1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

“ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПАРАЗИТОФАУНЫ РЫБ”

Наиболее богатые нефтегазоносные площади находятся в самом центре Обь-Иртышского бассейна - Среднем Приобье. Расположены они в основном на Сибирских Увалах, которые являются водоразделом для правых и притоков Оби и рек, впадающих в Карское море. Здесь сосредоточено до 80% всех месторождений нефти Тюменской области.

Западно-Сибирская газоносная провинция отличается исключительно благоприятным строением, а также высоким качеством нефти. Прежде всего следует отметить сосредоточение очень крупных запасов нефти на относительно небольших территориях. Почти все основные месторождения нефти приурочены к среднему течению Оби.

Одна из наиболее характерных особенностей нефтяных месторождений севера Тюменской области - исключительно высокие дебиты скважин. Из открытых в Сургутском, Нижнеавртовском, Салымском и Южно-Балыкском районах нефтяных месторождений 74% относятся к группе крупный и крупнейших, 14% - к группе средних и только 12% - к группе небольших. Такая высокая плотность буровых скважин в пойме Оби создает угрозу для природной среды данного региона. Концентрация нефтепродуктов в русле рек Среднего Приобья превышает допустимую норму в 50 - 92 раза, а в устье Оби в 29 раз. На нефтепромыслах нередки аварии, при которых нефть попадает в реки и оттуда в их пойму. По данным Таркосаленской инспекции рыбоохраны, только по Холмогорскому и Карамовскому месторождениям в 1984 году зафиксировано16 аварий на нефтепроводах. По объединению «Нижневртовскнефтегаз» в 1986 году на нефтепроводах произошло 79 аварий (выброс в окружающую среду составил 15 тыс.тонн, в 1987 г. - 61 аварий (2,8 тыс. тонн) и 1988 г. - 58 аварий (4,8 тыс.тонн). В итоге, нефтепродукты попадают в притоки Оби и затем выносятся в ее русло. Так, в 1988 году вблизи аварийного выброса нефти в реке Ват-Еган концентрация нефти в воде достигла 1214 мг/л, а в реке Юх-Еган - 255мг/л, при придельно допустимых нормах 3 мг/л. По расчетам экспертов около 2% добываемой нефти попадает в окружающую среду, что в среднем составляет 500-600 тыс тонн в год.

Анализ динамики добычи нефти в Тюменской области за период 1964-91 годы (табл.1) показывает, что всего было добыто 5432,6 млн.тонн нефти.

Следовательно, потери ее при авариях составили за этот преиод 108,7 млн.тонн. В год пиковой добычи нефти 1987 год (360,4 млн.т.) в водоемы Среднего Приобья и бассейн реки Конды вылилось 7,2 млн.т нефти. Однако по данным Областной СЭС ежегодно в Обь сбрасывается около 12 млн.т нефтепродуктов. Еще более впечатляющий масштаб получается при учете нефтяного загрязнения Иртыша. Его воды каждый год принимают 33 млн.т нефтепродуктов, которые частично оседают в пойме нижней части бассейна и частично выносятся в Обь. Соответственно на нижнее течение Оби приходится 45 млн..т нефтепродуктов в год. Если учесть, что 1 тонна нефти, разливаясь образует на поверхности воды монокулярную пленку на площади 12 кв.км (Чичварин,1970), то количество нефтепродуктов, сбрасываемых ежегодно на территории области, может покрыть ее в четыре слоя.

Ежегодно сток Оби в Карское море составляет в среднем 400 куб.км . В этом случае, учитывая количество попадающих в водоемы нефтепродуктов на территории области получается, что уровень загрязнения воды составляет 0,11 мг/л. Это предельно допустимая концентрация по санитарногигиеническим нормам для содержания высокосернистой нефти в воде. химический нефть концентрация паразитологический

Характеристика химического состава нефти из различных месторождений Тюменской области

Нефти Западной Сибири являются более древними по происхождению, чем во многих других регионах России и СНГ. Время ее образования датируетсяя юрским периодом. В этом же периоде происходило образование неф-тей, в прилегающих к ней нефтеносных районах Казахстана, а в Урало-По-волжском и Ухтинском районах в девоне и карбоне. В западно-Украинском и Кубано-Черноморском и Туркменском районах время образования нефтей определяется более поздним сроком - палеогеном. Большая часть месторождений нефти на Кавказе также датируется палеогеном, хотя отдельные месторждения в Грозненском и Азербайджанском районах образованы в Нижнемеловой период.

а) Физические свойства нефти и ее производных

Нефть представляет собой маслянистую жидкость, как правило, темнобурого цвета. Плотность ее колеблется в пределах 0,73 - 1,04 г/см3 . При плотности ниже 0,9 г/см3 нефти называют легкими, выше 0,9 г/см3 - тяжелыми. Основными ее компонентами являются углеводород (80 - 87%) и водород (10 - 15%), второстепенными сера (до 10%), азот (до 1%) и кислород (до 5%). Сырая нефть содержит следовые количества металлов, таких как ванадий, никель,железо, аллюминий, натрий, кальций, медь и др.

