ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО РАЗНООБРАЗИЯ КОЛОВРАТОК

Нефть является распространенным техногенным загрязнителем, при разливах которой на длительное время нарушается нормальное функционирование водной экосистемы. В зависимости от концентрации нефтепродукта .

Миграция нефти и нефтепродуктов в водной среде осуществляется в пленочной, эмульгированной и растворенной формах, а также в виде нефтяных агрегатов. При попадании нефти в воду сразу же образуется поверхностная пленка, которая подвергается множеству процессов. Это прежде всего испарение, эмульгирование, растворение, окисление, биодеградация и осаждение. Учитывая постоянно возрастающие масштабы нефтяного загрязнения и его распределения в поверхностных водах, решение стараются найти в самоочищающей способности водоемов [3,4].

Нефть и нефтепродукты, попавшие в водную среду, подвергаются воздействию многочисленных процессов, в результате которых загрязнённый водный объект претерпевает значительные изменения. Оценить состояние такого объекта можно биоиндикационным методом [1].

В биоиндикации воды чаще оценивают структуру населения, биоразнообразие и состояние популяций крупных водных беспозвоночных, для которых средой обитания является вода как целое [2].

Мы исследовали количественное разнообразие беспозвоночных на примере коловраток, так как они наиболее чутко реагируют на изменения условий среды.

Общее время опыта составило 25 суток (июнь - июль 2011 г.), а для загрязнения воды использовалась нефть с 0,25%; 0,5%; 1%; 2%; концентрациями.



График 1. Динамика численности коловраток в зависимости от разной концентрации нефти

Литература

1. 
   Андресон, Р.К. Применение биологического метода для очистки водных объектов / Р.К. Андресон, Т.Ф. Бойко, Ф.Я. Багаутдинов, ЛЛ. Даниленко, Е.М. Денежкин, Е.И. Новоселова, Ф.Х. Хазиев, Б.А. Андресон // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - 1994. - № 2. - С. 16-18.
   
2. 
   Киреева, Н.А. Детоксикация нефтезагрязненных водных объектов (Medicago sativa L.) / Н.А. Киреева, Е.М. Тарасенко, М.Д. Бакаева // Химия. – 2004. - № 10. – С. 68-72.
   
3. 
   Киреева, Н.А. Комплексное биотестирование для оценки загрязнения нефтью / Н.А. Киреева, М.Д. Бакаева, Е.М. Тарасенко // Экология и промышленность России. – 2004. - № 2. – С. 26-29.
   
4. 
   Андресон, Р.К. Применение биологического метода для очистки и рекультивации нефтегазозагрязненных почв / Р.К. Андресон, Т.Ф. Бойко, Ф.Я. Багаутдинов, ЛЛ. Даниленко, Е.М. Денежкин, Е.И. Новоселова, Ф.Х. Хазиев, Б.А. Андресон // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - 1994. - № 2. - С. 16-18.
   

Важным показателем является физическое состояние почв, а гранулометрический состав почвы является важным фактором при регулировании водного режима почв, оказывая влияние на скорость просыхания почв. Для анализа было отобрано 112 почвенных образцов в различных округах (районах) г. Краснодара. При анализе отобранных образцов почв было установлено, что содержание физической глины в них составляло 30,57–44,11%, что позволило почвы по гранулометрическому составу отнести к суглинку среднему (показатели входят в диапазон 3045% физической глины по Качинскому).

При анализе данных механического состава исследуемых почв выявлено, что существенных изменений за последнее десятилетие у черноземов не наблюдается. Незначительное уменьшение илистой фракции на 12% подтверждает наличие эрозии.

Содержание органического вещества в почве – один из важных показателей экологической ситуации г. Краснодара. В отобранных образцах исследуемой почвы г. Краснодара среднее содержание органического вещества в 2010 г. было в пределах 4,59 %, что ниже на 6,6 % по сравнению с показателями 2002 г. Величина рН является наиболее устойчивым генетическим показателем почвы; реакция почвенной среды варьировала в пределах от рН 6,6 ед. до рН 8,3 ед.

