СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЧЕРНОГО МОРЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ И УЧАСТИЕ МИКРОФЛОРЫ В ПРОЦЕССАХ БИОДЕГРАДАЦИИ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Обзор литературы проводился для оценки современного состояния загрязнения Азово-Причерноморского региона нефтепродуктами (НП), способными диффундировать в месторождения иловых сульфидных грязей. Загрязнение месторождений пелоидов может изменить их лечебные свойства, нарушить процессы самоочищения и пелоидогенеза, что способно уничтожить ценнейший бальнеологический ресурс Крыма.
Анализ литературы [32,33] показал стабильно высокий уровень (от 5 до 10 млн т ежегодно) загрязнения Мирового океана НП, особенно акваторий портовых городов [5]. При этом загрязнение Черного моря (ЧМ) стало критическим (соотношение количества НП к общему объему воды в 2-3 раза выше аналогичного показателя для Мирового океана) [10,11]. При этом Главным источником загрязнения ЧМ являются сточные воды и речные системы- 60% от общего поступления НП, 30% поступления НП – утечки при транспортировке и судоходстве и лишь 10% дают утечки с нефтедобывающих платформ и терминалов [6,16]. Дальнейший анализ вклада причерноморских государств в загрязнении экосистемы Черного моря показал, что наиболее значительные загрязнения акватории моря принадлежат Украине (65,8 %), далее Румыния (12,7 %), Болгария (11,8 %), Россия (7,8 %), Турция (1,6 %), Грузия (0,3 %) [33].
В Черном море, как и в Мировом океане, нефть встречается в различных формах: нефтяные пленки различного происхождения, эмульгированная и растворенная нефть и нефтяные остатки (агрегаты) остающиеся в поверхностном биотопе длительное время [9].
В Черном море, максимальные загрязнения растворенной и эмульгированной нефти встречаются в районах хронического загрязнения, где происходит переход нефти в донные отложения. Это порты, терминалы, районы агломераций и т. д. (Табл.1) [33, 20].