По данным отечественных источников нефть практически не растворима в воде. Однако конкретные данные отсутствуют. В справочных пособиях и материалах анализа физических свойств нефти химических лабораторий НИИ нефтяной промышленности указывается, что она не растворяется в воде. Лишь в одной работе (Габович, Куриной, 1967) отмечается, что восточно-украинская нефть с плотностью 0,7 -1,0 г/см3 при 20 С растворяется в количестве 20 мг/л легких фракций, а бензин 30 - 50 мг/л. По данным зарубежных ученых (Morris, 1976 ) в море растворяется 5% разлитой нефти. В воде растворимы только низкомолекулярные углеводороды: метан, бутан, гептан, бензин ( Parker et al., 1971). Токсичность нефти находится в прямой зависимости от содержания в ней легких ароматических фракций (Hood D,1973). Однако низкомолекулярные фракции нефти легко испаряются и, таким образом, снижают поражающий эффект. Наиболее токсичны для живых организмов высококипящие ароматические фракции нефти (Bellamy D, Clarke P, John D, 1967).

Одним из первых процессов изменений нефти при попадании в воду является испарение. при этом сырая нефть может отдавать в атмосферу до 50% своих компонентов, дизельное топливо - до 75%, а тяжелые нефтепродукты - менее 10% (McAnliffe, 1973). Бензин испаряется полностью с поверхности воды в течение 4 дней при температуре 11 - 18 С (Hitomi Sugitomito and oth., 1964). В этих же условиях легкая нефть теряет за сутки 2% своего веса, а за 7 суток - 8,5%. Испарение нефтяных углеводородов из пленки за сутки составляет в среднем около 85,0% (от 72,0% зимой до 95,0% летом). Оставшаяся часть нефтяных углеводородов переходит в водную толщу в диспергированном виде. В условиях северного побережья Каспия среднее время существования нефтяных пленок около 1 суток, а их средняя толщина - 0,1 мкм (Ткалин, Шаповалов, 1987). Количество испарившейся топливной нефти за неделю составляет 1,7%. По другим данным при низких температурах убыль нефти за 7 дней не превышает 15%, а бензина за 1 сутки лишь 28%. Более высокие показатели были получены Изьюаровой А.И. (1955). По результатам ее исследований технический бензин летом за сутки теряет 84% своего веса, а полностью испаряется лишь на 12 сутки. Соответственно керосин 22% и 36%, нефть 15% и 19,5%, мазут 0,3% и 1,2%. Машинное масло практически не испаряется 0,07%.

Одним из важнейших факторов оказывающих влияние на концентрацию нефти в воде является физико-химическое окисление. Оно может подвергнуть деструкции до 60% от общего веса (Затучная,1975). При солнечном свете окисление поверхностной пленки может достигать 2 т нефти в день (Nelson-Smith, 1972). Процесс окисления нефти может ускоряться или замедляться в зависимости от температуры воды. По данным Атласа и Шефильда (Atlas, Schofield, 1975) окисление нефти при температуре 5 С⁰ и 25 С⁰ составляло 1% и 11% соответственно. Исследования в Каспийском море Зубакина и др.,1975) показали, что физико-химическое окисление нефти летом при температуре 25 - 30 С составляет 60% от общего объема окисленной нефти. Зимой при температуре 5 - 9 С оно было лишь 8%. Периоды полураспада при температуре 0 - 9, 18, 25 -30 С соответственно равны 1000, 456, 192 часов, а изменение на 1 градус изменяет период полураспада на 40 часов. Существенное воздействие на физико-химическое окисление нефти оказывает pH среды. При pH + 4 разрушение нефти прекращается. С повышением этого показателя на единицу период поураспада нефти сокращается на 24 часа (Затучная, 1975).

Распад нефтяных углеводородов в водной среде является окислительным процессом, скорость распада которого находится в зависимости от содержания кислорода. Так, на окисление 1 мг нефти или дизельного топлива вне зависимомти от других факторов, расходуется соответственно 0,4 и 0,65 мг кислорода (Zo Bell,1969; Затучная,Бакум, 1978). На основании этого подсчитано, что для полного окисления 1 л нефти в море требуется 3300 тыс.мг кислорода ( Gattolier and oth., 1973).

Таким образом, имея представления о свойствах нефти и ее физико-хими-ческом и биологическом окислении необходимо располагать данными об условиях для дестукции в природе. С этой целью мы рассматриваем ряд основных факторов, влияющих на процессы разложения нефтепродуктов в водоемах области. К ним относятся состав нефтей некоторых месторождений, количество нефтепродуктов в водоемах, содержание биогенных элементов в воде и температурный режим. В таблице 1 приведены данные по химическому составу нефтей ряда месторождений России и иностранных государств.

