Влияние нефти и нефтепродуктов на гидробионты. Влияние нефти на водные организмы


Влияние нефтяных загрязнений - MicroArticles

Нефть — самый интенсивный загрязнитель вод: 100 г нефтепродуктов загрязняют 8 тыс. л воды настолько сильно, что она становится непригодной для жизни гидробионтов и хозяйственного потребления. Нефтяная пленка затрудняет и даже прекращает обогащение воды кислородом. Пути разложения нефтепродуктов в водоемах изучены слабо. Известно, что их растворимость невелика, распад нефти происходит медленно, особенно при низких температурах. Для этого процесса нужен кислород: полное окисление нефти заканчивается в аэробных условиях не ранее чем через 100— 150 дней, а в анаэробных — еще позже.

Для разложения нефти необходимы соответствующие микроорганизмы: скорость ее разложения зависит от количества и вида бактерий, доступности кислорода и температуры. Окисление нефти в холодной воде происходит очень медленно. Для полного окисления 1 л нефти требуется кислород, содержащийся в 400 тыс. л воды. Это при его нормальной летней концентрации в речной воде — 7—8 мг/л. Зимой подо льдом кислорода очень мало — менее 4 мг/л. В этих условиях 1 л нефти приводит в негодность около 1 млн. л воды.

Оставшаяся в воде и осевшая на дно нефть в течение длительного времени отравляет водные экосистемы. Кроме того, она обладает особенностью захватывать и концентрировать другие загрязнения: тяжелые металлы, пестициды. Чем больше площадь разлива, тем сильнее возрастает вероятность аномальных реакций, так как вещества, растворимые в нефти, начинают участвовать во многих химических процессах. При образовании нефтяной пленки происходит концентрирование металлов, и начинаются реакции между металлами и органическими соединениями.

Еще в начале века был определен основной ядовитый для гидробионтов компонент нефти — «нефтяной яд»: предельные углеводороды, имеющие состав С5Н12 — C8h28, летучие кислоты и фенолы, органические основания и нафтеновые кислоты. В естественных условиях количество последних возрастает под влиянием солнечного света и кислорода воздуха.

Многочисленными исследованиями доказано, что токсичны сырая нефть различных месторождений, рафинированная (топливная) и диспергированная нефть, соляр, бензин, риформинг-бензин, керосин, легкое и тяжелое дизельное топливо, хлороформный битумоид, толуол, ксилол, фенол, анилин, нафталин, циклогексан, нефтеносные сланцы и пр. Нефтяные углеводороды являются нормируемым показателем состояния природных вод, который должен характеризовать степень антропогенного влияния. ПДК нефтепродуктов в воде — 0,05 мг/дм куб. для водоемов рыбохозяйственного назначения и 0,3 мг/ дм куб. для водоемов хозяйственно-бытового пользования.

При изучении вредного воздействия нефтяных загрязнений на живые организмы различных водоемов одной из важнейших проблем продолжают оставаться возможные последствия потребления человеком в пищу рыб и других гидробионтов, в организмах которых накапливаются наиболее опасные полициклические ароматические углеводороды, обладающие канцерогенными свойствами.

Всестороннему изучению различных аспектов влияния нефтяных загрязнений воды на жизнедеятельность флоры и фауны посвящены многочисленные исследования. Хотя и ограниченно, но имеются сведения об изменениях под влиянием нефтяного загрязнения белков, нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Такие данные необходимы для оценки действия токсиканта на наследственные признаки, для изучения физиологических и биохимических механизмов интоксикации и т.п. Нефть не является специфическим токсикантом, поражающим какую-либо одну систему, а вызывает несогласованные изменения в содержании упомянутых выше веществ. Степень интоксикации водных животных и растений углеводородами нефти зависит от концентрации и продолжительности воздействия вещества, температуры среды, сезона, освещенности и пр., а также пола, возраста и размера организмов.

Водным организмам присущи не только поглощение и бионакопление углеводородов нефти, но и их выведение. В настоящее время можно привести следующую классификацию специфического биологического действия нефти:

  • прямая летальная токсичность: действие углеводородов на клеточные и субклеточные процессы, и особенно на мембранную активность, вызывает гибель организма;
  • сублетальное нарушение физиологической активности и поведенческих реакций: эффект связан с воздействием на физиологические процессы в клетках, но не приводит к немедленной смерти; в этом случае причиной гибели могут быть ненормальные реакции, главным образом связанные с нарушением питания и размножения;
  • прямое воздействие вследствие обволакивания тела животных нефтью;
  • включение углеводородов в ткани животного, что может вызвать, во-первых, изменение вкусовых качеств и снижение товарной ценности рыбы и прочих аквапродуктов, во-вторых, аккумуляцию полициклических ароматических углеводородов и передачу их по пищевой цепи;
  • влияние на среду обитания и в результате изменение видового состава биоценоза.

Материал и методика исследования

Daphnia является одним из стандартных объектов водной токсикологии.

В наших экспериментах мы использовали культуру Daphnia longispina, отловленную из природных водоемов города Сургута и культивируемую в аквариумах СЮН. Оптимальная температура для культивирования дафний оставляет 17-21 °С, освещенность - 10-12 ч в сутки. Для освещения лучше использовать люминесцентные лампы - они дают меньше тепла.

Кормят дафний обычно зелеными протококковыми водорослями: хлореллой, сценедесмусом и др. Концентрация водорослей в среде должна составлять не менее DO-500 тыс. клеток/мл. Можно кормить дафний пекарскими дрожжами: 2 мл 1%-ного раствора на 1 л среды. И водоросли, и дрожжи оседают на дно склянок, где становятся малодоступны для рачков. Поэтому необходимо либо регулярно перемешивать среду, либо увеличивать частоту кормления, либо, наконец, увеличить дозу корма - некоторые специалисты советуют вносить водоросли до концентрации 25-35 млн клеток/мл. Дафнии, испытывающие нехватку пищи, начинают «кувыркаться» через голову.

При соблюдении вышеуказанных условий дафнии в культуре будут активно размножаться (партеногенетически), их численность будет быстро расти. Следует своевременно отсаживать молодь, чтобы не возникло перенаселение, при котором может начаться массовая гибель рачков.

Кроме Daphnia longispina в качестве «подопытного» организма в наших экспериментах будет использоваться также одноклеточная зеленая водоросль Chlorella vulgaris. Выбор этого объекта обусловлен тем, что данная водоросль быстро размножается и легко культивируется на искусственных питательных средах. Кроме того, она широко распространена в природе и хорошо изучена учеными. Среди многих из возможных питательных сред взята минеральная среда Тамия следующего состава: KNO3 – 5.0; MgSO4 x 7h3O – 2.5; Kh3PO4 – 1.25, сульфат железа или FeSO4 – 0.003 г\л. В готовую среду вносится раствор микроэлементов Арнона (2 мл\л среды).

Наращивание культуры водоросли производится в специально разработанном для этих целей культиваторе КВ – 04. В приборе предусмотрено выращивание в двух отдельных стаканах емкостью 150 мл., одновременно двух культур водоросли. Для обеспечения их углекислым газом, за счет растворения содержащегося CO2, обе суспензии перемешиваются магнитными мешалками, смонтированными в обеих отсеках культиватора. Мешалки, состоящие из четырех электромагнитов, питаемых переменным электрическим током и постоянного магнита, отпускаемого в стакан, запускаются кнопкой каждый раз после установки культуры в прибор. Облегчить запуск мешалок можно путем поворота стаканов вокруг своей оси.

Лабораторные токсикологические эксперименты с использованием дафний.

Для оценки токсичности различных веществ, а также сточных и загрязненных природных вод применяют экспресс-методы (острые опыты) длительностью 24-72 ч; длительные (хронические) исследования (от 2 недель до нескольких месяцев) и эксперименты на ряде поколений.

В острых опытах, как правило, оценивают только выживаемость дафний, иногда - изменения поведения, цвета тела, скорости сокращений сердца и ряд других физиологических показателей.

В хронических опытах помимо выживаемости оценивают изменения скорости роста и ряда показателей размножения: плодовитости, количества яиц в кладке, длительности промежутков между откладыванием порций яиц в выводковую камеру.

В опытах на ряде поколений рачков исходное поколение содержат в условиях эксперимента до появления у них потомства. Молодь (первое поколение} отсаживают в другой сосуд и содержат в тех же условиях, что и их родителей, до появления у них потомства. Это потомство (второе поколение) также отсаживают и т.д. В зависимости от целей эксперимента опыт ведут на двух-трех и более поколениях. Действие токсиканта оценивают по таким же показателям, как и в хроническом опыте. С помощью эксперимента на ряде поколений можно весьма полно и достоверно оценить токсическое действие того или иного вещества.

