих параметров: БПК5 - 50 мг/л; коли-индекс - 2500 шт/л; ВЗВ - 100+х, мг/л, где х — количество ВЗВ в промывочной воде, мг/л; в) накопление в сборных цистернах для последующего сброса без очистки, с определенной интенсивностью, за пределами 12-мильной зоны.
Последний метод удаления СВ является наиболее распространенным, при этом информация по их химическому составу отсутствует. Исследования, проведенные ранее (Косовский, 1982; Зубрилов и др., 1989) показывают, что для определения состава судовых ХФС можно использовать показатели поллютантов городских стоков. Поэтому в 2008 г. проводился камеральный выбор выпусков сточных вод, подведомственных МУП «Петропавловский водоканал» (Горводоканал) по следующим критериям: отсутствие на территории населенных пунктов совмещенной ливневой и хозяйственно-бытовой канализации; отсутствие специфических стоков промышленных предприятий; небольшой населенный пункт; сброс происходит без очистки. Были обработаны результаты анализов, предоставленных Горводоканалом, за 2 года по 6 выпускам сточных вод населенных пунктов, удовлетворяющих вышеперечисленные условия.
Результаты определения химического состава технологических, хозяйственно-фекальных, балластных, льяльных судовых сбросов
Проведенные исследования показали, что в биопродуктивных районах Охотского моря в холодное время года сконцентрировано большое количество судов ФРП. Как уже отмечено ранее, эти суда при определенных условиях осуществляют сброс стоков в поверхностные слои воды моря. При этом состав СС недостаточно изучен. Так, например, исследования современных авторов направлены на очистку ЛВ от НП с концентрацией на сбросе до 15 мг/л. Судовые СВ если и проходят очистку, то только от кишечной палочки и ВЗВ. По настоящее время ХБВ и ВТП судов рассматриваются с позиции не представляющих экологическую опасность для морских экосистем.
Однако известно, что для береговых предприятий и населенных пунктов природоохранным законодательством установлены нормы сброса загрязняющих веществ. Водопользователи контролируют поллютанты в составе подобных стоков на содержание в них ВЗВ, азота аммонийного, нитритов, нитратов, хлоридов, сульфатов, фосфатов, СПАВ и НП. Негативное воздействие этих поллютантов на экосистему моря рассмотрено в главе 1. Методика проведения исследований СС представлена в главе 3. Здесь показаны результаты изучения ВТП, ХФС, балластных и ЛВ судов.
Определение химического состава ВТП судов
В 2006 г. для определения химического состава ВТП судов изучены сточные воды технологических помещений рыбоперерабатывающих заводов. В колонке 6 табл. 4.5 показаны обработанные результаты анализов этих стоков. Видно, что усредненные показатели поллютантов в сточных водах рыбозаводов превышают ПДК (см. столбец 7) по азоту аммонийному (в 2 раза), нитритам (в 2 раза), фосфатам (в 16 раз), БПК5 (в 1,2 раза) и железу (в 24 раза).
В колонках 2-5 табл. 4.5 показаны результаты анализов ВТП судна, проведенных в 2007 г., в лаборатории КУГМС. Здесь проба № 1 — в месте сброса ВТП, пробы № 2, 3 в районе 150 м от места сброса ВТП, проба № 4 — фоновая (см. также рис. 3.3 и 3.4). Сброс ВТП судна содержал отходы разделки рыбы и происходил без очистки в акваторию б. Авачинская губа. На морской поверхности были видны остатки от рыбы сырца (головы, жабры, слизь, отбракованные тушки и т. д.). При визуальном и органолептическом исследовании установлено, что пробы № 1, 2, 3 представляют сильно загрязненные воды с включением жира, взвесей и белковых коагулянтов. Пробы имели явно выраженный гнилостный запах сточных вод и разложившихся рыбных отходов. При анализе пробы подвергались многократному разбавлению и фильтрации.
Из табл. 4.5 также видно, что концентрации поллютантов в пробе № 1 превышают фоновые показатели вод бухты по ВЗВ в 12,6 раза, по азоту аммонийному - в 3,2, по нитритам - в 38 800, по нитратам — в 3,9, по фосфатам - в 92,5 и по фосфору — в 47,9 раза. В табл. 4.6 показаны концентрации поллютантов в сбросе ВТП судна, составленные по табл. 4.5.
Сравнительный анализ данных табл. 4.5 и 4.6 показал, что концентрации поллютантов, содержащихся в ВТП судов, в несколько раз превышают концентрации загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах рыбозаводов, и в несколько десятков раз - ПДК, установленные для морских вод, имеющих рыбохозяйственную категорию.
Определение химического состава ХФС вод судов
В табл. 4.7 представлены обработанные по формуле (3.6) результаты анализов сточных вод за 2 года по 6 выпускам сточных вод населенных пунктов. Эти показатели характеризуют среднее арифметическое число между концентрацией определяемых поллютантов, содержащихся в серии простых проб в известный промежуток времени.
