Антропогенное влияние специальной экономической энергетической зоны Парса провинции Бушер на прибрежные воды и экосистему Персидского залива Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 504.064.36:574

Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2014. Вып. 4

Д. Акбарпур1, В. А. Лукьянов2

АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ СПЕЦИАЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ ПАРСА ПРОВИНЦИИ БУШЕР НА ПРИБРЕЖНЫЕ ВОДЫ И ЭКОСИСТЕМУ ПЕРСИДСКОГО ЗАЛИВА

1 Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

2 Курская государственная сельскохозяйственная академия, Российская Федерация, 305021, Курск, ул. Карла Маркса, 70

В связи с развитием нефтегазовой промышленности Ирана предприятия сбрасывают в окружающую среду большое количество сточных вод с высоким содержанием загрязняющих веществ. В итоге был нанесен значительный ущерб экосистеме Персидского залива, аква-культуре и рыболовству. В результате попадания биогенных веществ и различных загрязнений в природные воды прибрежной акватории Персидского залива в провинции Бушер наблюдаются «красные приливы» (red tide). Они вызваны бурным развитием токсичных водорослей (фитопланктона), что резко снижает содержание кислорода в воде и приводит к гибели рыбы. В статье приводятся результаты анализов состава промышленных сточных вод с предприятий нефтегазового комплекса провинции Бушер на побережье Персидского залива. Предложены мероприятия для снижения влияния промышленных стоков на водные экосистемы региона. Библиогр. 17 назв. Ил. 2. Табл. 2.

Ключевые слова: антропогенное влияние, сточные воды, биогенные вещества, тяжелые металлы, аквакультура, экологические проблемы, Персидский залив, Иран.

ANTHROPOGENIC EFFECTS OF THE PARS SPECIAL ECONOMIC ENERGY ZONE ON THE COSTAL WATERS AND THE PERSIAN GULF ECOSYSTEM

D. Akbarpour1, V. A. Lukyanov2

1 St. Petersburg State University, 7/9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation

2 Kursc State Agricultural Academy, 70, ul. Karla Marksa, Kursc, 305021, Russian Federation

This study analyzes one of the most important causes of degradation of the marine environment. Study territory is located on the South-West of Iran, the Persian Gulf (South Pars).The rapid industrial development in the Pars special economic energy zone has been severely affecting the environment. Analysis of samples from all stations had significant deviations from the statistical indicators. Thus, a pronounced pollution characterized station 1-5 on the number and nature of pollutants' impact on water quality. The content of Mn, Ni, As, Se, Be, B, Li, Mo, Cu, Co, Zn, sulfate ions, nitrite ions, phosphate ions is high. At stations 6-10 pollutant content of the quantitative aspect of the slightly lower. Here are absent, and only trace amounts of Mn, Ni, As, Se, B, Ba, Mo, Cr, Cu, Cd (Tables 1, 2). Due to receiving a huge amount of wastewater with a high content of pollutants, a considerable damage was caused to the ecosystem of the coastal waters of the Persian Gulf. Due to these pollutants we witness a red tide on the coastal waters of Bushehr province and Pars special economic energy zone. This phenomenon has exacerbated environmental situation that led to the rapid development of toxic algae, which sharply reduced the oxygen content in the water and it was the cause of death of aquaculture. The effects of pollutants on the quality of wastewater and coastal aquatic ecosystems were considered. Refs 17. Figs 2. Tables 2.

Keywords: anthropogenic influence, sewage, nutrients, heavy metals, aquaculture, environmental problems, Persian Gulf, Iran.

Введение. Как известно, одним из факторов, влияющих на качество природных вод, является накопление в них загрязняющих веществ: тяжелых металлов, нитратов, нитритов, фосфатов и др., особенно азота и фосфора, которые являются эвтро-фирующими элементами и одной из самых серьезных угроз для водных экосистем.

Увеличение количества биогенных элементов, поступающих со сточными водами, главным образом азота и фосфора, вызывают «цветение» водоемов, что является признаком активного процесса эвтрофикации водных объектов и деградации водных экосистем [1, 2].

Район наших исследований охватывает часть побережья и акватории Персидского залива и включает особую экономическую энергетическую зону Южного Парса (площадь около 14 000 га) и Морской национальный парк «Найбанд» (площадь 46687 га) в провинции Бушер, Иран (рис. 1).

