CONSEQUENCES OF SURFACE AND WASTEWATER POLLUTION BY OIL AND PETROCHEMICALS

На сегодняшний день нефть и продукты ее переработки являются одним из наиболее востребованных человеческим обществом и промышленностью видов сырья и продукции. С развитием промышленности и ростом численности населения объемы потребления с каждым годом только возрастают. В то же время добыча и переработка нефти, а также использование нефти и нефтепродуктов неизбежно связаны с загрязнением окружающей среды в результате утечек, со сточными водами, при несанкционированных сбросах и в результате аварий [1], [2].

В результате эти вещества являются одними из основных загрязнителей водных экосистем и нагрузка на окружающую среду, в первую очередь гидросферу и животных, активно взаимодействующих с водной средой, постоянно возрастает.

Целью данной работы является рассмотрение воздействия нефти и нефтепродуктов на водные системы и живые организмы в результате загрязнения поверхностных и сточных вод, обобщение и анализ информации по данному вопросу.

При сливе нефти в воду за короткий период времени большие участки ее поверхности оказываются покрыты слоем различной толщины. Низкие температуры снижают скорость растекания нефти, поэтому в теплое время года масштабы растекания нефти повышаются.

В то же время под действием солнечного света происходят процессы окисления нефти, которые интенсивней протекают в тонких пленках нефти и нефтяных эмульсиях. Высокое содержание металлов в нефти ускоряет ее окисление, а повышенное содержание серы, наоборот, замедляет. Водные течения способствуют перемешиванию нефти с водой с образованием растворимой нефтеводяной эмульсии, содержащей более 80% воды, или нерастворимой водонефтяной эмульсии, содержащей 10-80 % воды. Водонефтяную эмульсию на 50-80 % состоящую из воды называют «шоколадным муссом» из-за ее похожего на шоколад цвета, плотной и вязкой консистенции. Такой «мусс» из-за высокой вязкости очень медленной растекается и может оставаться в неизмененном виде на поверхности воды или на береговой линии на протяжении не одного месяца [3], [4].

В то же время в процессе растекания, движения, образования эмульсий и растворения нефти ее микрочастицы коагулируются, прилипают к другим находящимся в воде частицам и выпадают вместе с тяжелыми фракциями нефти в осадок, в то время как легкие фракции обычно остаются на поверхности или небольшой глубине.

Молекулы и микрочастицы нефти и нефтепродуктов, находящиеся в воде, неизбежно вступают в контакт с гидробионтами. Большинство микроорганизмов в толще воды и в донных отложениях в результате своей жизнедеятельности способствуют изменению состава 40-80 % сырой нефти на меньшие и простые по составу углеводороды и другие соединения. При этом в зависимости от количества и типа нефти численность и скорость размножения для более стойких микроорганизмов повышаются, а для других могут замедлиться, хотя некоторые виды колоний могут приспособиться к питанию нефтью [3]. Эффективность микробиологического разложения зависит от температуры, pH, солесодержания, наличия питательных веществ и растворенного кислорода. Таким образом, в неблагоприятных для микробов условиях состав нефти остается практически неизменным.

Многие гидробионты и живые организмы, так или иначе контактирующие с водоемами, участвуют в процессах миграции нефти в водной среде. Фильтрующий планктон и двустворчатые моллюски поглощают частицы нефти и, не имея возможности ее переварить, становятся ее переносчиками и аккумуляторами. Рыбы, млекопитающие, птицы, ракообразные и большинство червеобразных способны переварить некоторую долю нефти, которую они получают в процессах питания и дыхания.

Птицы поглощают нефть при чистке перьев, употреблении загрязненных воды и пищи, дыхании загрязненным воздухом. В результате у них нарушается перьевой покров и спутываются перья, что может стать причиной гибели от переохлаждения, нарушает способность летать и двигаться, у птиц возникает раздражение глаз, и нарушается пищеварение. Кроме того, впоследствии нефть загрязняет птичьи яйца и гнезда, что может вызвать гибель птенцов, в т.ч. в период инкубации. Наиболее уязвимы к разливам нефти птицы, которые немалую часть времени проводят на поверхности воды [5], [6].