Дафнии для токсикологических экспериментов должны быть генетически однородными. Проверять генотипы всех особей, конечно, невозможно, однако делается допущение, что при партеногенетическом размножении потомство одной самки должно быть с одинаковыми генотипами. Мутационными процессами, которые могут иметь место, при этом пренебрегают.

Для получения такого генетически однородного потомства берут одну самку, помещают ее в сосуд со средой и обильно кормят. При соблюдении оптимальных условий (температура и т.п.) уже через 5-6 поколений численность рачков будет достаточной для проведения эксперимента.

Эксперименты необходимо проводить в нескольких повторностях, т.е. действие токсиканта в каждой из исследуемых его концентраций надо испытывать на нескольких особях, или когортах. Количество повторностей - не менее трех для каждого варианта опыта, в том числе и для контрольного варианта (с чистой средой - без токсиканта).

Среду для содержания дафний готовят так: в склянки наливают отстоянную водопроводную воду (на 3/4 объема склянки, при этом на одну особь должно приходиться не менее 50 мл), вносят корм (хлореллу, дрожжи и т.д.) и добавляют такое количество токсиканта, чтобы в склянке получалась исследуемая его концентрация. Количество токсиканта рассчитывают заранее, расчет ведут по действующему веществу.

Следует помнить, что токсичность разбавленных растворов многих веществ при хранении уменьшается, поэтому лучше приготовить концентрированный раствор и разбавлять его непосредственно при приготовлении среды.

Важная проблема водной токсикологии - изменение концентрации токсикантов в склянках в процессе проведения опыта. Это происходит в результате осаждения токсиканта на стенки и дно склянок, адсорбции его на частицах корма и т.д. Если опыт проводят в стаканах или склянках, следует менять среду. Проще всего это делать во время контроля за состоянием рачков, который проводят раз в сутки. При этом дафний отлавливают из стакана, проводят необходимые процедуры (измерение длины тела и т.д.) и пересаживают в свежеприготовленную среду. Другой способ - создание проточных систем, в которых происходит непрерывное обновление среды.

Оценка степени воздействия токсикантов на дафний

В острых опытах основным показателем токсичности среды является выживаемость рачков. За выживаемостью дафний, наблюдают непрерывно в течение первого часа воздействия вещества, через каждые 15 мин в продолжение 2-го часа, затем ежечасно до конца первого дня наблюдений, а в последующие сутки - 2-3 раза в день.

В качестве показателя гибели рачков используется неподвижность (иммобилизация) - дафнии лежат на дне стакана, либо висят у поверхности воды, плавательные движения антенн отсутствуют и не возобновляются струей воды или при покачивании стакана. Но у дафний еще может сохраняться сокращение сердца, дрожание глаза, слабое конвульсивное подергивание антенн, торакальных ног, постабдомена. Обычно долго сохраняется перистальтика кишечника (даже у разлагающихся рачков).

Иммобилизованных рачков целесообразно просмотреть под бинокуляром для выявления симптомов гибели и определения типа действия вещества. Данные о времени гибели организмов вносятся в таблицу протокола опыта.

В качестве дополнительных показателей в остром опыте необходимо учитывать: изменение окраски тела, кишечника, жирового тела, состояние гонад, степень наполнения кишечника пищей, а также поведенческие реакции. Особенно важно отмечать ситуации тетанического сокращения мышц туловища, выдавливание из выводковой камеры яиц и зародышей и судорожное опорожнение кишечника.

Степень токсичности изучаемых вод определяется ее снижением по мере разбавления чистой водой. Если токсичность изучаемой воды не проявляется в острых опытах или она снимается при разбавлении 1: 10, то говорят о слабой степени ее токсичности. Снижение токсичности исследуемой воды при разбавлении ее более, чем в 10 раз - средняя степень токсичности; если токсичность снижается только при разбавлении более, чем в 100 раз, то эта изучаемая вода обладает высокой степенью токсичности.

www.microarticles.ru

Влияние нефти на водные организмы

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение лицей №1

«Шаг в будущее. Юниор»

Влияние нефти на водные организмы.

Выполнил проект: Краснов Андрей Петрович

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

лицей №1,ученик 2 а класса

Руководитель: Лаврова Наталья Алексеевна

Учитель начальных классов

Россия. Ханты-мансийский автономный округ – Югра.

г. Сургут.

Содержание

  1. Введение…………………………………………………………..……с. 3
  2. Нефть – «чёрное золото»………………………………………...…….с.5
  3. Происхождение и местонахождение нефти……………………..……с.5
  4. Россия – нефтяная страна……………………………………………...с.7
  5. Что такое нефть?......................................................................................с.8
  6. Крупнейшие нефтяные катастрофы…………………………….……..с.9
  7. Экологические последствия нефтяных катастроф…………………...с.12
  8. Практическая часть…………………………………………………….с.16
- Исследование физических свойств нефти…………………………..с.16

- Исследование влияния нефтяной плёнки на водоплавающих птиц.с.18

9. Заключение………………………………………………………………с.22

10. Используемая литература……………………………………………....с.24

11. Приложение (строение перьев птицы)………………………………...с.25

Введение

Здравствуйте, Уважаемые учителя и ученики. Меня зовут Андрей. В повседневной жизни мы часто слышим слова нефть, нефтегазоперерабатывающий завод, нефтяники. Моя мама, мои дедушка и прадедушка работали на заводе. Я думаю, что у многих моих сверстников также родители или родственники, так или иначе связаны с этой отраслью. Я прав? Ещё говорят что, наш город Сургут – нефтяной город. Что это значит? И вообще, что такое нефть? Откуда она взялась? Какая польза от неё? И всегда ли она приносит только пользу? А может быть она вообще опасна? Влияет ли она как то на живые организмы? И если да, то как?

Ответы на все эти вопросы я находил в различных информационных источниках, в том числе и средствах массовой информации. Результатом этих исследований стала эта работа, которая, я надеюсь, вызовет у вас интерес.

Цели моего исследования:

  1. Изучить физические свойства нефти.
  2. Узнать из источников СМИ о нефтяных катастрофах и их последствиях на нашей планете.
Итак, задачи моего исследования:
  1. Изучить первоисточники, раскрывающие нам объяснения данного вещества.
  2. Узнать с помощью интернет ресурсов, как же добывают эту маслянистую жидкость, столь полезную для нашего мира.
  3. Найти данные о нефтяных катастрофах, с целью использования их в качестве доказательства о нарушениях экологической обстановки на нашей планете.
  4. Провести исследовательскую работу по изучению физических свойств нефти и как она влияет на рыб, птиц и водоросли. Сделать соответствующие выводы.
Гипотеза исследования: Если Мы будем знать, что происходит в результате загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, и как нефть влияет на живые организмы, то Мы сможем предотвратить катастрофы и разработать механизм защиты организмов от загрязнения нефтью.

Нефть – «чёрное золото»

Нефть известна человеку с древнейших времён. Люди уже давно обратили внимание на чёрную жидкость, сочившуюся из-под земли. В нефтеносных местах они рыли неглубокие ямы, в которых накапливалась нефть. Потом её оттуда вычёрпывали и продавали. Древние египтяне собирали нефть с поверхности воды и использовали её в строительстве домов, чтобы защитить свои жилища от влаги. Также использовали для освещения домов и добавляли её в мази для бальзамирования мумий.

Во времена древнего Вавилона на Ближнем Востоке велась довольно интенсивная торговля этим веществом. Некоторые города уже тогда буквально вырастали на торговле нефтью. Одно из семи чудес света, знаменитые Висячие сады Вавилона, также не обошлись без использования нефти в качестве герметизирующего материала.

Не везде нефть собирали только с поверхности. 2000 лет назад китайский император приказал копать землю, чтобы найти соль (добывали солёную воду, из которой при выпаривании получали соль). Когда бамбуковые трубы с металлическими наконечниками погрузились в почву на несколько десятков метров, вверх неожиданно ударил фонтан чёрной горючей жидкости и облил с головы до ног «бурильщиков». Китайцы стали с её помощью освещать дома, а попутный газ поджигали для выпаривания воды и извлечения соли.

Как видно из вышесказанного нефть применялась очень ограниченно в качестве горючего материала, лечебного средства при кожных болезнях, в качестве герметизирующего средства при строительстве и в военных целях.

Только относительно недавно – в конце XIX века – стали ясны удивительные возможности этой жидкости. Сначала её использовали как смазочный материал, а затем и как топливо.

