CC BY
49
ВЕСТНИК ТГГПУ. 2008. №4(15)
УДК 553.1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО САМООЧИЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД О.МОХОВОГО ОТ НЕФТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЕГО АВАРИЙНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
© О.С.Меркушин, Н.В.Морозов, А.В.Сидоров
Рассмотрено состояние озер РТ, и подробно изучено о. Моховое, которое подверглось аварийному загрязнению нефтью в результате прорыва в нефтепроводе. Показан процесс ее самоочищения по основным химическим и биологическим показателям оценки качества воды водоемов.
Ключевые слова: поверхностные воды, естественное самоочищение, о.Моховое
Республика Татарстан, как и большинство регионов России и крупных стран мира располагает нефтепроводами, промышленностью, связанной с добычей, транспортировкой и переработкой углеводородного сырья и сталкивается с проблемой загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами [1]. Уровень добычи нефти в РТ уже в течение последних пяти лет поддерживается в пределах 28-30 млн.т. с ежегодным увеличением в 3% (рис.1). Потери при этом велики и исчисляются в пределах 0,5-1% от объема добычи [2], подобное положение сохраняется и на нефтедобывающих объектах России. По причине аварийной ситуации
В Республики Татарстан 32 озера, имеющие особый статус. Это не много, если учесть, что в Республике Татарстан 43 района, а большая часть водных объектов приходится на Лаишев-ский (13), Зеленодольский (5), Спасский (4) и Высокогорский (3). Объясняется это тем, что Приказанье исследовано лучше, чем другие территории республики. Между тем, в одном только Бавлинском районе более шестисот озер. Часть из них образованы на месте карьеров, отдельных обвалованных территорий, вода в них солоноватая, голубая, как морская и абсолютна мертвая -из-за загрязнения их высокоминерализованными
на нефтепроводах России в 2007 году разливы нефти составили 31,9 млн.т. в год. Вот некоторые цифры аварийности: 1995 - 48 аварий, 1998 - 63, 2001 - 65, 2006 - более 80 [1]. Эксперты, работающие над оценкой ущерба влияния нефти на экосистему бассейна р. Волга, только на примере аварии 1998 года приводят цифру, превышающую десятки миллионов рублей. Обусловленный авариями выброс нефти и пластовых вод сопровождается загрязнением земель и водных объектов. Среди последних велика доля озер, которые также принимают некоторое количество нефтяных и других загрязняющих веществ.
попутными водами, добываемые вместе с нефтью. Достаешь ил, отобранный со дна таких "озер", а он содержит нефть.
Озера все чаще становятся аварийными приемниками нефти, нефтепродуктов и многих ядовитых высокотоксичных загрязняющих веществ. Сказанное подтверждается непосредственными фактами. Так, например, по данным МЧС 5 апреля 2007 года в трех километрах от села Габи-шево Лаишевского района Республики Татарстан (рис.2) на линии ОАО "Северо-Западные магистральные нефтепроводы" (СЗМН) участка "Станция Ковали" произошла авария, в результате ко-
32 п
31,5 її 31 и 30,5-=; 30-| 29,5* 29£ 28,5-Ї 2827,527
■
■
1 1
2002 г. 2003 г. 2004 г 2005 г 2006 г 2007 г года
Рис.1. Динамика добычи нефти в РТ по годам.
торой разлилось большое количество нефти. В связи с этим был загрязнен памятник природы озеро Моховое и прилегающая к нему территория (рис.3). Длина озера - 900 м, ширина - 170 м, средняя глубина - около 6 метров. Озеро карстовое, сложенное, имеет хозяйственное, научно -
Визуальные наблюдения, выполненные в озере, выявили, что на поверхности воды отмечалась масляная нефтяная пленка в количестве от 2 до 3 баллов. Запаха нефти издалека не ощущалось, но при приближении к воде, запах возрастал по 5-ти бальной шкале и составил 3 балла, а в некоторых частях озера достигал 4-х баллов. В толще воды содержание взвешенной нефти и на прилегающей к озеру территории наблюдалось видимые остатки в виде отдельных темных комочков. При растирании почвенного комка в ладонях и на поверхности рук появлялся слабый запах нефти и ощущение маслянистости, что яв-
лики Татарстан - сто пятьдесят квадратных метров. Однако экологи называют цифру почти в 10 раз больше. Специалисты говорят, что водоему нанесен непоправимый ущерб. Точные объемы нефти, вылившейся из трубы, работники СЗМН назвать не смогли (по сведениям МЧС - 4,5 тон-
ляется явным признаком нефтяного загрязнения. В радиусе 20-40 метров вокруг источника утечки наблюдалось угнетение и пожелтение растительности и усыхание молодых саженцев ели.