Рис. 1. Местоположение района исследования и места отбора проб в специальной экономико-энергетической зоне Парса провинции Бушер (Иран) (использованы картографические материалы с сайтов: http://wikimapia.org и http://map.ucoz.com)

Персидский залив — это уникальная природная водная экосистема. Наиболее важные экологические особенности Персидского залива — высокая температура морской воды, повышенная соленость и ограниченное поступление пресноводного стока, что создает уникальные условия природной среды и биологического разнообразия. Флора и фауна представлены разнообразными грибами, водорослями, моллюсками, ракообразными, медузами, кораллами, морскими змеями, черепахами, рыбами, акулами и многими видами морских млекопитающих. Высокая температура вод Персидского залива, достигающая 37оС, в сочетании с загрязняющими веще-

ствами, поступающими с промышленными стоками, нередко приводит к разрушению водной экосистемы, ставя организмы на грань выживания и приспособляемости к происходящим изменениям среды [3, 4, 5].

В результате развития нефтегазовой промышленности на побережье Персидского залива в его акваторию поступают загрязняющие вещества, вызывающие деформацию структуры водной экосистемы: ухудшается качество не только воды, но и донных отложений, адсорбирующих загрязнения, изменяется видовой состав и пространственное распределение гидробионтов, происходит накопление в них токсикантов, что представляет угрозу для всей трофической цепи. Загрязнение вод в Персидском заливе биогенными веществами привело к такому явлению, как «красные приливы», обусловленные активным развитием фитопланктона и исчезновению некоторых видов рыб. Эксплуатация богатых месторождений нефти и газа на акватории и побережье, разведка, добыча и транспортировка углеводородов, а также периодически возникающие войны в этом регионе, считаются основными причинами, которые могут привести экосистему залива к гибели [6, 7].

В настоящее время регион Персидского залива является крупнейшим промышленным районом Ирана, который обеспечивает 21% газа от мировой потребности [8]. Из-за конкуренции с государством Катар и стремления воспользоваться богатыми нефтяными и газовыми ресурсами в этой области соблюдение экологических принципов отходит на второй план, что способствует негативным изменениям в окружающей среде [9].

Таким образом, в результате современного экономического развития региона здесь наблюдаются разрушение и деградация наземных и морских экосистем. Поэтому очевидно, что без улучшения технологий очистки стоков дальнейшее развитие промышленности не может продолжаться. Тем более, что в зону загрязнения попадают такие две уникальные геосистемы, требующие особой охраны, как мангровые заросли и кораллы в пределах Морского национального парка «Найбанд» [10, 11].

Следует отметить, что между странами Персидского залива ещё в 1978 г. была подписана Конвенция по охране природной среды, но серьезных и практических мер по предотвращению деградации окружающей среды и загрязнения морских вод странами региона принято не было. Сброс сточных вод в Персидский залив с территории Ирана в 2011 г. составил около 6 миллиардов кубометров. При этом каждый кубический метр очищенных сточных вод является результатом очистки около 40 кубометров сильно загрязненной воды. Поэтому промышленные сточные воды, если нет их сбора и обработки, являются мощным источником загрязнения, в конечном итоге влияющим на качество поверхностных и подземных вод Ирана, и нередко приводят к экологическим катастрофам. Например, в течение 2005-2006 гг. в трех провинциях на побережье Персидского залива (Хузестан, Бушер, Хормозган) была отмечена гибель около 60 тонн водных организмов и почти треть уникального кораллового биома также исчезли [12]. В связи с возникшими экологическими проблемами и для предотвращения загрязнения и разрушения экосистемы Персидского залива была создана влиятельная региональная организация по охране морской среды — «ROPME Sea Area» [13]. Однако и в настоящее время загрязнение Персидского залива продолжается [14, 15].

Материалы и методы. В процессе исследований мы использовали современные методы, применяемые для оценки качества сточных вод. В процессе оценки качества

сточных вод был рассмотрен стандартный комплекс показателей: рН, температура, соленость, электропроводность, мутность воды, количество растворенного в воде кислорода и взвешенных веществ, биологическое потребление кислорода (БПК5), химическое потребление кислорода (ХПК), нитраты, нитриты, ортофосфаты, тяжелые металлы (ТМ) и некоторые другие параметры, определяемые в соответствии с национальными стандартами. Отбор проб проводился в разное время: утром и вечером, два раза в месяц, при минимальном и максимальном объемах сброса сточных вод на протяжении 3 месяцев. Качество вод оценивалось на входе в систему очистки (станция 1), на выходе из неё (станция 2) и в зоне распространения сточных вод в прибрежной акватории Персидского залива (станции 3-10) на расстоянии около 5 км друг от друга, в радиусе 10 км от берега моря. Химический анализ образцов сточных вод проводился на основе принятых в Иране стандартных методов анализа воды (Standard Method water and waste water U.S.A, 1989, Version, 2006) [16]. Образцы маркировались: указывалось местоположение станции, время отбора проб, точные координаты. В течение нескольких часов после отбора образцы доставлялись в лабораторию Института нефти в город Тегеран [17]. Статистическая обработка результатов химических анализов позволила выявить интервалы отклонений от принятой нормы каждого вида загрязнителей (табл. 1, 2).