                                                                                                                            Таблица 1
Концентрации НП в морских донных осадках основных портов Украины

Нефтяные остатки, попадая в море, подвергаются воздействию биотических и абиотических факторов [18]. Благодаря своей относительной стойкости НП могут находиться в морской воде, накапливаться в донных осадках, оказывая отрицательное воздействие на морскую биоту [5]. Экспериментально установлено, что характерными признаками трансформации нефтяных остатков под влиянием биогенного фактора являются: значительное уменьшение количества алкановых углеводородов, появление алифатических эфиров в смолистых компонентах, увеличение соотношения насыщенных компонентов к ароматическим [2].
Ряд исследователей утверждает, что на свету, на поверхности океана фотохимические процессы играют ведущую роль в деградации НП, а в темноте – биоокисление и биодеградация, что подтверждается наличием в толще воды, донных осадках и грунте большого количества битумозных веществ - продуктов биоокисления нефти [24].
Итак, при попадании НП в море сначала образуется пленка, сохраняющаяся от нескольких часов до нескольких суток. В течение этого времени летучие фракции испаряются, часть НП подвергается фотоокислению, а основная масса углеводородов образует нефтяные агрегаты (эмульгируется), которые сохраняются от 58 суток до 1 года и дольше [4,36]. Основная масса нефтяных агрегатов находится в толще воды или оседает в грунт и подвергается биоокислению, т.е. разрушается в процессе жизнедеятельности различных организмов. Именно активная жизнедеятельность бактерий определяет судьбу нефтяных загрязнений в море [24,27]. Очевидно, аналогичные процессы протекают и в рапе грязевых озер.
Максимальная интенсивность процессов самоочищения от НП наблюдается в приустьевых районах моря - константы скорости распада НП равны 0,6-1,1 суток, в открытом море - 0,04-0,6 суток (Черное море) [8,29].
Наиболее интенсивное разложение нефти происходит при температуре морской воды выше 20оС. Однако сравнение численности специфической микрофлоры в Северном и Черном морях показало, что определяющий фактор в скорости биодеградации не температура, а уровень загрязнения моря НП [12]. При этом характерно, что при 10% вес/объем утилизация НП протекает более активно, чем при высоких (20,30,40 % вес/объем) концентрациях [22].
Микроорганизмы способны окислять, эмульгировать и разрушать НП различной природы, но, прежде всего, тяжелые фракции, имеющие тенденцию к кумулированию в грунте, иле и донных осадках [31], что позволяет заключить, что наиболее активны процессы биодеструкции НП именно там. При этом микроорганизмы разрушают углеводороды с более высоким молекулярным весом, образуя легкие фракции [35], которые подвергаются действию грибов, в частности Candida guillermondii [15,29].
Отмечается способность микрофлоры адаптироваться к разрушению определенного вида НП, о чем свидетельствует активность ее по утилизации повторно поступающего в среду НП [3,13,19].
В загрязнении моря преобладает компонент сырой нефти, дизельного и котельного топлива. В связи с этим наблюдается максимальное распространение тех микроорганизмов, которые способны разрушать вышеуказанные углеводороды, меньше - парафины [25].
Установлены сроки разрушения как отдельных НП, так и их комплекса. Основная деградация сырой нефти происходит за 1-2 суток, однако даже через 10 лет после аварии в воде обнаружены дибензотиофен и его алкилированные производные [28,30]. В лабораторных условиях микроорганизмы расщепляли 83% НП через 30 дней [1,14]. В местах хронического поступления НП (свалки) за 4 месяца утилизировалось 92%, а в незараженных активными бактериями почвах - только 42% НП [17,21,26]. При сравнении деградирующей способности чистой почвы, почвы, загрязненной НП и ила с очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода [23,27], установлено, что наиболее активен ил очистных сооружений (степень биодеградации нефти - 70%, а содержание насыщенных углеводородов уменьшается на 44%). Затем следуют почвы, загрязненные НП (60% и 14% соответственно). Чистые почвы обладают наименьшей деградирующей активностью (40% и 12% соответственно). В процессе наблюдения за биодеструкцией НП в почве и водной среде обнаружены остаточные или пороговые концентрации углеводородов, ниже которых утилизация НП не происходит [7,8,34]. Окисление НП при концентрации их в воде менее 100 мг/л происходит относительно быстро (3-5 суток). При повышении концентрации НП до 100 мг/л и более происходит дозазависимое уменьшение скорости их биоокисления (7-10 и более суток). В эксперименте при концентрации НП 100 мг/л к концу опыта (60 суток) количество гетеротрофных бактерий уменьшалось на 90% (10).
Таким образом, загрязнение нефтью Черноморской экосистемы во много раз превышает загрязнение Мирового океана. Это говорит о катастрофическом экологическом его состоянии. Анализ сбросов нефти в Черное море показал, что наибольший вклад характерен для Украины. А наибольший уровень загрязнения регистрируется в портах, особенно Севастопольском. Учитывая политическую и экономическую ситуацию в Крыму, сложившуюся с марта 2014 года, попытку блокады Крыма Украиной, приведших к резкому увеличению потока пассажирских и грузоперевозок морским транспортом, увеличению интенсивности судоходства и использования портов. Это позволяет сделать вывод, что ситуация с нефтяным загрязнением Черного моря у берегов Крыма будет только усугубляться.
Кроме того в литературе подчеркивается чувствительность микроорганизмов к загрязнению НП и важная роль микрофлоры в процессах их биодеструкции. Поэтому динамика их развития может служить критерием загрязненности среды представителями данного класса поллютантов, индикатором процессов их биодеградации и обязательно должно исследоваться при изучении влияния НП на качественные составляющие бальнеоресурсов и разработки мероприятий по комплексной охране месторождений от загрязнений и минимизации поступления НП в сточные воды и утечки их при судоходстве. А также необходимо исследовать возможность использования аутохтонной микрофлоры для ускорения биодеградации НП в море и месторождениях лечебных грязей.