Лабораторией кафедры ботаники и экологической биотехнологии проводился мониторинг загрязнения воды оз. Мохового в течение 21 месяца (табл.1). Исходя из таблицы 1, можно заметить, что количество нефтепродуктов в первые дни составляет 60 мг/дм3, а спустя 7 месяцев после аварии 18 мг/дм3, превышая ПДК в 360 раз (рис.4).
познавательное и эстетическое значение [3,4]. ны) [5].
Масштабы загрязнения по данным МЧС Респуб-
Рис.2. Карта расположения Озера Мохового (А - физическая карта; Б - схема)
Рис.3. Состояние о.Мохового в момент загрязнения
Таблица 1
Изменение основных показателей воды в процессе естественного самоочищения о.Мохового
Показатели Содержание, мг/дм3
9.04.07 г. 10.06.07 г. 08.11.07 г. 15.04 .08 г. 9.06.08 г. 13.11.08 г. ПДК
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Нитраты, N03 6,2 <0,05 13,2 1,03 7,85 0,63 21,5 1,13 24,3 1,02 15,8 1,22 40
Нитриты, К02" 0,2 <0,05 3,54 0,1 0,98 0,06 6,17 2,05 5,47 1,49 3,8 2,1 0,08
Азот аммонийный 14 1,1 11,2 9,6 6,78 4,06 9,71 7,11 9 6,22 6,64 5,64 0,05
Фосфаты,Р043- 0,5 <0,05 0,28 0,46 1,02 <0,05 2,08 0,43 1,92 0,35 1,77 0,5 0,05-0,2
Сульфаты,8042" 2 2,3 6,7 5,26 6,47 4,02 6 5,34 5,01 4,74 4,5 4,19 100
Нефтепродукты 60 0,03 18 1,2 1,22 0,06 4,23 1,11 4,03 0,88 2,55 1,04 0,05
ХПК 895 6 645 225 112 21 421 223 378 165 234 205
БПК5 125 0,6 97 14,8 10,1 1,6 36,5 7,3 32 4,6 20,3 5,1
БПКполное 480 1 305 32 21,6 3,1 73 28,4 67,2 19,5 40,6 23 3
Примечание: 1 - озеро загрязненное
2 - озеро близлежащее "условно чистое"
Анализ содержания нитратов, сульфат - иона, аммонийного азота и фосфора в эти сроки показал, что в течение года загрязнение воды озера органическими веществами стабильно высокое, менее выражены также процессы самоочищения воды от нефти. На это указывает стабильно высокое содержание МН4+, которое сохранялось на уровне 9-7 мг/дм3, что ниже показателя загрязнения 09.04.2007 г., всего в 1,1-1,2 раза. Это также исходит из содержания ХПК, которое изменялось в течение года с 09.04.07 г. по 05.04.08 г. всего в 2 раза с 895 до 421 мг/дм3, к концу второго года этот показатель составил 205 мг/дм3. В то же время значение БПК5 и БПКполное сократилось с 125-480 мг/дм3 до 36,5 и 73 мг/дм3 соответственно (табл.1). Последнее указывает на более активное самоочищение воды от легко-окисляемых органических веществ. Это возможно как ввиду освобождения от промежуточных продуктов окисления нефти, минерализации органических остатков, так и распада органики автохтонного происхождения. Изменение основ-
ных гидрохимических показателей летом и осенью 2008 года спустя 1,5 года контакта воды с нефтяным загрязнением, выявило, что процессы самоочищения в озере остались менее выраженными. Это исходит из данных динамики неорганических форм азота (К02, К03, КН4), ХПК, БПК (табл.1).
Причиной наблюдаемого, вероятно, служит первоначальное высокое загрязнение озера нефтью, происшедшее в апреле 2007 года. На это также указывает сохраняющееся загрязнение, которое, по-видимому, оказывает влияние на нижележащую ступень озера. По всей вероятности загрязнение, включая промежуточные продукты ее распада, по водоносным горизонтам попадает в близлежащее озеро. Постепенное превышение исследуемых гидрохимических показателей в несколько раз подтверждает сказанное.
Наблюдаемое самоочищение изучаемой экосистемы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами является стадийным биохимическим процессом трансформации загрязняющих веществ,
где микробное окисление углеводородов - ведущий фактор процесса деградации нефти.
Микробиологическая оценка загрязнения почвы и воды нефтепродуктами, проведенная после залпового сброса нефти и в последующие периоды показала, что последнее связано в основном с водно-почвенно-климатическими усло-
виями. В результате деятельности микроорганизмов, а именно углеводородокисляющих, происходит трансформация нефти до простых соединений, тем самым включая углеводородные компоненты в общий круговорот углерода в водной среде.