В настоящее время представить современный мир без нефти невозможно, её справедливо называют «чёрным золотом». На топливе, полученном от перегонки нефти, работают автомобили, самолёты, корабли и даже космические ракеты. Из неё делают разнообразные виды пластмасс, стройматериалы, ткани, краски и моющие средства, медицинские препараты, взрывчатые вещества, духи, удобрения и ещё множество самых разнообразных и необходимых вещей.

Происхождение и местонахождение нефти

О том, как образовалось это полезное ископаемое, учёные спорили много лет. Одни считали, что нефть получилась в глубине земли при взаимодействии паров воды с углеродом. Эту гипотезу поддерживал и русский учёный – химик Дмитрий Менделеев. Однако более распространено предположение, что запасами нефти мы обязаны микроскопическим морским животным и водорослям, содержавшим природные масла. Погибая, они оседали на дно, и их остатки покрывались илом, превратившимся затем в осадочные породы. Под давлением осадочных пород и морской воды, а также под действием тепла, идущего из недр Земли, в массе гниющих остатков животных и растений образуются капельки нефти и пузырьки газа.

Слои грунта изгибаются и, и под действием возникающего давления капельки нефти и пузырьки газа пробиваются вверх, скапливаясь под твёрдыми породами у поверхности Земли.

Нефть залегает глубоко под землёй, чаще всего там, где осадочные породы – песчаник, известняк или глинистый сланец – изгибаются складками. В образующихся при этом «карманах» и может скапливаться нефть. Добыча нефти – это очень трудоёмкий, сложный и опасный процесс. Чтобы найти месторождение, геологи измеряют гравитационное и магнитное поля Земли и смотрят, где эти поля изменяются. Затем они производят разведывательные взрывы и слушают подземное эхо. Если испытания дают положительный ответ, нефтяники бурят пробную скважину. Нефть из неё под действием колоссального давления часто вырывается фонтаном. Работа эта тяжёлая и очень опасная.

Существуют различные методы добычи нефти, которые зависят от типа месторождения полезного ископаемого (суша, морское дно), глубины заложения. Морская нефтедобыча – более сложный процесс, так как требует устройства подводных установок.

Россия – нефтяная страна

Россия является одной из ведущих стран по добыче нефти. Запасы России – 20,2 млрд.т. Она не только широко используется в самой стране, значительная часть идёт на экспорт в различные государства. На территории России находятся три крупные нефтяные базы: Западно-Сибирская, Волго-Уральская и Тимано-Печёрская.

Основная из них Западно-Сибирская. Это крупнейший нефтегазоносный бассейн.

Самые крупные месторождения на сегодня находятся в Ханты-Мансийском Автономном Округе, Ямало-ненецком Автономном Округе и Республике Татарстан. На данные регионы приходится 70% от общего объёма добываемой нефти.

Что такое нефть?

Нефть – полезное ископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто чёрного цвета, хотя цвета нефти в разных районах различаются. Она может быть коричневой, и вишнёвой, зелёной, жёлтой, и даже прозрачной. С химической точки зрения нефть – это сложная смесь углеводородов с примесью различных соединений, например, серы, азота и других. Её запах также может быть различным, так как зависит от присутствия в её составе ароматических углеводородов, сернистых соединений.

Нефть очень дорогая, и является настолько важным полезным ископаемым, что о любом колебании цен на нефть нам сообщают в новостях. Как уже говорилось, человечество не может отказаться от этого «чёрного золота». Но, как выяснилось, нефть может быть не всегда полезной, а иногда и очень опасной. Часто происходят разливы нефти. Это происходит при добыче нефти, при транспортировке нефти по трубопроводу может произойти разрыв, и другие аварии или при переработке нефти.

О маленьких разливах мы, как правило, ничего не слышим. Их очень быстро ликвидируют, либо они разлагаются естественным способом – это достаточно долгий процесс. Но о крупных авариях Мы узнаём моментально, так как последствия их очень печальны. В доказательство этой версии рассмотрим крупнейшие катастрофы, случившиеся в последнее время.

Крупнейшие катастрофы

Нефтяные разливы возникают по разным причинам: при добыче, транспортировке по трубопроводу (разрыв), при сбросе нефтепродуктов и нефтешламов нефтеперерабатывающих заводов в близлежащие водоёмы, при авариях танкеров перевозивших нефть и тд. Рассмотрим самые масштабные катастрофы произошедшие в ближайшее время.

  1. Петробрайс – бразильская государственная нефтяная компания. В июле 2000 года в Бразилии в результате катастрофы на нефтяной платформе в реку Игуасу вытекло больше миллиона галлонов нефти (около 3180 тонн).
Образовавшееся пятно продвигалось по течению, грозя отравить питьевую воду сразу для нескольких городов. Ликвидаторы аварии построили несколько заградительных барьеров, но остановить нефть удалось лишь на пятом. Одну часть нефти собрали с поверхности воды, другая ушла по специально построенным отводным протоком.

  1. 13 ноября 2002 года около берегов Испании попал в сильный шторм нефтяной танкер Prestige, в трюмах которого находилось более 77000 тонн мазута. В результате шторма в корпусе судна образовалась трещина длиной около 50 метров. 19 ноября танкер разломился пополам и затонул. В результате катастрофы в море попали 63000 тонны мазута. Из-за этого погибло множество птиц, рыб и всевозможных морских обитателей.

  1. 22 апреля в 2010 году в Мексиканском заливе у побережья американского штата Луизиана после взрыва, унёсшего жизни 11 человек, и 36-тичасового пожара, затонула управляемая буровая платформа Deepwater Horizon.

Остановить утечку нефти удалось лишь 4 августа 2010 года. В воды Мексиканского залива вылилось около 5 млн. баррелей сырой нефти.

Экологические последствия нефтяных катастроф

Нефть является экологически опасным веществом, которое при попадании в окружающую среду (в почву, в водоёмы) нарушает, угнетает и заставляет протекать иначе все жизненные процессы.

Наиболее яркими и общественными случаями печальных последствий воздействия нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду, является загрязнение вод. Самый тяжёлый случай – мощное загрязнение толстым слоем в местах разливов нефти.

Это может произойти при авариях танкеров и разрывов на трубопроводах. Жуткие картины утонувших в нефти животных и птиц многократно демонстрировались в средствах массовой информации.

В случае если они не гибнут от удушья и не тонут, жить в сильно загрязнённом нефтью состоянии они не смогут, из-за затруднения способности двигаться и утраты меховым и перьевым покровом терморегулирующих функций.

В ряде случаев толстый слой нефтепродуктов на водной поверхности может оказаться огнеопасным. Нефть и нефтепродукты способны растекаться по поверхности воды тонким слоем, покрывая огромные поверхности. Все видели радужные плёнки нефти на поверхности дождевых потоков, стекающих с поверхности автодорог.

Такие плёнки резко затрудняют поступление кислорода из атмосферы и понижают его содержание в воде. Кроме того, нефтепродукты в воде оказывают прямое токсическое действие на рыбу, резко ухудшают её вкусовые качества. Плавающие длительное время по воде животные и птицы за счёт такой плёнки могут собрать на себе достаточное количество нефтепродуктов, это приводит к серьёзному загрязнению меха и перьев.

Прежде всего, нефть, впитавшись в оперение, значительно утяжеляет, вес птицы, затрудняя или делая практически невозможным ее полет. Нефть разрушает водонепроницаемую оболочку отдельных перьев и они начинают терять свою изоляционную стойкость, плавучесть. Вдобавок у птицы нарушается способность плавать из-за отсутствия воздушной прослойки между телом и перьями. В результате птица глубже погружается в воду и часто уже не может больше добывать себе пищу. Многие птицы гибнут от переохлаждения, истощения и голода. Но несчастное существо может ещё некоторое время плавать с сердцем, бьющемся в два раза чаще для того, чтобы компенсировать потерю тепла.

Непосредственное проглатывание нефти также является причиной смерти многих птиц, которые либо пьют воду, смешанную с нефтью, либо чистят клювом загрязненные перья, которая действует как яд.

Птицу сначала чистят, затем сушат. Однако её хрупкие системы быстро не восстанавливаются, и лишь немногие птицы могут перенести чистку и плен, иногда оставаясь инвалидами.

Доступная норма содержания нефтепродуктов в воде 0,05 мг/л, при более высоком содержании всё живое может погибнуть.

Пройдёт много времени, прежде чем экосистема водоёмов придёт к нормальной жизни. Цена расплаты очень высока! Для всего живого на Земле!

Практическая часть

  1. Исследование физических свойств нефти.
Используемые материалы: Нефть, чистая вода, перчатки, шприц, банка с крышкой, маленький стаканчик, миска, линейка, губка.

Налил нефть в стаканчик.

Выводы: - Нефть – это чёрная густая жидкость.

- Нефть имеет специфический запах.