Результаты исследований. В наших исследованиях для оценки факторов загрязнений сточных вод газоперерабатывающих заводов в течение зимы 2009-2010 гг. сделан отбор проб на 10 станциях в районе исследований. В регионе провинции Бу-шер большинство тяжелых металлов, обнаруженных в воде Персидского залива, — Fe, Cu, Zn, Co, Cr, Pb, Cd, Ni, Al, Se, Hg, Ag, Sb, As, Co, V — не являются токсичными и опасными, если они находятся в малых концентрациях и в предельно-допустимых значениях. Все эти элементы в малом количестве необходимы для метаболизма живых организмов, которые и не могут существовать без этих элементов. Но когда концентрации этих элементов превышают допустимый порог, то они становятся токсичными. Их накопление в теле фитопланктона связано с поступлением в пищевые цепи, а концентрация после передачи от этих низших существ к другим увеличивается и может вызывать летальные эффекты для животных в верхней части пищевой пирамиды (например, у хищных птиц и даже у человека). Показательными являются результаты определений БПК5 и ХПК, отражающие существенные превышения концентраций загрязнителей в сточных водах на выходе с очистных сооружений, по сравнению с потребляемой водой для очистки (рис. 2).

По данным анализов, образцы сточных вод всех станций имели значительные отклонения от средних статистических показателей. Так, сильно выраженным загрязнением по количеству ТМ и других поллютантов характеризовались станции 1-5 (табл. 1). Здесь отмечено высокое содержание Mn, Ni, As, Se, Be, B, Li, Mo, Cu, Co, Zn, сульфатов, нитритов, фосфатов. На более удаленных от точки первичного сброса вод станциях 6-10 количество загрязняющих веществ несколько ниже. Здесь отсутствуют или находятся только в следовых количествах Mn, Ni, As, Se, B, Ba, Mo, Cr, Cu, Cd, не обнаружено цианидов, фенолов, формальдегида (табл. 2).

Статистические значения, приведенные в таблицах 1, 2:

Статистика Z:

Z = (x - ^)/sx □,

где x — абсолютное значение показателя; ц — среднее значение; sx — стандартное отклонение; Sig (significant) = значение в диапазоне 0,00-1,00, если количество sig больше 0,05.

-О

3 4 5 6 7 Станции 1-10 БПК5

8 9 10

120 100 80 60 40 20

1 2 3

4 5 6 7 8 Станции 1-10 ХПК

9 10

Рис. 2. Сравнение средних концентрации БПК5 и ХПК на 10 станциях (Станция 1 — чистая вода; станции 2-10 — показатели сбрасываемых сточных вод)

Нулевая гипотеза принимается при уровне значимости 95%.

В соответствии с количеством (8Ю) гипотеза нормальности данных принимается на всех станциях. Гипотеза нормальности для некоторых показателей не вычисляется (*), так как эти показатели были без изменений.

Выполненные нами исследования в экономической зоне провинции Бушер позволяют высказать предложения по предотвращению дальнейшего разрушения природной водной экосистемы Персидского залива. На основе анализа материалов изучения качества сточных вод, поступающих в Персидский залив в экономическом регионе провинции Бушер, предлагаются следующие основные мероприятия, направленные на предотвращение дальнейших загрязнений и деградации водных экосистем:

1. Мониторинг и контроль качества сточных вод должен осуществляться регулярно, на основе существующих стандартов контролирующими организациями по защите окружающей среды.

2. Измерения количества загрязняющих веществ и их концентрации в сточных водах необходимо определять после очистки технологических вод, до их сброса в окружающую среду.

3. Сточные воды должны проходить очистку, быть сформированы равномерно и гомогенно перед сбросом в открытые воды, где они смешиваются и разбавляются морской водой.

4. Цветность и мутность сбрасываемых сточных вод не должны приводить к ощутимым изменениям среды в открытых природных водах Персидского залива.

5. Применяемые стандарты качества выходящих сточных вод должны соответствовать качеству воды для использования в хозяйстве (марикультуре, рыболовстве и т. д.).