Основной характерной чертой нефтей западной Сибири (Тюменской области) является, то что большинство из них имеет невысокую плотность. Это

Таблица 1.

позволяет относить их категории легких.. По содержанию сернитсых соединений нефти Западной Сибири относятся к группе сернистых (от 0,5 до 2,0%). К примеру в Урало-Волжском районе России содержание серы во многих районах выше 2,0%, а на отдельных месторождениях достигает 5,0%. В странах СНГ нефти в большинстве относятся к малосернистым (0,5%). В странах экспортерах состав нефти отличается средним или выше среднего содержанием серы. Особенно это заметно в египетской и венесуэльской нефтях. Относительно смолистых веществ - наиболее тяжелых компонентов, сибирские нефти по рангу стоят ниже других регионов страны, а также ближнего и дальнего зарубежья. Количество асфальтенов (1,3 - 2,7%) и парафинов (2,4 - 3,5%) низкое по сравнению с другими месторождениями России и стран СНГ. Важным моментом в характеристике качества нефтей является наличие в ней фракций, содержащих значительную долю бензина (температура возгонки до 200 С и керосина до 300 С). Максимальный выход бензина отмечается из Шаимской нефти, а минимальное - Мамонтовского месторождения. В среднем содержание бензина в сибирских нефтях ниже чем в других нефтеносных районах. Однако керосин содержится в значительно больших количествах, чем во многих нефтях страны и зарубежных стран.

Самыми легкими компонентами нефти являются ароматические углеводороды. В нефти в среднем их содержание колеблется около 15,0%. Это низкомолекулярные вещества, которые легко испаряются и могут растворяться в воде. Многие из ароматических углеводородов являются токсичными для живых организмов. Концентрация их в нефтях различных месторождений значительно колеблется (таблица 2).

Наиболее высокие концентрации данных углеводородов находятся в нефтях Мамонтовского и Северо-Салымского месторождений. Соответственно и

Таблица 2 Содержание отдельных углеводородов в нефти

попадание нефти в водоемы из этих месторождений будет иметь более тяжелые последствия для гидробионтов, чем нефть других месторождений.

Как уже отмечалось выше, загрязненность водоемов Тюменской области нефтепродуктами очень высокая. Наиболее сильно подвергаются загрязнению водоемы вблизи разрабатываемых месторождений нефти и крупных промышленных центров. В таблице 3 представлены материалы Курганской и Тюменской областных СЭС по содержанию нефтепродуктов в речной воде среднего течения Иртыша и Оби. Для анализа отобраны усредненные данные за период открытой воды.В водоемах бассейна реки Исеть, правого притока Иртыша на территории Курганской области наличие нефтепродуктов в воде не обнаружено. Это объясняется отсутствием крупных промышленных цетров и судоходства в данном регионе. В бас

Таблица 3

Примечание: - нет данных

сейне Туры и Тобола от его слияния с ней находятся города с развитой индустрией и осуществляется интенсивное судоходство. На притоке пятого порядка Туры реке Пышме содержание нефтепродуктов в течение семи лет лишь в 1991 году превысило ПДК. В то же время в Туре ПДК по концентрации нефтепродуктов ежегодно превышается. На реке Тобол, после слияния с Турой количество нефти было высоким во все наблюдаемые годы.

В бассейне Оби получены материалы по основному руслу ниже по течению двух правых притоков Вах и Аган. На первом притоке количество месторождений несколько меньше, чем на втором и они значительно уступают по площади и дебиту скважин. Из четырех анализируемых лет лишь 1985 году ее средний показатель загрязненности воды нефтью превысил ПДК. На другом притоке реке Аган, где находится одно из первых месторождений - Самотлорское , в среднем ПДК ежегодно превышался в 10 - 15 раз. В самой Оби в результате разбавления концентрация нефти была ниже, чем в притоках, но в отдельные годы превышала ПДК в 6 раз. Максимальные показатели в данный период были весной 1984 года на притоках Агана: реках Ватъеган - 1214,9 мг/л и Юхъеган -254,7 мг/л, на Вахе в июле 1985 года - 2,8 мг/л.

Рис.1. Среднегодовое содержание нефтепродуктов в воде

Из показателей химического состава воды данных регионов изучены лишь, те которые наиболее важны для процессов биологического и физико-химиче-ского окисления нефти. Показатель pH в исследованных районах почти всегда сдвинут в щелочную сторону, только в 1985 году в бассейне Оби регистрировалась кислая реакция воды. Наблюдается низкое содержание в воде биогенных элементов. Особенно мало соединений, содержащих азот. Фосфоросодержащие соединения изредко обнаруживаются только в русле Оби в пределах 4,0 мг/л.