Необходимо отметить, что при обработке и анализе предоставленных данных установлено, что значения БПК5 и ВЗВ, содержащихся в сточных водах поселков, аналогичны данным, полученным в 1984 г. В.И. Косовским с соавторами. Это подтверждает возможность применения показателей загрязняющих веществ хозяйственно-фекальных вод поселков для определения возможного химического состава ХФС вод судов.
Определение химического состава балластных вод
В табл. 4.8 показано количество балластных танков и балласта в них у судна типа т/х «Капитан Артюх». В табл. 4.9 представлены результаты анализов проб балластных вод. Здесь проба № 2 - вода из форпика, пробы № 3,4 — вода из балластного танка № 7 правого и левого борта соответственно. Проба № 1 -фоновая, отобрана в районе причала № 1 ОАО «ІЖМТП» в б. Авачинская губа.
Из табл. 4.9 видно, что фоновые показатели морских вод по НП в районе отбора проб, в среднем в 2 раза выше концентрации НП в балластных танках. Было также установлено, что вода в балластных танках соответствовала качеству морских вод в районе загрузки балласта, но превышала ПДК по НП (0,05 мг/л) в среднем в 10,3 раза.
Данные табл. 4.9 подтверждают исследования, проведенные А. Ю. Звягинцевым с соавторами (2009), и других коллег о пригодности вод, содержащихся в балластных танках судов, для возможности выживания и переселения в них зоо- и фитопланктонных форм. Это также указывает на возможность биоинвазии рыбопромысловых районов и прикамчатских вод.
Определение химического состава льяльных вод
Судовые ЛВ состоят из смеси отработанных НП и воды, поэтому за весь период эксплуатации морского транспортного флота к ним относились как нефтесодержащим. Однако известно, что компонентный состав ЛВ имеет сложную структуру, так например, еще В. И. Косовским (1982) отмечено, что в ЛВ могут содержаться ПАВ, ионы металлов, которые могут способствовать образованию эмульсии «НП в воде» и придавать ей устойчивость. В настоящее время сброс ЛВ нормируется по НП, остальные поллютанты, содержащиеся в них, не рассматриваются. Однако известно, что при механической очистке невозможно избавиться от эмульсии и от различных форм химических соединений. Поэтому суда морского промысла, как показывают наблюдения, даже в отсутствие аварий является источником хронического загрязнения водной среды, что усугубляется нередкими случаями сброса ЛВ за борт судна без очистки. Учитывая эти обстоятельства, физико-химические характеристики ЛВ были выбраны для изучения.
Тихоокеанская мидия (Mytilus trossulns) как показатель загрязнения районов бункеровки судов нефтепродуктами
На побережье Камчатки Mytilus trossulus обитает на твердом естественном и антропогенном субстратах. Созревание гонад у этого вида начинается в конце октября и длится до конца июня (Буяновский, 1990; и др.). В июле с прогревом воды до 11—12С происходит массовый синхронный вымет гамет. Половое созревание мидий наступает на первом году жизни, когда длина ее раковины достигает около 10 мм. После нереста личинки мидии появляются в планктоне и оседают на свободный от взрослых особей субстрат. Через месяц после метаморфоза осевшая молодь начинает покидать первичные убежища и перемещаться на участки, занятые взрослыми мидиями, меняя, таким образом, размерную и возрастную структуру поселений. Темпы роста мидий варьируются в зависимости от условий обитания моллюсков. Максимальная продолжительность их жизни на побережье Камчатки до сих пор не известна, однако в б. Авачинская губа доля особей старше 5 лет обычно не превышает 1%.
В ходе проведенных исследований изучены размерно-массовые характеристики Mytilus trossulus в местах бункеровки НП судов, на акватории б. Авачинская губа, и в районах возможного негативного воздействия их стоков. Ниже представлены результаты изучения мидий и описание их морфофизиологического состояния в каждом из районов исследования, а также перечислены сопровождающие их виды гидробионтов.
Так, характерными особенностями мидии, собранной у причалов в районе м. Санникова, были мягкая раковина, которая легко ломалась в руках даже при небольшом нажатии, серый цвет тканей и органов, а также их чрезвычайная обводненность. Друзы моллюсков, сцепленные биссусными нитями, были достаточно рыхлыми, имели разный количественный состав и обильно присыпаны илом и детритом. На рис. 5.6 показан сбор мидий водолазом для проведения их биологического и химического анализов.
В друзах мидий, собранных в этом районе, обнаружены полихеты, олигохеты, а также молодь балянусов. Размерная структура моллюсков, составляющих разные друзы, однообразна. Значения размерно-массовых показателей мидии, собранной у причалов в районе м. Санникова представлены в табл. 5.4. Видно, что средние показатели длины и массы самых крупных особей составляли 50 мм и 10,64 г соответственно, при этом 54,1% приходилось на массу внутренних тканей мидии.