Биофильные элементы фосфор и азот – необходимое условие для жизнедеятельности биоорганизмов в почве. Содержание подвижного фосфора в почвах г. Краснодара варьировало в пределах от 41мг/кг в Центральном округе до 109,5 мг/кг в Западном. Более высокое содержание фосфатов за 20062010 гг. отмечено в Западном округе, что связано с меньшим покрытием территории растительностью.

В период 20072010 гг. нет выраженной тенденции к увеличению или снижению содержания нитратного азота в почвах г. Краснодара. Однако к 2010 г. содержание нитратного азота в почве снизилось с 4,5 до 3,0 мг/кг.

Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ образуют тяжелые металлы, основная масса которых поступает с выбросами промышленных предприятий и автотранспорта [4].

Важное значение в почвах имеет доля подвижных форм тяжелых металлов, которая не должна превышать 520%. В почвогрунтах города доля извлечения подвижных форм меди достигает 65,6%, цинка – 62%, свинца – 61,2% (Центральный округ), кадмия – 74,5% (Прикубанский округ), что свидетельствует о высокой степени загрязнения большинства почвогрунтов города этими элементами и продолжающейся их эмиссией.

В целом урбоэкосистема г. Краснодара характеризуется повышенным содержанием тяжелых металлов (в частности подвижные формы Cd – превышают ПДК в Прикубанском округе в 5 раз, в Центральном в 2 раза; ПДК для подвижных форм Cu – по всем округам отмечено более, чем в 2 раза; Pb – по всем округам, более чем в 3 раза). К категории «умеренно опасных», относятся почвы Западного, Прикубанского и Карасунского округов.

Таким образом, экологическая обстановка в г. Краснодаре характеризуется как достаточно напряженная, способствующая формированию техноземов, что необходимо учитывать при создании новых и реконструкции уже существующих зеленых насаждений.

1. 
   Вальков В. Ф., Казеев К. Ш. Почвоведение. - М.: ИКЦ «МарТ», 2004. – 496 с.
   
2. 
   Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. – М.: Наука, 1990. – 258 с.
   
3. 
   Сборник методик и инструктивных материалов по определению вредных веществ для контроля источников загрязнения окружающей среды. – Краснодар, 1997. Ч. 7 – 287 с.
   
4. 
   Куркаев В.Т., Шеуджен А.К. Учебник Агрохимия. – Майкоп.: ГУРИПП Адыгея, 2000. – 552 с.
   

Целью выполнения настоящей работы является комплексная оценка природных условий территории, на которой осуществляется строительство первого грузового района порта Сочи в районе реки Мзымта. Грузооборот порта при полном развитии составит 5 млн. т. в год, в том числе: навалочные грузы – 3 млн. т и генеральные грузы 2 млн. т.

Климат рассматриваемого района в течении всего года характеризуется следующими характеристиками. Преобладают осадки ливневого характера, что связано как с орографическими особенностями местности, так и с влиянием на формирование кучево-дождевой облачности, главным образом, холодных фронтальных разделов. Среднегодовое их количество – 1467 мм. В течении года преобладают ветра восточного и северо-восточного направления, а с мая по сентябрь возрастает их повторяемость за счет хорошо развитой бризовой циркуляции, средняя скорость – 3-5 м/с.

Среднегодовой сток взвешенных наносов 488,2 тыс. тонн и влекомых наносов 141 тыс. тонн. В гранулометрическом составе донных наносов преобладают фракции от 30 до 60 мм (60%).

Любые хозяйственные мероприятия, влияющие на естественную гидравлику потока или ограничивающие подвижность аллювия, способны нарушить это естественное равновесие. В последние годы выборка гальки и песка из русла р. Мзымты для строительных целей увеличилась; для того, чтобы восполнить эти потери потребуется 10-15 лет.