б) Биологическое окисление нефти

Кроме физико-химического окисления деструкция нефти обусловлена деятельностью нефтеокисляющих бактерий и других микроорганизмов. Около 30 видов микроорганизмов способно перерабатывать различные компоненты нефти в промежуточные продукты. В открытых районах морей, вдали от источников поступления нефти, углеводородокисляющие бактерии составляют 1:100 - 1:10000 от всего микробного ценоза (Zo Bell, 1973). Под влиянием постоянно действующих источников нефти содержание углеводородокисляющих бактерий составляет 10^{3 _} 10⁵ кл/мл, т.е. 35,0-50,0% от всего сапрофитного населения (Zo Bell, 1973; Цыбань, 1973, Миронов, Лебедь, 1972). В период аварийных разливов нефти количество углеводородокисляющих бактерий достигает максимума (10⁷ - 10⁹ кл/мл) и может превышать численность сапрофитной микрофлоры (Цыбань, 1973). По данным зарубежной научной литературы (Byron Y, Beastall S., Scotland S., 1970; Mijet R., 1973; Walker Y.,

Colwell R., 1974) установлено, что псевдомонады и микобактерии играют ведущую роль в разложении нефти и ее производных в морской среде. Наиболее высокой концентрацией этих бактерий характеризуется бактерионейстон (Tsiban A., Teplinskau N., 1972). Численность бактерионейстона в открытых районах океана превышает на 1 - 4 порядка количественное содержание бактериопланктона (Цыбань, 1965; 1970; Gunkel W., 1973; Washington D., 1975).

Суммируя данные многочисленных экспериментов (Kator H., Perry Y., Cerniglia C., 1973; Pritchard H., Starr T., 1973 и др.), можно полагать, что на долю окисления нефти и ее производных морскими бактериями приходится в среднем 50,0 - 60,0%. Суточное разрушение углеводородов составляет 1 - 470 мг/л при температуре 20 - 25 С⁰. В исследованиях микроорганизмов родов Pseudomonas, Micobacterium, изолированных от поверхностных организмов Каспийского и Черного морей было установлено, что при температуре 22 - 24 С⁰ скорость потребления нефти составляет в первом случае 0,7 - 30 мг/л в сутки, а во втором 5 - 7 мг/л. Смешанное бактериальное население разрушало в сутки 160 мг/л нефти при температуре 22 - 23 С⁰ (Цыбань, Зубакина, Ильинский, 1975). Заслуживают внимания эксперименты in situ (Robertson B., Arhelgers N., Kinney P., 1973), в которых микробное потребление углеводородов при температуре 1 С⁰ в водах залива Кука (Аляска) составило 1 мг/л в сутки. Доказано, что при низких температурах воды разрушение нефтяных углеводородов в результате деятельности бактерий выше в 8 - 10 раз, чем при физико-химическом окислении (Потапов, Русанов, 19 ).

Существенным фактором, влияющим на активность бактериальной переработки органических загрязнений является обеспеченность биогенными элементами и прежде всего азотом и фосфором. Для окисления 1 тонны нефти необходимо около 20 кг азота и 2 кг фосфора. При этом образуется около 200 кг органического вещества бактерий (Сорокин, 1974).

Способность окислять нефть и нефтепродукты бактериями используется для создания средств для борьбы с нефтяными загрязнениями в природной среде. Однако до сих пор нет надежного экологически безопаснго препарата для использования с этой целью. Отечественный препарат “Путидойл” (ТУ оп. 64 - 14 - 110 - 86) при использовании его для очищения водоемов от нефтепродуктов вызывает в них дефицит кислорода (Новикова и др., 1991) и при высоких концентрациях является патогенным для околоводных млеко-питающих и человека (Мефодьев и др., 1989). Косвенную роль в ускорении деструкции нефтепродуктов в пресноводных водоемах имеют заросли макро-фитов. Они являются активным субстратом для бактериальной флоры, что повышает численность бактерий и интенсифицирует самоочищение воды (Морозов, 1980).

в) Результаты экспериментальных работ по изучению содержания кислорода в воде при различных концентрациях нефти