-При попадании на руку не смывается водой, только моющими средствами.

- При поджигании нефть горит медленно, сильно коптит.

1 опыт: Растворение нефти в воде.

В чистую стеклянную банку налил воду, затем добавил нефть. Нефть образовала плёнку на поверхности воды.

Закрыл крышкой и хорошо взболтал. Открыл крышку. Заметил, что нефть при взбалтывании распалась на мелкие капельки. В результате получилась чёрная жидкость. Но через 1 минуту капельки поднялись на поверхность воды и снова образовали плёнку.

Это произошло из-за того, что плотность нефти меньше (0,80 г/см3), чем плотность воды (1,00 г/см3).

Так как нефть всплывает на поверхность воды её можно собрать с поверхности.

Выводы: Нефть в воде не растворяется, но даже если нефтяную плёнку попробовать снять с поверхности воды с помощью губки, а именно так и делают при нефтяных авариях, вода приобретает стойкий запах нефтепродуктов. Поэтому рыба, плавающая в водоёмах, где собрали нефть, всё равно является непригодной для приёма в пищу, так как тоже приобретает запах и вкус нефти и является ядовитой. Кроме того в естественных условиях сбор нефти усложняется течением воды, ветром и т.д.

Посуда, в которой проводились смешивания веществ – не отмывается мыльным раствором, только чистящим порошком.

2 опыт: Измерение нефтяной плёнки, находящейся на поверхности воды.

Налил в миску чистую воду. В центр капнул 0,5 мл. нефти. Нефть мгновенно растеклась по поверхности воды тонкой плёнкой. Я сразу замерил нефтяное пятно, диаметр равен 6 см, через 1 минуту диаметр стал 10 см.

Выводы: Как известно 1 м = 100 см.

Итак, 0,5 мл нефти занял поверхность воды d = 10 см, 10 см: 100 = 0,1 м.

Тогда, 1мл нефти займёт поверхность воды d = 20 см, 20 см :100 = 0,2 м.

Значит 1 литр (1000 мл) нефти покрыла бы поверхность воды d = 200 м.

Нефтяные танкеры перевозят сейчас более 50 тыс. тонн нефти, и собрать её обратно очень тяжело, в некоторых случаях практически невозможно.

2. Влияние нефтяной плёнки на водоплавающих птиц.

Используемые материалы: Нефть, контурное перо птицы, перчатки, лупа, весы, линейка, мыльный раствор, стиральный порошок, миска, пакет.

Прежде, чем приступить к этому опыту я изучил литературу по строение перьев водоплавающих птиц (см. приложение).

Я рассмотрел внешний вид контурного пера под лупой. Увидел, что оно состоит из стержня, очина и опахала. Опахало образовано многочисленными отходящими от стержня по обе стороны пластинами — бородками первого порядка, на которых расположены более тонкие, сцепленные друг с другом при помощи крючков бородки второго порядка. Внешний вид гладкий, без разрывов. Опахало представляет собой легкую упругую пластинку. Не промокает, если его опустить в воду из – за того, что смазано естественной жировой смазкой. Плавает на поверхности воды.

После я измерил перо линейкой и взвесил на весах. В результате контурное перо в начале испытания весило 2 грамма. Ширина пера равна 3,5 см.

Затем облил перо небольшим количеством нефти и повторил измерения ширины и веса.

В результате взвешивания перо стало в два раза тяжелее, 4 грамма. Оно сузилось на 1 см, ширина равна 2,5 см.

Затем я решил посмотреть насколько будет легко отмыть перо и изменится ли его внешний вид после мытья.

Для этого эксперимента мне понадобилась миска с мыльным раствором. В результате как видно по цвету воды, на фотографии с левой стороны, нефть не отмывается, перо промокло.

На правой фотографии добавили порошок. Нефть стала отмываться. При всём моём старании очищать перо аккуратно, оно всё равно повреждалось, так как бородки первого и второго порядка тонкие.

Заметил изменение цвета, на более тёмное. Затем отмытое перо я положил на лист бумаги, снова измерил его ширину, бороздки склеились, ширина равна 1см.

Оставил перо до полного высыхания. Затем снова измерил его вес, ширину и рассмотрел его строение под лупой

В результате вес помытого и высушенного пера снова стал 2 грамма, но ширина осталась намного меньше 1,5 см.

На этих фотографиях видно как изменяется ширина, цвет и структура пера до обработки -1, после обработки в мокром виде – 2 и высушенное перо - 3.

Выводы:

В результате эксперимента я подтвердил, что нефть оказывает негативное действие на водоплавающих птиц.

- Прежде всего, впитавшись она значительно утяжеляет вес пера, а следовательно и вес самой птицы, что крайне недопустимо, так как это затрудняет или делает практически невозможным ее полет.

- В процессе мытья, я понял, что отмыть перо очень тяжело. Нужно использовать порошки, которые негативно влияют на перо и кожу птицы, смывают её естественную жировую смазку – водонепроницаемую оболочку.

- Происходит механическое повреждение пера при очищении, так как его строение очень хрупкое.

- Тончайшие щетинки пера, так называемые бородки, цепляясь друг за друга микроскопическими крючочками, делают перо прочным - это видно на образце пера до начала испытания.

- Нефть разрушает структуру пера, и оно больше не защищает кожу птицы от охлаждения. Бородки первого порядка слипаются, так как повреждаются микроскопические крючочки, и они уже не соединяются с более тонкими бородками второго порядка (см. приложение). Это доказывает факт, что перо сузилось больше чем в два раза (было 3,5 см – стало 1,5 см.).

- В следствии повреждения контурного пера, нефть легко проникнет к пуховым перьям, нарушится воздушный слой, который уже не греет птицу, в результате птица может замерзнуть и утонуть.

- Также изменился цвет пера на более тёмное.

ЗаключениеВ данной работе я узнал, что нефть известна человеку с древнейших времён. Но только относительно недавно – в конце XIX века – стали ясны удивительные возможности этой жидкости. В настоящее время представить современный мир без нефти невозможно, её справедливо называют «чёрным золотом». Без неё не получится сделать каучук, моющие средства, пластмассы, красители, а без бензина и керосина не смогут ездить автомобили и летать самолёты.

Нефть находится глубоко под землёй. Она образуется в течении более миллиона лет из остатков умерших животных, рыб и различных организмов, которые скапливаются на дне океана.

Качают нефть с помощью нефтяных качалок и специальных насосов. Добывают как на суше, так и в море. Работа эта очень тяжёлая и опасная. Профессия таких людей называется нефтяник.

Россия является одной из ведущих стран по добыче нефти. Запасы России – 20,2 млрд.т. Она не только широко используется в самой стране, значительная часть идёт на экспорт в различные государства.

Нефть – полезное ископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто чёрного цвета.

Нефть очень дорогая, и является настолько важным полезным ископаемым, что о любом колебании цен на нефть нам сообщают в новостях. Как уже говорилось, человечество не может отказаться от этого «чёрного золота». Но, как выяснилось, нефть может быть не всегда полезной, а иногда и очень опасной. Часто происходят разливы нефти. Это происходит при добыче нефти, возможны аварии при транспортировке, при переработке нефти.

О маленьких разливах мы, как правило, ничего не слышим. Их очень быстро ликвидируют, либо они разлагаются естественным способом – это достаточно долгий процесс. Но о крупных авариях Мы узнаём моментально, так как последствия их очень печальны.

Я нашёл данные о нефтяных катастрофах, с целью использования их в качестве доказательства о нарушениях экологической обстановки на нашей планете. Выяснил, что нефть является экологически опасным веществом, которое при попадании в окружающую среду (в почву, в водоёмы) нарушает, угнетает и заставляет протекать иначе все жизненные процессы.

Наиболее яркими и общественными случаями печальных последствий воздействия нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду, является загрязнение вод. Самый тяжёлый случай – мощное загрязнение толстым слоем в местах разливов нефти.

Затем я провёл собственное исследование физических свойств нефти. Узнал, что нефть в воде не растворяется, но даже если нефтяную плёнку попробовать снять с поверхности воды с помощью губки, а именно так и делают при нефтяных авариях, вода приобретает стойкий запах нефтепродуктов. Поэтому рыба, плавающая в водоёмах, где собрали нефть, всё равно является непригодной для приёма в пищу, так как тоже приобретает запах и вкус нефти и является ядовитой. Кроме того в естественных условиях сбор нефти усложняется течением воды, ветром и т.д.

Затем я провёл опыт, в котором измерял диаметр нефтяной плёнки, находящейся на поверхности воды. Капнул в миску 0,5 мл нефти, она растеклась на 10 см.