Список литературы

1. Алехин В.Г., Емцев В.Т, Рогозина Е.А, Фахрутдинов А.И. Биологическая активность и микробиологическая рекультивация почв, загрязненных нефтепродуктами // Биологические ресурсы и природопользование. Нижневартовск, 1998. Вып. 2.
2. Георга-Копулас Л.А. // Экология моря, Киев, N 34, 1990, стр.92-95.
3. Георга-Капулос Л.А., Алемов С.В. //Гидробиологический журнал, 1990, т.26, N 2, стр. 60-64.
4. Гольдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И., и др. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. М: Недра, 2001г., 150с.
5. Другов Ю. С., Родин А. А. Экологические анализы при розливах нефти и нефтепродуктов. — СПб., 2000.
6. Иванов А. В., Тафеева Е. А. Гигиеническая оценка загрязнения почв на территории нефтедобывающих районов Республики Татарстан //Гигиена и санитария 2009 №3 С.41-45
7. Методы почвенной микробиологии и биохимии: Учебное пособие / Под ред. Д. Г. Звягинцева. – -М., 1991.
8. Обухова О. В., Ларцева Л. В., Лисицкая И. А. Санитарно микробиологическая оценка гидроэкосистемы дельты Волги при антропогенном загрязнении //Гигиена и санитария 2009 №1 С.23-25
9. Официальный сайт Главного управления статистики в Автономной Республике Крым [http://www.crimeastat.sf.ukrtel.net]
10. Официальный сайт Главного управления МЧС Украины в Автономной Республике Крым [http://www.mail.crimea.com/~fire/index.php]
11. Официальный сайт Крымской республиканской ассоциации "Экология и мир" [http://www.ekomir.crimea.ua]
12. Петрикевич С.Б. Оценка углевородокисляющей активности микроорганизмов / С.Б. Петрикевич, Е.Н. Кобзев, А.Н. Шкидченко // Прикладная биохимия и микробиология. - 2003. - Т.39, №1. - С. 25-30.
13. Русаков Н.В., Малышева А.Г., и др. Загрязнение почв ряда селитебных и рекреационных зон Москвы нефтью//ГИГИЕНА И САНИТАРИЯ 2007 №5 С.40-42
14. Русаков Н.В., Малышева А.Г., и др. Гигиеническая оценка влияния нефтяных углеводородов на состояние почв городов мегаполисов //ГИГИЕНА И САНИТАРИЯ 2007 №6 С.81-83
15. Смирнова Н.Н., Наумова Р.П.,Калаганов В.А. // Микробиологический журнал.- 1992.- 54, N 1, стр. 9-46
16. Стан довкілля Чорного моря: Національна доповідь України, видавництво Астропрінт, Одеса, 1996–2000 рр.
17. Федорец Н.Г., Медведева М.В. Эколого-микробиологическая оценка состояния почв города Петрозаводска.
— Петрозаводск, 2005.
18. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико-химические и биологические методы: учеб. пособие. / Саксонов М. Н., Абалаков А. Д., Данько Л. В. и др.- Иркутск: Иркут. ун-т, 2005. - 114 с.
19. Экология микроорганизмов / Под ред. А. И. Нетрусова. — М., 2004
20. Black Sea Transboundary Diagnostic Analysis. United National Development Programme, New York, 1997.
21. Cabezali C.B., Villa N., Cubitto M.A., Chiarello M.N. // 6-th Int. Symp. Microb.Ecol. (ISME-6), Barcelona, 6-11 Sept.1992.
22. Ijan U.J.J., Antai S.P. //6-th Int. Symp. Microb. Ecol.(ISME-6), Barselona, 6-11 Sept. 1992, р. 189.
23. Kampfer Peter, Steiof Martin, Doff Wolfgang. // Microbiol. Ecol., 1991, N 3, р. 227-251.
24. Literathy P., Haider S., Samah O., Morel G. //Water Sci and Technol.-1989.-21, N 8-9.- p.845-856
25. Lizarraga-Partida M.L.ads. //Oil and chem. pollut.-1991.-7, N 4.-p.271-281.
26. May R.M. // 6-th Int. Symp. Microb. Ecol (ISME-6),Barcelona, 6-11 Sept.,1992:Abstr.p.15
27. Medialdea C., Infante C.,Gonzales O.,Attocha A. // 6-th Int. Symp.Micr.Ecol.(ISME-6) Barselona,6-11 Sept.,1992:Abstr.p.225
28. NAS (National Academy of Science). Marine environmental quality.-Washington,D.C.,1991.- 107 p.p.
29. Sabry S.A.,El-Sayed M.,Gamati S.Y.,El-Retai A.H. // Biomed. Lett., 1991,-46.- N 182.- p.133-138
30. Sinkkonen S.The fate of some crude oil residues in sediments //Chemospere.-1989.-18,N 11-12.- p.2093-2100.
31. Stewart R.S. Distribution of multiple oil tolerant and oil degrading bacteria around a site ofnutural crude oil seepage // Тех. J.Sci. 1997. 49. №4.
32. The Black Sea Ecological Problems, Odessa, SCSEIO, 2000.
33. The state of the Marine Environment: Regional assessments. UNEP/GPA, 2006.

34. Tros M.E., Schraa G., Zehnder J.B. //6-th Int. Symp. Microb. Ecol.(ISME-6) Barcelona, 6-11 Sept., 1992,-p.131
35. Tuwarker Asha, Khirsagar D.G. //Indian J.Mar.Sci., 1991, 20, N 1, р. 78-79.
36. Widdel F. //6-th Int.Symp.Microb.Ecol.(ISME-6), 6-11 Sept., 1992:Abstr.-p.22