Процесс разложения нефти происходит с потреблением растворенного в воде кислорода. Для изучения динамики потребления кислорода при окисле-нии нефти нами были проведены наблюдения в стеклянных цилиндрах с объемом воды в 1 л. В емкость добавлялась нефть в различных объемах для создания определенных концентраций и ежедневно два раза в день в помо-щью термооксиметра снимались показания содержания кислорода в воде (рис.1). Полученные результаты выявили существенное снижение кислорода в емкостях с нефтью. Различие с контролем было тем больше, чем была выше концентрация нефти в сосуде. Минимальное содержание кислорода пришлось на 7 сутки во всех емкостях. Затем наблюдался подъем содержания кислорода в воде. Очевидно, окисление нефти к этому времени прекра-тилось, но показатели к начальному уровню не вернулись. Необходимо отме-тить, что содержание кислорода в воздухе в лабораторных условиях ниже на 1,0 - 1,5 мг/л чем на открытом воздухе. Поэтому следует ожидать, что в при-родных условиях процесс физико-химического окисления будет происходить быстрее. Для изучения влияния бактериального окисления нефти были про-ведены опыты с использованием воды из открытых водоемов и водопро-водной дехлорированной. В воде из пойменного озера,использованной для эксперимента были выявлены бактерии рода Pseudomonas aeroginosa. Концентрация нефти в сосудах была 5 г/л. Полученные данные по наблюдению за уровнем содержания кислорода в воде показывают, что при бактериальном окислении потребность в нем по сравнению с физико-химическим больше приблизительно в два раза (рис.2). Наименьший уровень содержания кислорода наступает на 7 сутки в емкостьях с нефтью, а в контроле на 4 сутки. Это объясняется тем, что микроорганизмы попавшие из воздуха в воду также потребляют кислород в процессе своей жизнедеятельности. В контроле использовалась водопроводная вода, содержание минеральных и органических веществ в которой минимальное, так она прошла очистку. Кроме того в контроле отсутствовали нефтеокисляющие бактерии, поэтому и уровень снижения показателей был выше. В емкостях с нефтью этих веществ больше , соответственно и уровень потребление кислорода бактериями в процеесе жизнедеятельности выше. Таким образом, с увеличением количества нефти в воде и наличии бактерий рода Psudomonas концентрация кислорода может снижаться почти в 2 раза. Отсюда возникает вопрос о реакции гидробионтов на этот процесс.

г) Воздействие сырой нефти и ее производных на водных животных

Анализ данных научной литературы показал, что различные группы гидробионтов обладают неодинаковой токсикорезистентностью к нефти и нефтепродуктам. Основными факторами определяющими токсичность нефти являются вид организма, концентрация токсиканта, срок экспозиции и темпе-ратура. Для растворенных нефтепродуктов характерны широкие диапазоны действующих концентраций. Очевидно, это связано с многокомпонент-ностью химического состава этих веществ. Наиболее чувствительными к нефтяному загрязнению являются мелкие организмы. Минимально дейст-вующие концентрации составляют до 0,01 мг/л водорастворимой фракции нефти. Сравнение показателей L₅₀ при 24 часовой экспозиции выявило су-щественное различие токсикочувствительности организмов из разных таксономических групп. По данным зарубежных ученых рыбы являются более устойчивыми к сырой нефти, чем представители зоопланктона и бентоса (табл. 4).

Таблица 4 Летальные концентрации нефти и нефтепродуктов для пресноводных и морских организмов.

Для представителей зоопланктона эта доза колебалась от 0,4 до 4-5 мг/л, для бентоса - 5 3000 мг/л и рыб 10 - 30 мг/л. Для сырой нефти эти показатели в 10 - 100 раз выше. Для молоди леща и воблы L₅₀ при экспозиции 24 часа доза водорастворимой фракции нефти составляет 10 мг/л, а для взрослых особей - 12 мг/л и 17 мг/л соответственно. При действии сырой нефти в течении 24 часов L₅₀ для судака составляет 10 мг/л. Для усача (Barbus barbus) L₁₀₀ бензина при экспозиции 24 часа - 0,1 г/л.

Эксперименты с одним из основных нефтепродуктов керосином очень малочисленны. Было установлено, что он вызывает гибель 50% много-щетинковых кольчецов в течение 24 часов при дозе 5 мл/л и 100% при 20 мл/л. для золотого карася доза 0,3 мл/л не имеет токсического эффекта.

Влияние бензина было изучено на двух видах морских крабов для которых L₅₀ при 1, 3 и 7 суточных экспозициях составляля 8,5; 6,5 и 0,3 мг/л для одного вида и 12,5; 10,7 0,6 мг/л для другого вида соответственно. Из рыб опыты проводились только с барбусом, для которого L₁₀₀ в течение 24 часов была 100мг/л. Однако 10 мг/л не оказывали на него никакого воздействия.

Токсичность дизельного топлива определялась на тех же 2 видах крабов, что и бензин. При этих экспозициях L₅₀ для первого вида составляла 4; 2,7; 0,2 мг/л и 11,3; 9,2; 0,9 мг/л соответственно. Более низкая токсикочувствительность у рыб. Для форели L₅₀ при суточной экспозиции колеблется в диапазоне 300 - 4000 мг/л, а для шеда уже 204 мг/л являются 100% летальной концентрацией. Испытания с флотским мазутом были проведены только на двух видах рыб. Экспозиция для L₅₀ при 0,25 мл/л для морского карася составляла 32 часа, а для зеленушки 120 часов. Менее токисичен газолин, L₁₀₀ которого для шеда при экспозиции24 часа была 91 мг/л. Еще ниже токсический эффект отмечается у бункерного топлива. Его L₁₀₀ опять для шеда при 48 часовой экспозиции - 2414 мг/л.