О влиянии нефти на млекопитающих, особенно не морских, известно существенно меньше. Морские животные, обладающие меховым покровом, такие как выдры, тюлени, белые медведи и др., часто погибают от разливов нефти из-за того, что загрязненный мех спутывается и теряет способность удерживать тепло, начинает пропускать воду [3], [6]. Нефть оказывает влияние и на жировой слой взрослых сивучей, тюленей и китообразных, повышая расход тепла [6]. Вместе с тем нефть раздражает кожу и глаза, препятствует способности морских млекопитающих к плаванию. Также известно, что кожа тюленей и белых медведей может впитывать нефть, а тюлени и китообразные способные переваривать нефть при попадании ее в организм [7]. В то же время нефть при попадании в организм млекопитающих может вызвать желудочно-кишечные кровотечения, почечную недостаточность, отравление печени и нарушить кровяное давление, а нефтяные пары становятся причиной проблем с органами дыхания.

Очень мало задокументированных фактов влияния разливов нефти на немлекопитающих. Известно о гибели большого количества ондатр при разливе топливного мазута из бункера на реке Святого Лоренса, гибели огромных сумчатых крыс в Калифорнии, гибели бобров и ондатр от разлива авиационного керосина на реке Вирджиния. В лабораторных условиях погибли крысы, которые проплыли по загрязненной нефтью воде. Также известно об ухудшении аппетита и снижении двигательной активности с разной продолжительностью для разных видов и в разные периоды жизненного цикла [8].

Еще меньше фактов о влиянии нефтяного загрязнения на рептилий и земноводных. Есть факты о поедании пластмассовых предметов и нефти морскими черепахами. Зародыши черепах погибают или ненормально развиваются, если яйца были в покрытом нефтью песке. Разлив нефти мог быть причиной гибели черепах у побережья Флориды и в Мексиканском заливе [3].

Рыбы также подвергаются воздействию нефти в процессах своей жизнедеятельности. Нефть серьезным образом влияет на сердце, меняет дыхание, увеличивает печень, замедляет рост, разрушает плавники, приводит к различным биологическим и клеточным изменениям, влияет на поведение рыб. При этом на разные виды рыб нефть оказывает разнообразное токсическое влияние и для них летальными или существенными являются разные концентрации нефти в воде. Например, содержание даже 0,5∙10-6 нефти в виде вызывает гибель форели. Наиболее подвержены воздействию нефти икра, личинки и молодь.

Иммобильность растений делает их особенно подверженными воздействию нефти при ее разливах. Нефть вызывает гибель мангровых деревьев, морской травы и водорослей, становится причиной увеличения или уменьшения биомассы и активности к фотосинтезу колоний фитопланктона, изменяет микробиологию колоний. После воздействия нефти для восстановления растениям потребуется от нескольких недель до 5 лет. При механической очистке восстановительный период повышается на 25-50 %, а на восстановление мангрового леса потребуется 10-15 лет. При этом в водоемах с большим объемом восстановление происходит быстрее [9].

Нефть, поступая в организм человека с загрязненными водой, воздухом и пищей, оказывает на него пагубное и существенное воздействие. В результате отравления возникают головные боли и головокружения, повышается утомляемость, появляются желудочные спазмы, возникает рассеянность, нарушаются сердечные ритмы и работа органов чувств: зрения, слуха и обоняния. При легких отравлениях и своевременном лечении, а также при воздействии высокосернистых веществ, излечение возможно, однако при тяжелых формах организм полностью не восстанавливается. Происходят изменения в составе крови, повышается количество гормонов щитовидной железы, нарушается работа центральной нервной системы. Подобные симптомы типичны для работников нефтяной отрасли и людей, живущих поблизости от очагов нефтяных загрязнений [10].

Из представленной информации следует, что масштабы загрязнения водных экосистем нефтью и нефтепродуктами велики и эта проблема является на сегодняшний день чрезвычайно актуальной. В результате загрязнения водных и других экосистем происходит истощение природных ресурсов, уменьшение видового биоразнообразия, сокращение ареалов обитания и ухудшение качества жизни людей. Для снижения этих последствий возникает необходимость материальных затрат на предотвращение и уменьшение загрязнений и снижение концентрации канцерогенов, на восстановление экосистем и объектов, компенсации на лечение людей и другие мероприятия, связанные с восстановлением качества природных ресурсов.