В результате подсчётов выяснилось, что 1 литр (1000 мл) нефти покрыл бы поверхность воды d = 200 м.

Нефтяные танкеры перевозят сейчас более 50 тыс. тонн нефти, и собрать её обратно очень тяжело, в некоторых случаях практически невозможно.

Проведя небольшое исследование, удалось выяснить, что разлив нефтепродуктов действительно угрожает жизни водоплавающих птиц. Вымазанные перья, слипаясь, становятся тяжелыми, нарушается их водонепроницаемость.  Птицы с таким  оперением не смогут ни летать, ни плавать. Кроме этого нефть растворяет жир на перьях водоплавающих птиц, и птицы могут погибнуть от переохлаждения. Если люди  и отмоют часть птиц с грязным оперением, то все равно птицы вряд ли выживут. Ведь нарушается структура их перьев, необходимая для аэродинамики.

Доступная норма содержания нефтепродуктов в воде 0,05 мг/л, при более высоком содержании всё живое может погибнуть.

Пройдёт много времени, прежде чем экосистема водоёмов придёт к нормальной жизни. Цена расплаты очень высока! Для всего живого на Земле!

Поэтому если Мы будем знать, что происходит в результате загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, и как нефть влияет на живые организмы, то Мы сможем предотвратить катастрофы и разработать механизм защиты организмов от загрязнения нефтью.

Используемая литература:

  1. Большая энциклопедия начальной школы. Вопрос – ответ. – М.: ЗАО «ОЛМА Медиа Групп», 2011. – 208 с.
  2. Энциклопедия тайн и загадок. Чудеса природы. Калашников В. И., Лаврова С. А. Для среднего школьного возраста. Издательство «Белый город», 2008. – 359 с.
  3. Хочу всё знать про всё на свете. Перевод с английского. Русское издание подготовлено издательским домом «Ридерз Дайджест», Главный редактор Наталья Ярошенко, 2011. – 400 с.
  4. Элдертон Д. Птицы. Визуальная энциклопедия / Дэвид Элдертон; (пер. с англ. К. Молькова). – М.: Эксмо, 2013. – 256 с.: ил.
  5. Стаценко А. Справочник необходимых познаний, Изд. «Вся Пермь», 2000 г., 382 с.
  6. Габриэлян О. С. Природные источники углеводородов, ООО «Дрофа», 2000 г., с. 58-65.
  7. http://biofile.ru/geo/4851.html - Нефтяная промышленность России.
  8. http://bigpicture.ru/?p=425483 – крупнейшие нефтяные катастрофы XXI века.
  9. http://www.saveplanet.su/articles_71.html - Влияние и последствия разливов нефти на экосистему водоёмов. – Материал по экологии.
  10. http://www.zooclub.ru/birds/lech/18.shtml - оказание помощи птицам пострадавшим от нефти.
  11. http://ru.wikihow.com/ -как очистить птицу от нефти.
  12. http://www.pk-vertikal.com/articles/birdsandanimals.html - очистка оперения птиц и шерсти животных от нефти.
  13. glavsprav.ru/info/tablica-plotnosti-veschestv – таблица плотности веществ.

Приложение:Строение перьев птицы.

Кожа птиц тонкая, сухая, лишена желез. Исключение составляет лишь копчиковая железа, расположенная под корнем хвоста. Она выделяет жиросодержащий секрет, которым птица смазывает перья при помощи клюва. Поэтому перья не смачиваются водой. Железа сильно развита у водоплавающих птиц. Кожа их покрыта своеобразным роговым покровом, состоящим из перьев. У летающих птиц перья отмечены лишь на определенных участках кожи, а у нелетающих равномерно покрывают все тело.

Строение махового пера: а — общий вид; б — схема строения опахала; 1 — очин; 2 — стержень; 3 — опахало; 4 —бородки первого порядка; 5 — бородки второго порядка; 6 — крючочки.У подавляющего большинства птиц имеются контурные и пуховые перья. Контурное перо состоит из стержня, очина и опахала. Опахало образовано многочисленными отходящими от стержня по обе стороны пластинами — бородками первого порядка, на которых расположены более тонкие, сцепленные друг с другом при помощи крючков бородки второго порядка. В результате этого сцепленное опахало представляет собой легкую упругую пластинку, которая в случае разрыва (например, ветром) легко восстанавливается. Контурные перья образуют летательные плоскости крыльев, хвоста, а также придают телу птицы обтекаемую поверхность. Пуховые перья имеют тонкий стержень и лишены бородок второго порядка, благодаря чему они не имеют цельных опахал.

Водоплавающие птицы смазывают при помощи клюва свои перья жиром, выделяемым особой железой. Поэтому перья не смачиваются водой. Под перьями имеется пух, он остается сухим, и вокруг тела птицы сохраняется воздушный слой, благодаря которому птица не мерзнет даже в холодной воде и, кроме того, держится на воде, не тонет. У птиц-ныряльщиков, которые добывают себе пищу, ныряя на глубину, нет такой смазки. Например, оперение баклана намокает при нырянии и он опускается на дно. Баклан - птица жарких стран, и после выхода из воды он обсушивается на солнце, расправив крылья. Очень опасны для птиц загрязнения воды нефтью. Нефть смачивает перья птиц, вода проникает в слой пуха, и птица может замерзнуть и утонуть. 

lit.na5bal.ru

Воздействие нефти на гидросферу Земли

Курсовая работа по дисциплине «Общая экология» студентки 4 курса заочного отделения специальности «Охрана окружающей среды» группы № 5 О.П. Султановой

Пермский государственный университет

Кафедра охраны природы и окружающей среды

Пермь 2002

Введение

Сырая нефть впервые была добыта в значительных количествах в 1880 г. С тех пор ее добыча росла экспоненциально и сейчас превышает 3,2-1012 л ежегодно (в мире). Очищенные нефтяные продукты постоянно расходуются на удовлетворение более 60% мировых энергетических потребностей. В связи с этим практически невозможно применять продукты в таких количествах без некоторых потерь. Количество таких потерь, предусмотренных или случайных, постоянно растет, и загрязнение моря, как сырой нефтью, так и продуктами ее переработки сейчас является предметом серьезного беспокойства.

Основная цель моей работы – исследовать характер влияния нефти и нефтепродуктов на гидросферу Земли и оценить последствия этого влияния на водные организмы.

Так как, в настоящее время, нефтепродукты являются одним из важнейших энергоносителей для Человечества, и тенденция продлится, как минимум, на ближайшие 20 лет, проблема попадание нефти в гидросферу Земли остается достаточно актуальной.

Загрязнение континентальных и океанических вод углеводородами является в настоящее время одним из основных видов загрязнения гидросферы современным цивилизованным обществом. Тот факт, что существуют районы моря, где нефтеналивным судам разрешено сбрасывать воду после промывки танков, попирает все основы океанографии. Эта проблема стоит особенно остро в зонах эстуариев, где, несмотря на обилие рыбы, ее невозможно употреблять в пищу из-за неприятного вкуса, который придает ей нефть. Кроме того, действие углеводородов нарушает экологическое равновесие замкнутых морей.

Углеводородное загрязнение возникает в результате многих факторов, связанных с добычей нефти, ее транспортировкой танкерами и использованием нефтепродуктов топлива и смазочных материалов.

Загрязняется ли масса воды, когда на нее непосредственно воздействует человек, или ее следует классифицировать как загрязненную только тогда, когда впервые нарушается экологическая структура? Гидросфера является динамической системой, в которой поддерживается биохимическое равновесие, и в нормально функционирующей водной системе, несомненно, имеются большие резервы для ассимилирования отходов. Однако во многих местах эти резервы настолько исчерпаны или истощены, что ряд водных систем чрезмерно загрязнен. До того, как это загрязнение становится легко обнаруживаемым, равновесие уже нарушено и экологическая структура может быть серьезно повреждена. Примерами таких водных систем, где загрязнение стало заметным или становится все более заметным, являются Адриатическое, Балтийское и Средиземное моря, реки Темза, Рейн и Сена, а также Великие озера в США и Канаде. Но динамические системы обладают замечательной способностью регенерации и при осторожном и продуманном планировании даже наиболее сильно загрязненные водные системы могут быть возвращены вновь к активному и полному их использованию. Примером регенерации речного режима в крупном масштабе является успешное восстановление устья Темзы.

В специфическом случае, каким является прибрежная экологическая система, одним из важнейших факторов, который учитывается при составлении различных прогнозов, становится влияние загрязнения на жизнь моря. Известно, что подавляющее большинство рыб и других, вылавливаемых для продажи организмов, размножаются и проводят начальный период развития на мелководье: в устьях рек, заливах и в прибрежной водной системе. Некоторые глубоководные рыбы, например атлантический лосось, мигрируют из соленой воды в пресноводные реки метать икру. Многие ракообразные и им подобные размножаются в приливных зонах и проводят свою жизнь на мелководье. Таким образом, беспорядочная свалка отходов наибольшее влияние оказывает на продуктивность этих жизненно важных районов.