Друзы моллюсков, собранных в б. Раковая, у причалов ТЭЦ-1, представлены разноразмерными особями. Общее количество крупных экземпляров, как видно из табл. 5.5, достаточно высоко. Раковины этих мидий твердые, а их внутренние ткани розовато-желтого цвета обводнены меньше, чем, например, у мидии из района м. Санникова. Основную массу пробы составляли живые особи. Среди пустых створок мидий попадались обломки домиков балянусов. Только в этом районе обнаружены мидии, обросшие мшанками.
Сравнительный анализ результатов размерно-массовых показателей мидии, встречающейся у м. Санникова и в б. Раковая, проведенный по размерной группе 40-35 мм, представленной в табл. 5.4 и 5.5, показал, что физиологическое состояние мидий этих районов различно. В первом случае соотношение массы внутренних органов к общему весу составляет 54%, а во втором - 65%. Это свидетельствует о том, что развитие внутренних органов у мидии из района б. Раковая протекает успешней, чем из м. Санникова.
Mytilus trossulus, собранная на причалах и камнях в б. Ильичёва, формировала смешанные поселения с усоногими раками, в основном с представителями рода Balanus. Домики балянусов, как и раковины моллюсков, были крупными и жесткими, среди них обнаружено много мертвых особей. В этом районе происходил процесс вытеснения из донного сообщества усоногих раков мидиями.
В б. Раковая, у причальных сооружений «ПСРВ», мидия встречается на антропогенных субстратах, бетонном и металлическом (рис. 5.7). Пробы мидий, собранные в этом районе, содержали крупные особи размером более 40 мм, в количестве менее 1%. Все мидии имели жесткие раковины, толщина которых изменялась от 420 мкм у самых крупных особей размером 35-40 мм до 152 мкм у особей длиной 10-15 мм. Они были покрыты нефтяной пленкой. В пробах присутствовал сильный сероводородный запах, в них содержались живые мидии и усоногие раки, а также их остатки, составляющие 40-50% от общего количества гидробионтов.
Очень обводненные внутренние органы мидий достигали массы 4,45 г у особей размером более 40 мм и 0,15 г у особей длиной 10-15 мм. В табл. 5.6 представлены результаты изучения проб мидий, отобранных в районе причалов «ПСРВ» в б. Раковая. Видно, что отношение массы створок моллюсков к массе их тела, в размерной группе 40-35 мм, составляло 58 : 52%, а в размерной группе 10-15 мм - 38,5 :61,5%. Такое соотношение величин между разными возрастными группами мидий свидетельствует о снижении темпов возрастного развития внутренних органов по сравнению с темпами развития раковин. Возможно, это является адаптивной реакцией на загрязнение среды обитания в данном районе.
Двустворчатые моллюски, собранные в районе б. Бабья, имели небольшие размеры, очень тонкую, мягкую и эластичную раковину, водянистые внутренние покровы. Друзы этих мидий рыхлые и немногочисленные. В пробе присутствовало большое количество, более 50% от общей массы, мертвых мидий. В качестве сопутствующего ей вида встречался балянус, который прикреплялся к раковинам и биссусным нитям моллюска, а также один домик к другому. Следует отметить, что форма домиков балянусов была нетипичной: очень тонкой, хрупкой, аномально длинной и узкой. Длина домиков в среднем достигала 4 см при поперечнике не более 1,5 см. Их цвет был с разными оттенками серого. Проба издавала сильный запах гниения органического вещества. Размерно-массовые показатели мидии, собранной у причалов в б. Бабья, приведены в табл. 5.7.
Из данных, представленных в табл. 5.7, видно, что общая масса моллюсков в размерной группе больше 40 мм составляет лишь 2,53 г. Это меньше в 4,2, и 3,2 раза, чем у мидии из м. Санникова и б. Раковая. Сравнение величин соотношений средней массы внутренних тканей к усредненной массе створок моллюсков показывает, что в б. Бабья эта величина составляет 65%, что на 5,3% больше, чем у причалов «ПСРВ» и на 11%, чем у причала на м. Санникова. На основе этих данных можно предположить, что адаптационной стратегией мидии в б. Бабья является формирование ее внутренних тканей, возможно генеративных, за счет деградации раковины.
В районе причалов «КНП» в б. Сероглазка поселения мидии встречались только на вертикальных поверхностях антропогенного субстрата и в верхней сублиторальной зоне шельфа. Их особенностью являлось отсутствие в друзах крупных экземпляров и доминирование размерных групп 20—25 и 15-20 мм, что показано на рис. 5.8. В друзах этих мидий соотношение полных и пустых раковин составляло 85 : 15, без учета раковин длиной менее 3 мм.