Из ароматических углеводородов нефти очень высокой токсичностью обладает фенол. При концентрации 0,0017 мг/л 100% летальный исход для горчака наблюдается через 24 часа. Морские креветки, крабы и бокоплавы более токсикорезистентны , чем рыбы к фенолу. Для них L₅₀ была 0,001 мг/л при 100 часовой экспозиции. Высокую устойчивость к фенолу показали пресноводные моллюски-планорбисы, которые выдерживают концентрацию в 8 мг/л больше месяца. Несколько ниже по токсичности для гидробионтов нафтеновые кислоты. Для L₁₀₀ гольяна и горчака при 24 часовой экспозиции составляет 0,009 - 0,012 мг/л и при 48 часовой - 0,003 - 0,0035 мг/л.

Таким образом, изучение материалов по влиянию нефти на гидробионтов показывает, что наиболее высоким токсическим эффектом обладают легкие фракции нефти. Особенно сильное действие оказывают фенолы и нафтеновые кислоты. Среди тяжелых фракций самым ядовитым является мазут. Соответственно непосредственное влияние сырой нефти значительно ниже ее отдельных очищенных компонентов. Поэтому основной токсический эффект нефти определяется продолжительностью ее воздействия.

д) Исследования по влиянию углеводородов нефти проводились с наиболее характерными для обследуемых водоемов представителями малакофауны и ихтиофауны. Изучалось влияние сырой нефти и ее водорастворимых фракций (ВРФ). Воздействие сырой нефти с северо-салымского месторождения было испытано на нескольких видах моллюсков и рыб. Эксперименты показали, что при низких концентрациях (ВРФ) нефти от 0,25 до 3,7 мг/л в течение 10 суток у верховки (Leucaspius delineatus) и (Cyprinus carpio) токический эффект не наблюдался. Отсутствие влияния на жизнеспособность данных концентраций было выявлено и для моллюсков Codiella inflata в течение 30 дней. Для определения максимальных показателей токсикорезистентности были использованы дозы от 1 до 10 мг/л нефти. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица. 5 Продолжительность жизни представителей зообентоса в воде при различной концентрации сырой нефти (в часах)

Cамыми устойчивыми к сырой нефти оказались два близкородственных вида моллюсков C.inflata и B.tentaculata. Однако в отношении чувствительности к максимальной дозе этот вид был менее устойчивым. Необходимо отметить, что преднежаберные моллюски, к которым кроме вышеназванных относится V.contectus, более токсикорезистентны, чем легочные моллюски. Очевидно, этому частично способствует то, что первые могут закрываться в в раковине с помощью крышечки и пережидать неблагоприятные условия. Двухстворчатый моллюск S.corneum оказался наиболее чувствительным к сырой нефти. Представитель ракообразных G.lacustris реагировал на присутствие нефти сильнее моллюсков, значительно уступая им в жизнеспособности. Объяснением такой существенной разницы в отношении токсиканта у различных организмов, по нашему мнению является их потребность в кислороде. Для определения влияния таких факторов как нефть и концентрация кислорода на выживаемость C.inflata, были рассчитаны соответствующие коэффициенты корреляции. Данные представлены в таблице 6. Дополнительно проведенные исследования по определению потребления кислорода показали, что S.corneum и G.lacustris имеют самые высокие показали. Расчеты на 1 г. живой массы установленные для этих двух видов составляют 2,2 и 2,0 мг/час кислорода соответственно. У C.inflata, B.tentaculata и L.ovale показатели потребления кислорода были на одном уровне - 0,4 мг/час, а у V.contectus и P.corneum - 0,9и 1,0 мг/час. ранее

Таблица 6 Коэффициенты корреляции между смертностью моллюсков C.inflata содержанием в воде нефти и кислорода

было отмечено, что окисление нефти происходит с большим расходом кислорода. Вероятно, выживаемость гидробионтов в большей степени определяется недостатком кислорода, чем токсичностью нефти. Это предположение послужило поводом для проведения эксперимента по одновременному влиянию концентрации сырой нефти и содержания кислорода на сеголеток верховки (рис.3). Результаты показали, что при одинаковом количестве рыб в сосудах содержание кислорода со временем становится меньше при увеличении концентрации нефти.

При анализе полученных нами результатов выявлена более низкая резистентность рыб, чем моллюсков. вероятно, это обусловлено выбором экспериментальных животных, возраст которых не превышал одного года. Такой выбор был не случайным, так как молодые организмы более восприимчивы к токсикантам. Для получения сопоставимых материалов использовались такие дозы как и в опытах с моллюсками. Эксперименты по влиянию северо-салымской нефти были проведены на двух видах рыб сем. карповых и одном виде сем.окуневых (табл.8).

Как видно из таблицы наибольшей жизнеспособностью обладает верховка, которая устойчивее плотвы при высоких концентрациях в два раза , а при средних в три раза. На основе полученных данных были сделаны расчеты 50% летальных доз для этих видов рыб методом пробит-анализа. Для плотвы этот показатель при 48 часовой экспозиции составляет 13,4 г/л, а для 96 часов - 4,6 г/л. Соответственно для верховки эти показатели - 18,3 и 6,9 г/л. Окуни были наименее устойчивы к нефти при максимальных дозах.