В структурно-тектоническом отношении характеризуемый район входит в зону Адлерской (Сочи-Адлерской) депрессии, являющейся составной частью Абхазской структурно-фациальной зоны Закавказского среднего массива протяженностью около 3,5 км при ширине 1,4-2,5 км. Для рассматриваемой территории характерны два экзогенных геологических процесса: морская абразия берегов и процесс подтопления территории. Участок исследования примыкает к морской береговой полосе на 0,8-2,0 км восточнее устья реки Мзымта. Берег представлен клифом высотой от 2 до 8 м, у основания которого находится пляж шириной 25-40 км, представленный песками с горизонтальной слоистостью с включением гравия, мелкой гальки (5-10%) и суглинистого наполнителя.

В результате строительства данного объекта будет оказано непоправимое влияние на окружающую среду. На начальных этапах строительства, при возникновении раздражающего фактора «шум», многие виды птиц, а также крупные млекопитающие будут вынуждены покинуть привычные места обитания. В результате техногенного преобразования ландшафта, будут уничтожены места остановки и кормления перелетных птиц, поэтому многим видам предстоит менять миграцию и схемы своего маршрута.

При проведении строительных работ произойдет полное или частичное уничтожение растительного покрова прибрежной части г. Сочи, в состав которых входят краснокнижные виды: цикломен косский (Cyclamen coum Mill.), пион кавказский (Paeonia caucasica Schipcz.), тис ягодный (Taxus baccata L.), гранат обыкновенный (Punica granatum L.) и др. В результате произойдет смена природного облика территории, и существует вероятность уничтожения части популяции пресмыкающихся, земноводных и насекомых, что обусловлено поведенческими и физиологическими особенностями представителей этих групп животных.

При строительстве и эксплуатации грузового района порта возможно загрязнение почвенного покрова горюче-смазочными материалами, механическое нарушение структуры данных биотопов при изъятии и перемещении больших масс грунта с последующим загрязнением водных объектов.

Воздействие на прибрежные зоны на стадии эксплуатации объекта будет определяться прежде всего характером перевозимых грузов, а любая аварийная ситуация будет чревата дополнительным попаданием загрязняющих веществ в прибрежные воды.

Поэтому, кроме знания инженерно-геологических условий, необходимо установление протекания природных процессов в данной экосистеме, в том числе опасных, для определения граничных условий природопользования.
Литература

1. Справочник по охране геологической среды. – Ростов н/Д, 1996. – 268 с.

2. Акатов В. В. Природные комплексы Имеритинской низменности: биологическое разнообразие, созоологическая значимость, рекомендации по сохранению / В. В. Акатов, Т. В. Акатова, А. Р. Бибин и др. – Краснодар, 2009. – 93 с.

3. Красная книга Краснодарского края: растения и грибы. / Отв. редактор Литвинская С. А. – Краснодар, 2007. – 639 с.

В ходе проведения лабораторных работ была изучена сорбционная емкость различных марок бетона на внесенную нефть. Из изученных 16 образцов бетона наименьшая сорбционная емкость оказалась в опытных образцах 3, 6, 11,13 (таблица 1).

Таблица 1. Сорбционная емкость различных марок опытного бетона

№ образцов бетона	Количество внесенной нефти, мл	Площадь распространения нефтяного пятна, см2	Глубина проникновения нефти, мм
	10,0 ±0,2	9,3	7,2
	10,0 ±0,2	9,1	7,5
	10,0 ±0,2	7,5	3,1
	10,0 ±0,2	9,6	6,1
	10,0 ±0,2	8,9	6,9
	10,0 ±0,2	7,2	3,4
	10,0 ±0,2	9,8	5,9
	10,0 ±0,2	10,1	6,4
	10,0 ±0,2	12,1	7,5
	10,0 ±0,2	10,3	7,2
	10,0 ±0,2	6,9	3,5
	10,0 ±0,2	10,2	6,5
	10,0 ±0,2	7,0	4,1
	10,0 ±0,2	9,8	7,6
	10,0 ±0,2	9,6	7,4
	10,0 ±0,2	10,3	8,1

Было установлено, что сорбционная емкость опытных марок бетона напрямую коррелирует с соотношение основных компонентов состава бетона: вяжущих, структуры глины, наполнителей и т.д. Кроме того, немаловажную роль играют антикоррозионные добавки и покрытия.