350
300
5 о 250
т 200
о и я ^ я Ч 150
о 5 у 3 3 100
50
0
□ 1 проба
□ 2 проба
□ 3 проба
□ контроль
09.04.07г. 10.06.07г. 08.11.07г. 15.04.08г. 09.06.08г. Рис.5 Динамика численности УОМ на прилегающий территории
близ о. Моховое
дата
Примечание: 1 проба - проба, взятая на расстоянии 10 м от источника загрязнения;
2 проба - проба, взятая на расстоянии 20 м от источника загрязнения;
3 проба - проба, взятая на расстоянии 30 м от источника загрязнения; контроль - 40 метров в противоположную сторону от источника загрязнения.
Результаты анализов динамики процесса самоочищения почвы на прилегающей территории показали, что под действием нефти значительно изменился микробный фон почвы. Это наглядно иллюстрирует динамика численности углеводо-родокисляющих микроорганизмов, которая изменяется от 140 тыс.кл./г до 349 тыс.кл./г почвы, в зоне прилегающей к аварийному сбросу (рис.5). Микробиологический анализ показал, что в образцах загрязненной нефтью почвы численность бактерий и грибов сильно возросла через два месяца после аварийного поступления. Этому способствовала характерная температура и определенная влажность. Изначально, присутствующая аборигенная микробиота, способная окислять углеводороды нефти под влиянием нефтяного загрязнения стала интенсивно расти и размножаться. Максимум отмечен в первой пробе, взятой на расстоянии 10 м от источника загрязнения, который составил 349 тыс.кл./г почвы (рис.5). Огромное значение сыграла лесная подстилка из трав, листьев и хвои деревьев.
Не большой период приспособления, необходимого микроорганизмам при переходе на новый источник питания, говорит об их адаптации к использованию в качестве источника питания нефти данного типа.
Максимальное значение токсичности почвы было отмечено в первоначальный период отбора проб, с последующим понижением численности гетеротрофных микроорганизмов до 80-120 тыс.кл./г почвы. К концу года наблюдалось уменьшение количества нефти и углеводородо-кисляющих микроорганизмов во всех исследуемых пробах в 2 раза. Это возможно как с понижение температурных условий, замедлением процессов самоочищения экосистемы от нефтяного загрязнения. Известно, что уровень активности окислительно-восстановительных ферментов (дегидрогеназа, каталаза) - характеризующих процессы самоочищающейся способности почвы от нефтяных углеводородов.
Естественно до полного восстановления экосистем озера еще далеко, но положительная динамика уже наблюдается. Нами будет продолжено наблюдение за процессом естественного самоочищения озера, до тех пор, пока оно не будет полностью восстановлено.
1. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды республики Татарстан в 2006 году. - Казань, 2007. -494 с.
2. Морозов. Н.В. Экологическая биотехнология: очистка природных и сточных вод макрофитами /
Н.В. Морозов. - Казань: КГПУ. 2001.- 396 с.
3. [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http ://www.evening-
kazan.ru/article.aspfrom=number&num_dt=16.10.20 04&id = 16644 Вечерняя Казань / № 172 (2902) /
Проблемы экологии / 32 болота и сотни нефтяных отстойников.
THE STUDY NATURAL SELF-CLEANING OF OIL-CONTAMINATED WATER OF LAKE MAKHOVOE DURING ITS ACCIDENTAL POLLUTION
О^.МегкшЫп, N.V.Morozov, A.V.Sidorov
We studied a number of lakes of the Republic of Tatarstan and Lake Mochovoe in particular, contaminated with petroleum by wrecking break of oil-pipe line. Self-cleaning process of the lake in basic chemical and biological indexes of natural water quality were shown.
Key words: surface waters, natural self-cleaning, Mokhovoe Lake
Меркушин Олег Сергеевич - аспирант кафедры ботаники и экологической биотехнологии Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета Морозов Николай Васильевич - доктор биологических наук, заведующий кафедрой ботаники и экологической биотехнологии Татарского государственного гуманитарнопедагогического университета
Сидоров Александр Вячеславович - аспирант кафедры ботаники и экологической биотехнологии Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета
E-mail: bf@tggpu.ru
4. Государственный реестр. Особо охраняемых природных территорий республики Татарстан / Под. редакцией А.И.Щеповских. - Казань: Изд-во МАГАРИФ, 1998. - 324 с.
5. [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://www.5-tv.ru/ от 06.04.2007 | 14:35, Озеро Моховое в Татарстане уничтожено нефтью.