Эти районы сравнительно невелики и связаны с существованием геологических структур, называемых континентальными шельфами. Последние занимают 7,5% площади океанов, приблизительно 18% всей земной поверхности и содержат около 0,2% всего количества воды. В настоящее время исследовано менее 15% площади шельфов и изучено менее 10% течений циркулирующих прибрежных вод. Однако, несмотря на это такие районы интенсивно используются для сброса отходов, в том числе содержащие и нефтепродукты.

Для достижения цели моей работы необходимо решить ряд задач:

Дать характеристику нефти, как химического соединения различных углеводородов.

Проранжировать основные источники попадание нефти в гидросферу и оценить степень их влияния.

Описать процесс превращения и распада нефти и нефтепродуктов в воде.

Охарактеризовать влияние нефти и нефтепродуктов на водные организмы.

Изученность проблемы влияния нефти и нефтепродуктов на гидросферу увеличивается пропорционально количеству углеводородов попадающих в Мировой океан, так как исследование свершившихся фактов позволяет оценить реальность данного влияния.

Данная тема описывается практически в любой литературе по экологии (Ф. Рамад, «Основы прикладной экологии»; А.М. Владимиров, «Охрана окружающей среды»), но достаточно глубоко описаны процессы, происходящие в воде с нефтью людьми, специально занимающимися этой проблемой (И.А. Шалыгин и др., «Исследование процессов при сбросе отходов в море»).

Раздел I . Нефть и источники попадания ее в водоемы

1. 1. Химический состав нефти

Прежде, чем говорить о влиянии нефтепродуктов на окружающую среду, логично рассмотреть химический состав нефти, так как и ее миграция в окружающей среде, и результирующее воздействие ее на флору и фауну зависят от природы индивидуальных химических компонентов.

Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Сложность химического состава совпадает с нашими представлениями об образовании нефти. Установлено, что нефть образовалась в результате длительного теплового, бактериологического и химического воздействия на органические остатки растительных и животных организмов. Разумно ожидать, что нефть будет обладать, по крайней мере, частично, сложной химической природой тех материалов, из которых она образовалась. Более 75%, общего состава нефти приходится на углеводороды; кроме них в нефти в наибольших количествах содержатся сера, азот и кислород: до 4% серы, 1 % азота и несколько меньше кислорода. Эти добавочные элементы обычно входят в состав молекул углеводорода.

Основное различие между нефтью, добытой в различных географических районах, обусловлено не химическим составом, а содержанием отдельных компонентов; последнее и влияет на химические и физические свойства сырой нефти. Некоторые нефтепродукты почти бесцветны, в то время как другие имеют черную, янтарную, коричневую и зеленую окраску. Некоторые нефтепродукты имеют приятный запах, похожий на запах эфира, скипидара и камфоры. Некоторые нефтепродукт имеют очень неприятный запах, обычно вызываемый присутствием серосодержащих компонентов. Биологические и химические свойства различных углеводородов существенно различаются, поэтому, при оценке влияния компонентов нефти на окружающую среду необходимо знать состав определенного нефтепродукта.

Состав нефти обычно определяется количественным содержанием углеводородов, которые делятся па парафины, циклопарафииы, ароматические и нафтеноароматические углеводороды.

Сырая нефть содержит 25% парафинов, их обнаруживают главным образом во фракциях с низкой температурой кипения (40 - 230°С). Содержание парафинов в различных сырых нефтепродуктах колеблется в широких пределах. Некоторые нефтепродукты состоят главным образом из парафинов нормального строения, в то время как другие содержат лишь, следы этих соединении.

Циклопарафипы, которые называют также нафтенами, составляют 30 - 60% общего состава сырой нефти. Большинство из них являются моноциклическими. Однако во фракциях, кипящих при высоких температурах, обнаружены соединения, содержащие 6 и более колец. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан и циклогексан.

Ароматические углеводороды по свойствам сильно отличаются от циклопарафинов. Эти различия определяются характером связей. Бензол - простейший ароматический углеводород и его производные преобладают в легкокипящих нефтяных фракциях; в высококипящих фракциях содержатся полициклические ароматические углеводороды.

Ароматические углеводороды менее распространены в нефти. Чаще всего в ее состав входят углеводороды сложной структуры, включающей остатки парафиновых, циклопарафиновых и ароматических углеводородов.

Остаточные фракции содержат углеводороды, кипящие при высоких температурах. Несмотря на то, что их состав не известен, можно утверждать, что они содержат кислород, серу, азот и примеси металлов, их молекулярная структура состоит из слоев сконденсированных гетероциклических колец, соединенных короткими н-парафиновыми; цепочками имеются также гетероциклические остатки.

1.2. Источники загрязнения гидросферы нефтяными углеводородами

В последние годы серьезное беспокойство вызывало загрязнение океанов нефтью в результате крушения танкеров и выбросов нефти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Такие примеры очень серьезны, однако загрязнения, вызванные ими, составляют лишь небольшую долю от общего количества загрязнений нефтяными углеводородами акватории мирового океана. Большинство нефтяных загрязнений океана не являются результатами несчастных случаев, привлекающих к себе так много внимания.

Таблица № 1. Распределение вклада в загрязнение мирового океана нефтью различных источников.

mirznanii.com

Влияние нефти и нефтепродуктов на гидробионты — курсовая работа

 Личинки и молодь  рыб наиболее чувствительны к  воздействию нефти, разливы которой  могут погубить икру рыб и  личинки, находящиеся на поверхности воды, а молодь – в мелких водах.

Характерные факторы  определения загрязнения – токсичность, процентное содержание нефти в воде, местонахождение разлива, времени года и виды, пострадавшие от загрязнения. Нормальные колебания естественной гибели икры и личинок для морских видов, таких как атлантическая треска, обыкновенная треска, атлантическая сельдь часто намного больше, чем гибель, вызванная огромным разливом нефти [6].

 Беспозвоночные являются  хорошими индикаторами загрязнения  от сбросов в силу своей ограниченности в передвижении. Опубликованные данные разливов нефти часто отмечают гибель, чем воздействие на организмы в прибрежной зоне, в отложениях или же в толще воды. Влияние разливов нефти на беспозвоночных может длиться от недели до 10 лет. Это зависит от вида нефти, обстоятельств, при которых произошел разлив и его влияния на организмы. Колонии беспозвоночных (зоопланктон) в больших объемах воды возвращаются к прежнему (до разлива) состоянию быстрее, чем те, которые находятся в небольших объемах воды. Это происходит из-за большого разбавления выбросов в воде и большей возможности подвергнуть воздействию зоопланктон в соседних водах.

2.2 Воздействие нефтепродуктов  на донные организмы

Так как в донных отложениях аккумулируются нефтепродукты и их компоненты, то очевидно, что эти поллютанты каким либо образом воздействует на донные сообщества.

Установленная предельно  допустимая концентрация (ПДК) нефтепродуктов в растворенном и эмульгированном состоянии для водоемов рыбохо-зяйственного значения – 0,05 мг/л. Но нет данных о многих токсичных для гидробионтов компонентов нефти в донных отложениях. Многие гидробионты чувствительнее к нефтепродуктам в концентрациях, ниже установленной ПДК. В воде, содержащей нефть в концентрации 0,1 мг/л (2 ПДК) - в рыбе чувствуется вкус нефти [14].

Загрязнение донных осадков нефтью и нефтепродуктами приводит к перестройке бентосных сообществ, увеличивается относительное, а иногда абсолютное количество детритофагов, фитофагов и плотоядных. Также отмечают, что фильтрационный тип питания характеризует состояние придонных слоев воды, а детритофаги отображают состояние донных отложений.

Бентосные организмы  значительно выносливее к нефтяному  загрязнению, чем планктонные, которые  быстро гибнут в концентрациях нефти  порядка 0,01–0,001 мг/л. Так же доказано, что молодь гораздо чувствительнее к нефтепродуктам, чем взрослые особи [8].

Многие структурные  характеристики зообентоса – видовое разнообразие, численность, биомасса, зависят от физических свойств грунта и количества преобразованного бактериями легкоусвояемого органического вещества в нем, а так же от качества седиментов. 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.

При загрязнении ароматическими углеводородами снижаются значения численности бентоса, типичные реофильные виды донных беспозвоночных заменяются высокотолерантными к этим загрязнителям видам. Относительная токсичность нефти для морских организмов прямо коррелирует с содержанием в ней ароматических углеводородов.