Таблица 7 Продолжительность жизни рыб в воде при различной концентрации сырой северо-салымской нефти (час)

Кроме северо-салымской нефти в опытах была использована нефть с сема-ковского месторождения на Ямале. Она относится к группе легких и содер-жит большое количество нафтеновых кислот и имеет более высокий выход бензина, чем северо-салымская нефть. Из нефтепродуктов были испытаны бензин, а из ароматических углеводородов - ксилол. Экспериментальным материалом были сеголетки плотвы и верховки (табл. 8).

Из трех испытанных веществ самым ядовитым был ксилол при 24 часовой экспозиции он оказался для плотвы токсичнее нефти в 8 раз, а бензин в 4 раза. Однако в первые 2 часа воздействие бензина было выше чем у ксилола. Очевидно, растворение первого происходит быстрее, но и испарение также интенсивнее, что требует увеличения дозы со временем. Полученные данные по устойчивости к бензину мальков плотвы превышают в 30 раз L₁₀₀ для усача - Babus barbus (Toman, Stota, 1959). Причины такого большого расхожденияв ус-

Таблица 8 Влияние сырой нефти и ее производных на сеголеток плотвы и верховки

требуются дополнительные эксперименты. В опытах с ксилолом верховка тойчивости к этому веществу возможно заключается в условиях опытов и природной восприимчивости отдельных видов рыб. Для проверки этих предположений была заметно устойчивее плотвы. Это согласуется с общей более высокой жизнеспособностью верховки по сравнению с плотвой.

Результаты предварительных экспериментов показали высокую токсикорезистентность изученных пресноводных гидробионтов к высоким дозам сыройнефти и ее производным. На следующем этапе экспериментальной работы предстоит выявить влияние низких концентраций реагентов при длительных экспозициях. Установлено, что при высоких дозах токсиканта причиной гибели животных являются концентрация ядовитого вещества и содержание кислорода в воде. Этот вывод важен для прогнозов последствий крупных аварий в районах добычи нефти для малых рек и замкнутых водоемов. При разливе лишь 1 тонны северо-салымской нефти в воду поступает 4,5 кг ксилола. Растворение такого количества токсиканта в воде может создать 50% летальную концентрацию в течение 24 часов для плотвы в л воды

Анализ данных по загрязнению рек нефтепродуктами показывает, что уровень концентрации существенно возрос в начале 90-х годов и превысил ПДК в русле Оби и Иртыша, а также в их основных притоках. Минимальные сре-дние концентрации нефтепродуктов постоянно превышают ПДК для питьевой воды.

Однако для водных организмов уровень концентрации нефтепродуктов в воде ещё значительно ниже летальных доз (табл.9). Среднегодовая концентрация токсиканта представляет опасность для личинок стерляди и моллюсков Pisidi-um supinum и Sphaerium corneum и гаммарусов. Как видно из данных таблицы 9 вышеуказанные виды гидробионтов в данных рек должны были бы погиб-нуть, но этого не происходит. Совершенно ясно, что данные по загрязнению и летальным дозам нефтепродуктов далеки от истины. Даже у одних авторов показатели могут значительно отличаться (табл. 10). Как было описано выше в

Таблица 9. Среднегодовая концентрация нефтепродуктов в воде рек Тюменской области и их летальные дозы для пресноводных гидробионтов

таблице 5 по нашим данным молюски обладают более высокой токсикорезистентностью к нефти, чем в данных Михайловой (1977) и Жерновниковой (1975). При этом нами использовалась нефть Северо-Салымского месторождения, токсичность которой существенно выше, чем у шаимской. С паразитологической точки зрения данный момент очень важен, так как моллюски являются промежуточными хозяевами для многих паразитов, в частности трематод. Выявленная нами высокая пораженность рыб личинками описторхид в Среднем Приобье косвенно подтверждает высокую токсикорезистентность моллюсков и карповых рыб к сырой нефти. Постоянное обитание в воде с присутствием нефтепродуктов ведет к их аккумуляции в организме гидробинтов. Особенно это характерно для видов, добывающих пищу с помощью фильтрации воды. К таковым относятся представители зоопланктона ветвистоусые ракообразные и пластинчатожаберные моллюски. Несмотря на другой тип питания к этой группе можно отнести и рыб, которым в для дыхания приходится пропускать