6. Разбавление неочищенных сточных вод чистой водой для того, чтобы свести к минимуму концентрацию загрязняющих веществ, необходимо объявить неприемлемым.

Элементы Станция 1 Станция 2 Станция 3 Станция 4 Станция 5

Статистика Z БЮ Статистика Z ею Статистика Z БЮ Статистика Z ею Статистика Z БЮ

БПК5 0,573 0,782 0,99 0,43 0,59 0,77 0,956 0,512 0,887 0,582

ХПК 0,229 1,041 0,96 0,50 0,99 0,42 0,409 0,889 0,886 0,583

Са2+ 0,147 1,143 0,86 0,60 1,00 0,41 0,776 0,660 0,942 0,530

Мп2+ 0,110 1,205 * * * * * * * *

Мд2+ 0,123 1,181 0,85 0,61 0,99 0,45 0,924 0,549 0,916 0,556

N1 0,110 1,205 * * * * * * * *

А8 0,110 1,205 0,27 1,00 0,11 1,20 * * * *

ве 0,110 1,205 * * * * * * * *

Ве2+ 0,110 1,204 0,11 1,20 0,27 1,00 * * 0,272 0,998

В 0,218 1,053 * * * * * * * *

Li 0,110 1,205 0,10 1,22 0,10 1,22 0,110 1,205 0,100 1,225

Мо 0,110 1,205 0,32 0,96 * * 0,272 0,998 0,272 0,998

Сг3+ * * 0,27 1,00 * * * * * *

РЬ2+ 0,646 0,739 0,52 0,82 0,11 1,20 0,110 1,205 0,833 0,623

Си2+ 0,110 1,205 0,27 1,00 0,11 1,20 * * * *

0,573 0,782 0,11 1,20 * * 0,110 1,205 * *

* * 0,10 1,22 0,10 1,22 0,100 1,225 0,573 0,782

са * * 0,11 1,20 0,11 1,20 * * 0,573 0,782

Со 0,272 0,998 0,68 0,72 0,98 0,48 0,682 0,717 0,833 0,623

Бе3+ * * * * * * * * * *

Zп2+ 0,110 1,205 0,27 1,00 0,68 0,72 0,110 1,205 0,518 0,816

С1- 0,659 0,731 0,82 0,63 0,44 0,87 0,975 0,481 0,967 0,496

8О32- * * * * * * * * * *

8О42- 0,110 1,205 0,37 0,92 0,34 0,94 0,988 0,449 0,573 0,782

0,100 1,225 0,99 0,43 * * * * * *

* * 0,96 0,50 0,68 0,72 0,833 0,623 0,110 1,205

NH4+ * * 0,86 0,60 0,110 1,205 0,110 1,205

РО43- * * * * 0,10 1,22 0,100 1,225 0,100 1,225

С6Н5ОН * * 0,85 0,61 * * * * * *

РН 0,573 0,782 0,10 1,22 0,68 0,72 0,291 0,981 0,365 0,920

Т°с 0,110 1,205 0,32 0,96 0,11 1,20 0,110 1,205 0,110 1,205

7. Очистные сооружения для очистки сточных вод должны быть спроектированы, построены и введены в эксплуатацию в соответствии с международными стандартами, обеспечивающими минимизацию загрязнения окружающей среды.

На основе проведенных исследований можно сделать вывод: необходимо приложить все усилия, чтобы контроль за содержанием загрязняющих веществ перед сбросом в море стал государственным стандартом. Важнейшим шагом должно быть строительство центральных комплексов очистки сточных вод в промышленных районах, чтобы предотвращать попадание в море эвтрофирующих и загрязняющих веществ. Очевидно, что сотрудничество исследовательских центров с администра-

Элементы Станция 6 Станция 7 Станция 8 Станция 9 Станция 10

Статистика Z SIG Статистика Z SIG Статистика Z SIG Статистика Z SIG Статистика Z SIG