Нефть разных месторождений по-разному влияет на донных беспозвоночных, прежде всего это связано с различным фракционным составом этих углеводородов. Нефть с высоким содержанием нафтеновых кислот, смол и серы является самой ядовитой для гидробионтов.

Нефть не является специфическим токсикантом, поражающим какую-либо одну систему, а вызывает несогласованные изменения в содержании белка, свободных нуклеотидов и нуклеиновых кислот. При длительном воздействии нефти на гидробионтов понижается интенсивность дыхания.

Помимо микробиальных деструкторов нефти, донные организмы также участвуют в преобразовании нефти в донных осадках. Многие исследователи уже давно отмечали, что гидробионты способны накапливать в своем организме нефтепродукты. Так, полихеты способствуют преобразованию нефти в грунте. Они перерабатывают нефтепродукты, а именно тяжелые. Олигохеты также участвуют в преобразовании токсичных нефтепродуктов в донных осадках.

Проходя через организм мидий, углеводороды нефти претерпевают более глубокие качественные и количественные изменения по сравнению с трансформацией нефти в морской воде. Накопление углеводородов мидиями зависит от нескольких факторов, а именно: степени их исходного загрязнения углеводородами нефти; физиологического состояния, связанного с отсутствием (недостатком) питательных веществ; химического спектра углеводородов в применяемых нефтепродуктах.

Моллюски способны продолжительное  время сохранять в своем теле нефть. Выявлены различия в накоплении моллюсками нефтяных углеводородов разных месторождений, отличающихся составом компонентов.

Организмы зоопланктона (дафнии) в больших количествах  аккумулируют полициклические ароматические  углеводороды.

В тканях рыб и их кормовых беспозвоночных аккумулируются хлорированные углеводороды и другие канцерогенные соединения. Особенно интенсивно аккумулирует жировая ткань полихлорбифенилы, пентахлорбензол, другие компоненты нефти [8].

Таким образом, донные организмы подвержены влиянию нефти и ее компонентов; влияние нефтепродуктов выражается в изменении количественных и качественных характеристик донных сообществ, его структуре, причем это влияние зависит от качественного состава нефтепродуктов, их концентрации и периодичности загрязнения; организмы бентоса способны аккумулировать и преобразовывать компоненты нефти и данные процессы зависят от конкретного состава нефти.

2.3 Влияние нефтепродуктов на  макрозообентос

Экологическое действие загрязняющих веществ проявляется на организменном, популяционном, биоценотическом и экосистемном уровне. На организационном 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 па компоненты биоценоза. В конечном счете, происходит деградация экосистем, то есть ухудшение их как среды обитания, обесценивание в хозяйственном отношении.

Нефть является сложной  смесью парафиновых, циклопарафиновых, ароматических углеводородов с простыми и разветвленными цепями. Помимо этих основных составляющих, она содержит соединения серы и азота, органические кислоты, микроэлементы. Нефти могут также содержать нафтеновые кислоты и фенольные соединения, хлороформенные битумоиды, в составе которых имеются такие экологически особо опасные соединения, как полиароматические углеводороды.

Приконтурные воды за счет высокой восстановительной способности углеводородов обогощаются органическими кислотами, бензолом, толуолом, фенолом и другими органическими веществами. В них также отмечаются заметные аномалии по содержанию серы, фосфора, тяжелых металлов. Загрязнение приконтурными водами способно сильно изменять химический состав подземных вод.

Нефтяные компоненты при поступлении в поверхностные воды находятся в различных формах (масляная, растворенная, эмульгированная, адсорбированная). В начальный период 60–70 % поступившей нефти содержится в водной массе в растворенном, эмульгированном, адсорбированном состоянии. Обычно эмульгированных компонентов в 2 раза больше растворенных. Последние состоят на 80–90 % из ароматических углеводородов (бензол, толуол, этилбензол, ксилол и др.), обладающих высокой токсичностью в связи с повышенной способностью к растворению в воде [14].

Поступившая в поверхностные воды нефть вступает в общую цепь сложных и мало исследованных по длительности процессов (испарение, растворение, эмульгирование, окисление, образование агрегатов, седиментация, биодеградация). Эти процессы зависят как от состава и количества нефти в водной среде, так и от условий в водоемах (наличия в воде коллоидов, взвешенных частиц, планктона, температуры, солнечного освещения и т.д.). Известно, что во всех формах миграции происходит накопление устойчивых к биологическому разложению компонентов (смол, асфальтенов, парафинов и др.), причем максимум нефтепродуктов концентрируется в донных отложениях [14].

При хроническом загрязнении  водотоков углеводороды накапливаются в донных отложениях на участках с замедленным течением, где активно проходят процессы илонакопления. Размыв загрязненных донных отложений вызывает вторичное загрязнение вод и их перенос далее вниз по течению реки, что зависит от диаметра частиц и скоростей речного потока. В стоячих водоемах, загрязнение донных отложений нефтью приурочено, как правило, к прибрежным, наиболее биологически продуктивным зонам. При крупных авариях, когда водоем полностью покрыт нефтью и не приняты оперативные меры но ее сбору, донные отложения покрываются слоем нефти и наблюдается полная деградация донных сообществ.

К факторам, существенно  сдерживающим скорость деградации нефти, относятся низкая прозрачность воды, сдерживающая фотоокисление (особенно в половодье), а также пониженная температура воды и дефицит кислорода, приводящий в зимний период к заморам. Установлено, что при отсутствии ультрафиолетового излучения скорость химической деструкции нефти снижается почти в 2 раза, а со снижением температуры на 10° – в 2–4 раза|. Пониженная температура существенно снижает и биохимические процессы, связанные с деструкцией и трансформацией различных веществ. В анаэробных условиях или дефиците кислорода происходит не окисление, а сульфатредукция и метанообразование. При этом в воде накапливаются токсичные для гидробионтов вещества (сероводород и др.). Наиболее экологически опасными являются хорошо растворимые, трудно окисляемые нефтяные углеводороды – водорастворимая фракция может содержать до 40 % токсичных ароматических соединений. В нижних горизонтах локализуется сверхмедленно окисляемая фракция, обогащенная полиароматическими углеводородами [14].

Важная роль в распределении нефтепродуктов в водотоках принадлежит физическим процессам – сорбция нефти взвесью и ее осаждение. По мере удаления от источников загрязнения концентрация нефтепродуктов во взвеси снижается, что обусловлено испарением их летучих компонентов, а также биохимическим окислением. Опытами установлено, что 1 г взвеси донных отложений сорбирует до 12–25 мг солярового масла. Однако на взвеси чаще всего сорбируются липкие смолистые компоненты нефти. Не исключено, что промежуточные продукты распада органического детрита, захороненного в донных отложениях, могут определяться как нефтепродукты, хотя они не являются компонентами загрязнения. Полициклические ароматические углеводороды могут образовываться из захороненной биоты при участии микроорганизмов.

Основная роль в деструкции нефтепродуктов в воде принадлежит биогенному фактору, и в первую очередь микроорганизмам -деструкторам. Бактериальные сообщества четко выявляют концентрационную границу нефтяного загрязнения, ниже которой мнкробиальные ценозы вода-грунт еще справляются с поступающими в донные отложения углеводородами и стабилизируют ситуацию – 40–60 мг/кг сухого грунта. При избыточном нефтяном загрязнении возрастает численность и биомасса бактерий, однако снижается их общая активность. Накапливаются токсичные продукты анаэробного распада.

За летний период микроорганизмами поверхностных вод может быть окислено от 1,2 до 2,5 мг нефтяных углеводородов в 1 л. Однако, данная закономерность прослежена на легко доступных для микроорганизмов углеводородах, скорость деструкции углеводородов других классов будет более низкой. В связи с активной трансформацией и деградацией нефтепродуктов изменяется их структура, получаются все более устойчивые к биологической переработке вещества, либо токсичные продукты [14].

Загрязнение донных осадков нефтью и нефтепродуктами приводит к перестройке бентосных сообществ, как в морских, так и в пресноводных экосистемах. Бентосные организмы значительно выносливее к нефтяному загрязнению, чем планктонные, которые быстро гибнут в концентрациях нефти порядка 0.01–0.001 мг/л. Олигохеты одни из наиболее выносливых групп к нефтяному загрязнению, которые также активно участвуют в преобразовании токсичных нефтепродуктов в донных осадках [8].

Итак, макрозообентос подвержен 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. Важная роль отводится макрозообентосу в процессах самоочищения водных объектов от нефтяных загрязнителей.