Таблица 10. Летальные концентрации нефти для гидробионтов

воду через жабры. Таким образом ароматические углеводороды из водорастворимой части нефти поступают в организм этих животных. Концентрация их может значительно превышать таковую в окружающей среде (Михайлова и др., 1977). Это ведет к значительному накоплению наиболее токсичной части веществ нефти - ароматических углеводоров (АУ). Так в в дафниях они могут составлять мг для сухого веса (Михайлова и др., 1977). Данных по концентрации АУ в моллюсках нами не найдено. У рыб АУ в большей степени локализуются в жировом слое, где они сос-тавляют (40%) от общей массы АУ теле. Значительно меньше их содержится в печени (20%), жабрах (13%), икре (12,5%), содержимом кишечника (8,5%) и мышцах (6%)( Князева, 1996). Максимальная концентрация АУ зафиксирована в мышцах рыб, обитающих в водоемах Средней Оби: окунь -50,7+9,6 мг/кг, елец - 9,7+1,6 мг/кг, плотва - 8,9+1,6 мг/кг и щука - 2,98+0,43 мг/кг. Чем выз-вано такое значительное различие по содержанию АУ определить затруднительно, так как ни со способом питания, ни интенсивностью дыхания это не согласуется. По данным исследователей (Алекринская, 1968; Вишневецкий, 1961) аккумуляция токсических компонентов нефти в организме рыб вызывает воспалительные и некробиотические изменения в жаберном аппарате, дистрофические в печени, почках, мышцах, сердце. Эти данные совпадают с местом локализации АУ у рыб в Среднем Приобье.

Таким образом, для оценки нефтяного загрязнения водных экосистем с помощью паразитологического мониторинга необходимо выявить типичные виды паразитов для наиболее чувствительных к нефтепродуктам гидробионтов. Хотя рыбы, как установлено наименее чувствительны к к данному токсиканту, тем не менее также могут быть использованы для этой цели. Это связано со способностью к значительной аккумуляции АУ в отдельных органах. Соответственно для паразитов, локализующихся в этих органах создаются неблагоприятные условия, что может повлиять на их локализацию, численность и даже существование. Поэтому среди всего многообразия паразитофауны водных экосистем в районах с высоким нефтяным загрязнением нужно выбрать те виды, которые обладают высокой специфичностью к локализации в жировом слое, печени, жабрах, икре и мышцах. Промежуточные хозяева паразитов должны быть высокочувствительными к нефтяному загрязнению. К ним можно отнести ряд ветвистоусых ракообразныхи пластинчатожаберных моллюсков и рыб. Кроме того хозяева паразитов должны быть местными из естественных водоемов.

В последнее десятилетие в научной литературе все чаще стали появляться отдельные публикации с предложением использовать различные виды паразитов и даже целые сообщества в качестве индикаторов изменения окружающей среды. Определенный видовой состав паразитов может быть использован как высокочувствительный индикатор, который реагирует на загрязнения окружающей среды, снижением видового разнообразия. Разработанный индекс паразитологического разнообразия может быть использован в дополнение к индексам Шеннона и Симпсона (D'Amelio, 1996).

Однако автор не указывает границы такого сообщества паразитов. Ограничиваются ли они рамками одной водной экосистемы (пруд, озеро или река) или их комплексом (бассейном реки или моря). Не очерчен круг хозяев паразитов. Более конкретные материалы предложены канадскими паразитологами (Marcog-liese D, David K ,1996), которые установили зависимость между сообществом кишечных паразитов и уровнем кислотности в воде северных рек Канады. Они выявили снижение разнообразия паразитов с увеличение кислотности в воде.

Данный фактор является одной из составляющих более глобального процесса в водных экосистемах - процесс эвтрофикации. Под ее влиянием происходит перестройка фауны паразитов рыб, в частности снижение общего видового разнообразия и изменение численности отдельных видов. Таким образом, паразитологические данные можно использовать в качестве индикаторов при оценке состояния и развития озерных экосистем, в частности при изучении процесса их эвтрофикации (Румянцев,1997).

Особенно чувствительны к экологическим сдвигам в водоеме эктопаразиты с

прямым циклом развития, так как они непосредственно вступают в контакт с окру-жающей средой (Барковская,1998). К таким паразитам относятся многие виды простейших и моногеней. Так повышение содержания в воде большого количества органических веществ опосредованно способствует усилению инвазии перетрихами и апиозомами, обусловленное ростом численности их кормовых объектов - простейших (Донец, Демидова1997). Среди широко распространенных видов триходин доминирующими становятся, как правило, мелкие формы паразитов (триходинеллы, трипартиеллы). Еще одним следствием загрязненности водоемов органическими веществами является появление множество уродливых спор миксоспоридий с жабр ельца и плотвы. Процент их по видам составляет от 38 до 52%. (Бочарова,1993). Нарушения в морфологической структуре в таких водоемах отмечается и у гиродактилид. Среди популяций этой группы зарегистрировано множество уродливых форм с недоразвитыми срединными крючьями, спинной соединительной пластиной, бородой, отклонениями морфометрических показателей прикрепительного аппарата. Наиболее устойчивым к загрязнению в условиях промышленного загрязнения среди моногеней является диплозоон. Кроме него по данным (Tomec and et, 1995) высокой токсикорезистентностью к загрязнениям относятся и представители сем. Trichodina, Argulus, и Dactylogirus, Gyrodactylus, особенно при низкой температуре.