ВПК5 0,882 0,586 0,993 0,427 0,787 0,653 0,767 0,666 0,857 0,606

ХПК 0,988 0,448 0,962 0,503 0,990 0,441 0,923 0,550 0,983 0,462

Ca2+ 0,927 0,546 0,853 0,608 0,806 0,641 0,969 0,491 0,996 0,408

Mn2+ * * * * * * * * * *

Mg2+ 0,909 0,563 0,763 0,668 0,917 0,556 0,982 0,465 0,819 0,632

Ni * * * * * * * * * *

As * * * * * * * * * *

Se * * * * * * * * * *

Be2+ * * * * 0,272 0,998 0,272 0,998 0,272 0,998

B * * * * * * * * * *

Li 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225

Mo * * * * * * * * * *

Cr3+ * * * * * * * * * *

Pb2+ 0,573 0,782 0,110 1,205 0,682 0,717 0,272 0,998 * *

Cu2+ * * * * * * * * * *

Ag+ * * * * * * 0,272 0,998 * *

Hg+ 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225

Cd * * * * * * * * * *

Co 0,573 0,782 0,110 1,205 0,272 0,998 0,272 0,998 0,646 0,739

Fe3+ 0,573 0,782 * * * * * * * *

Zn2+ 0,646 0,739 0,110 1,205 0,573 0,782 0,646 0,739 0,272 0,998

Cl- 0,840 0,618 0,813 0,636 0,997 0,403 0,470 0,847 0,284 0,987

SO32- * * * * * * * * * *

SO42- 0,793 0,649 0,158 1,127 0,450 0,860 0,996 0,407 0,273 0,998

NO2- * * * * * * * * * *

NO3- 0,573 0,782 0,573 0,782 0,272 0,998 0,968 0,494 0,272 0,998

NH4+ * * * * 0,573 0,782 * * 0,272 0,998

PO43- 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225 0,100 1,225

QH5OH * * * * * * * * * *

PH 0,682 0,717 0,573 0,782 0,100 1,225 0,272 0,998 0,100 1,225

T°c 0,272 0,998 0,110 1,205 0,110 1,205 0,110 1,205 0,110 1,205

цией промышленных регионов и адекватное финансирование водоохранных мероприятий имеет решающее значение для достижения целей охраны природной среды и устойчивого развития регионов.

Литература

1. Iranian Fisheries Research Center Report Series and Government regulatory approvals. Tehran. Iran. 2010. P. 71-78.

2. Kanin A. Fishes of the Persian Gulf // Bushehr Encyclopedia Academic Press. Tehran. Iran. 2010. N. 1. P. 23-182.

3. Darvishsefat A. Atlas of Protected Areas of Iran. Tehran: University Press, 2007. 30 p.

4. Department of Biology McGill University of Canada Montreal, Quebec Canada H3A 1B1. 2013.http:// Bilogy.mcgill.ca /faculty/Gregory_eaves (дата обращения: 06.05.2014).

5. Rasouli M. Project of Coastal protected areas. Iranian organization of Ports and Maritime Office of Marine Safety and Protection. 2006. P. 46-48.

6. Al-Nageeb «Society and State in the Gulf and Arab Peninsula». London and New York: Routledge, 1990. P. 1545-1548.

7. Buchholz R. A. Principles of Environmental management. The Greening of Business. Hall, London, UK, 1998. 13 p.

8. Shekuhi H. New perspectives in urban geography. Tehran: Tehran science Press, 1994. 142 р.

9. Akbarpour D. Site selection of residential area around Pars special economic energy zone and its environmental impacts using GIS. M. Sc // Thesis in Environmental Science. Branch of Pollution. Islamic Azad University. Science and Research. 2008. P. 76-114.

10. Magnonian H. Handbook of Protected Areas of Iran // Environmental protection organization Press. 2000. N 2. P. 105-109.

11. Lloyd B., Helmer R. Surveillance of drinking water quality in rural areas. Longman Scientific and Technical. New York: Wiley, 1992 . Р. 34-56.

12. Miranzadeh M. Handbook of Designing Wastewater collection system // Hafiz Press. Tehran. Iran. 2007. N 2. P. 172-193.

13. Regional organization for the protection of the Marine Environment (ROPME). Manual of oceano-graphic observation and pollutant analysis methods. Kuwait // Report Series. 2011. P. 220-226.

14. National Institute of oceanography, Persian Gulf Ecological Research // Report Series and Government regulatory approvals. Tehran. Iran. 2009-2010. 161 p.

15. Department of Environment. Boushehr Province Marine Environment Centre. Boushehr. Iran. 20112012.

16. Standard method for the examination of water and wastewaterquality. Assurance Manual and Standard Operating Procedures / by American Public Health Association, U.S.A. 1989. 1441 pp.

17. Research Institute of Petroleum Industry Environmental Pollution. Tehran. Iran, 2007-2009.

Статья поступила в редакцию 28 июня 2014 г.

Контактная информация

Акбарпур Даруш — аспирант; dakbarpour@mail.ru

Лукьянов Вячеслав Анатольевич — аспирант; lukyanov27@mail.ru

Akbarpour Darush — post graduate student; dakbarpour@mail.ru Lukyanov Vyacheslav A. — post graduate student; lukyanov27@mail.ru