2.4 Влияние нефтяных загрязнений  на морских млекопитающих

Морские млекопитающие, которые в первую очередь выделяются наличием меха (морские выдры, полярные медведи, тюлени, новорожденные морские котики) наиболее часто погибают от разливов нефти. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Взрослые сивучи, тюлени и китообразные (киты, морские свиньи и дельфины) выделяются наличием жирового слоя, на который влияет нефть, усиливая расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию. Известны случаи, когда кожа тюленей и полярных медведей впитывала нефть. Кожа китов и дельфинов страдает меньше.

myunivercity.ru

Влияние нефти и нефтепродуктов на гидробионты — курсовая работа

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.

Для точного определения  уровня каких-либо загрязнений следует  помнить, что каждое соединение и вид организма выполняют определенные функции в экологической структуре. К ним относятся биологическое поглощение, конкуренция химических и биохимических реакций, которая определяется скоростями и механизмами реакций, и конкуренция за такие биологически важные вещества, как кислород. При всем разнообразии основной упор нужно делать на химическую реакцию, независимо от того, возникает ли при этом потребность в кислороде просто для окисления или для протекания реакции образования комплексов различной степени устойчивости и биологической активности [23].

3.6 Изменения в биологических особенностях среды обитания

Загрязнение нефтепродуктами  влияет и на среду обитания и может привести к невозможности выживания в субстрате. Субстрат является средой, от которой растение или организм получает поддержку. Имеющиеся данные показывают, что присутствие углеводородов различной молекулярной массы в количестве менее 10-6–10-5 % может химически изолировать субстрат от всех видов [19]. Влияние высококипящих нерастворимых углеводородов зависит от связи между организмом и субстратом. Виды, нуждающиеся в субстрате только как в пассивной поддержке – они просто опираются на субстрат – испытывают малое влияние; виды, живущие в субстрате, другими словами активно зависящие от него, более уязвимы.

Вблизи Саутгемптона (Англия) имеются соленые марши, куда сливаются отходы нефтеперегонного завода – 5800 литров воды каждый день с  очень незначительным загрязнением (10×10-6 – 20×10-6). Систематическое загрязнение нефтью привело к гибели всей растительности маршей на площади 36 Га вокруг завода. После гибели растительности пески начали сдуваться ветрами и смываться дождями, так что эффективная глубина загрязнения почвы нефтью резко возросла [16]. Таким образом, даже очень малые уровни загрязняющей нефти при длительном действии могут привести к серьезным последствиям для сообщества водных организмов.

В районах, где нефть  часто попадает в воду, например на морском нефтяном месторождении «Мейн-Пасс» в Мексиканском заливе, заметными становятся и изменения видового состава морского сообщества. Организмы, селящиеся на донных осадках в заливе Тимбальер (Мексиканский залив), принадлежат в основном к двум видам, известным тем, что они обитают преимущественно в загрязненных районах. Мексиканский залив загрязнялся нефтью на протяжении столь длительного времени, что сейчас там невозможно отыскать еще не загрязненное место, чтобы надежно оценить характер прежних природных сообществ [16].

В Северном море, напротив, промышленное бурение с целью добычи нефти  и газа началось в 1973 году, и с  тех пор там велись биологические  исследования. Последние выявили постепенное увеличение содержания нефти в донных осадках в окрестностях буровых скважин. Кроме того, заметно снизилось число видов водных организмов, а также общая численность организмов. С течением времени площадь областей, в которых были отмечены эти явления, постоянно возрастает.

Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты. Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. кубических километров воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене – испарении с поверхности океана.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нефть и нефтепродукты  являются наиболее распространенными  загрязняющими веществами в Мировом океане.

Подводя итоги работе, необходимо еще раз отметить, что  естественные процессы самоочистки водоемов уже не справляются по причине систематического попадания нефти и нефтепродуктов в морскую воду.

Вопрос о самоочищении морских вод от нефтяного загрязнения  изучен весьма слабо. В этом сложном  комплексном процессе ведущее положение  занимает биологический фактор, при котором в результате деятельности нефтеокисляющих организмов происходит трансформация нефтяного загрязнения до простых соединений (углекислоты и воды), накопление нового органического вещества в результате нарастания биомассы микроорганизмов.

За последние годы накоплен значительный материал по разработке различных методов для устранения нефтяных загрязнений:

1. Сжигание нефти и нефтепродуктов сразу после разлива, т.к. они в течение первых двух часов теряют легкие фракции, и быстро растекаясь, образуют тонкий слой, а охлаждающее действие воды, находящейся под этим слоем, приводит к прекращению горения.

2. Сбор нефти и нефтепродуктов с поверхности воды тремя способами: простым вычерпыванием вручную с борта небольших катеров; ограничение нефтяной пленки с помощью плавающих бонов с дальнейшим ее концентрированием путем уменьшения поверхности и сближения бонов; сложными машинными комплексами.

3. Сбор нефти и нефтепродуктов, плавающих на поверхности воды, методом накрытия ее адсорбирующим материалом.

4. Покрытие нефтяной пленки порошком или мелкогранулированным веществом, которые, смешиваясь с нефтью, приклеиваются и затопляют ее.

5. Использование детергентов, к которым относятся вещества, образующие эмульсию и химически воздействующие на молекулы углеводородных соединений и изменяющие их поверхностное натяжение.

  1. В данной курсовой работе была дана характеристика нефти, описаны ее состав и свойства, определены источники загрязнения океана нефтью и нефтепродуктами; исследован характер влияния нефти и нефтепродуктов на гидросферу Земли и оценены последствия этого влияния на гидробионтов. Так же было оценено влияние нефти и нефтепродуктов на акваторию Авачинской бухты.

Решение данных вопросов в настоящее время очень важно, так как попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. После попадания нефти или нефтепродуктов в воду требуется определенное время для исчезновения их следов. Сюда надо включить и время, необходимое для повторного заселения загрязненной зоны теми же и в том же количестве организмами, которые обитали здесь ранее. Губительное влияние нефти может сказываться в течение долгих лет.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем: Учебник. —  М.: Химия, 2002. — 608с.
  2. Беляков В.Л. Автоматический контроль параметров нефтяных эмульсий: Справ. пособие. — М.: Недра, 1992. — 204с.
  3. Васильев Г.Г., Коробков Г.Е., Коршак А.А. и др. Трубопроводный транспорт нефти. Учебник для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. — 384 с.
  4. Вронский В.А. Экология и окружающая среда. — М.: Ростов н/Д: МарТ, 2008. — 432 с.
  5. Герлах С.А. Загрязнение морей. Диагноз и терапия. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 264 с.
  6. Гольдберг В.М. Техногенное загрязнение природных вод и его экологические последствия; РАН, ин-т геоэкологии. — М.: Наука, 2001. — 123с.
  7. Динков В.А. Нефтяная промышленность вчера, сегодня, завтра. — М.: ВНИИОЭНГ, 1988. — 243с.
  8. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 528 с.
  9. Ильюшинский А.А. Экономическая оценка ресурсов нефти и газа. Гос. комитет РСФРС по делам науки и высш. школы. — СПб.: Изд-во уни-та, 1992. — 161с.
  10. Кноринг Л.Д. Стратегия подготовки запасов нефти и газа. — СПб: Недра, 1992. — 311с.
  11. Кузнецов И. Водные проблемы России. // Экология и жизнь. ― 2008. ― 5(78). ― С. 24-27.
  12. Львович М. И. Вода и жизнь. — М.: Наука, 1986. — 254с.
  13. Миланова Е. В., Рябчиков А. М. Использование природных ресурсов. Охрана природы. — М.: Высшая школа, 1986. — 280с.
  14. Миронов О.Г. Влияние нефти и нефтепродуктов на морские организмы и их сообщества. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — Т. 4. — 136 с.
  15. Нельсон-Смит А. Нефть и экология моря. — М.: Прогресс, 1977. — 302 с.
  16. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. — М.: Изд-во ВНИРО, 2001. — 247 с.
  17. Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. — М.: Изд-во ВНИРО, 1997. — 350 с.
  18. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. — Л.: Гидрометиоиздат, 1981. — 287с.
  19. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. — М.: Колосс, 2003. — 230 с.
  20. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшавтов. — М.: МГУ, 1998. — 369 с.
  21. Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей. Доклады V научной конференции 22 – 24 ноября 2004г. Научное издание. — П-К.: КамчатПресс, 2005. ― 139с.
  22. Сурков В.С., Конторович А.Э.. Теоретические и региональные проблемы геологии нефти и газа: Сб. науч. тр., Сиб. отд-ние, Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. — 238с.
  23. Шлыгин И.А. и др. Исследование процессов при сбросе отходов в море. — Л.: Гидрометиоиздат, 1983. — 206с.

 

myunivercity.ru