В результате проведенных исследований было выявлено, что в бетонах вариантов 3, 6, 11 и 13, нанесенная нефть застывает в виде гидрофобных конгломератов на поверхности бетонов, не проникая внутрь и не растекаясь, в то время как в других образцах использованных бетонных блоков отмечалась разноскоростная и разнонаправленная диффузия нефти.

Использование различных вариантов очистки нефтезагрязненных поверхностей показало, что применение химических методов эффективно, но из-за использования импортных ПАВ, себестоимость процесса может серьезно возрасти при совокупной опасности вторичного загрязнения окружающей среды использованными ксенобиотиками и продуктами их превращений (рисунки 3, 4). Наиболее целесообразно использование биотехнологических методов с использованием различных групп микроорганизмов, из которых, в зависимости от марки бетона и совокупности условий очистки и характера нефтяных загрязнений, рекомендуется использование либо монокультур, либо смешанных культур.

Таким образом, было установлено, что данные микроорганизмы из-за их высокой скорости окисления различных ксенобиотиков можно использовать при аварийных разливах нефти как экспрессные методы ликвидации нефтяных загрязнений бетонированных поверхностей.

Полевые наблюдения за фитопланктоном шельфа северо-восточной части Черного моря фиксируют сложную сезонную и межгодовую смены доминирующих видов планктонных фитоценозов [3, 5]. В основном эти изменения происходят в системе диатомовые водоросли – кокколитофориды. Трудно понять причины смены доминант, используя лишь методологию полевых наблюдений. Дополнительные данные для понимания механизмов регуляции видовой структуры фитопланктонного сообщества дают экспериментальные исследования с природной популяцией фитопланктона. Существенными факторами, определяющими структуру фитопланктона, являются биогенные элементы. В наших исследованиях ставилась задача выявить влияние концентраций азота и фосфора на структуру фитопланктонного сообщества.

Материалы и методы

С мая 2010 года до октября 2011 года проводили эксперименты с накопительной культурой природной популяции фитопланктона. Пробы для экспериментов отбирали с горизонта 0 м над глубиной 50 м (район срединного шельфа). Выращивание проводили в колбах Эрленмейера емкостью 500 мл (объем среды 200 мл) в термолюминостате, где температура среды соответствовала температуре морской воды в месте отбора проб.

Определение видов и подсчет числа клеток проводили ежедневно на световом микроскопе в счетной камере Ножотта объемом 0,05 мл. Биомассу рассчитывали методом «истинного объема» [1], при этом использовали данные собственных измерений.

В экспериментах применяли накопительный режим культивирования. Добавляли нитраты (12-14 мкм) в форме KNO₃, и фосфаты (1 мкм) в форме Na₂HPO₄. Опыты проводили по схеме полного факторного эксперимента [2].

Результаты

Во всех экспериментах получали кривую биомассы видов водорослей, составляющих природную популяцию (Рис.1). Как видно из рис. 1, рост биомассы следует классической кривой накопительной культуры. Для расчета уравнений регрессии использовалась максимальное значение биомассы вида в стационарной фазе роста [3].

Для осеннего сезона характерно наличие только диатомовых водорослей. Осенью 2010-2011 годов доминантами являлись Leptocylindrus danicus, Chaetoceros curvisrtus, Skeletonema costatum и Dactyliosolen fragilissimus. Влияние концентраций азота и фосфора на биомассу фитопланктона показывают уравнения регрессии (в скобках указано значение доверительного интервала для 5 % уровня значимости):

2010 год

Wst = 30143 + 14701 N + 29690,9 P +15153,7 N P (45296) - для Leptocylindrus danicus;

Wst = 6643,1 + 5632,7 N + 6622,8 P + 5653,1 N P (15064) - для Chaetoceros curvisetus;

Wst = 482 + 459,4 N + 482 P + 459,4 N P (233,6) - для Skeletonema costatum;

Wst = 1091,1 + 927,8 N + 1051,8 P + 888,5 N P (1985) - для Dactyliosolen fragilissimus.

2011 год

Отсюда следует, что для увеличения биомассы кокколитофорид необходимо поступление только фосфора или снижение азота к фосфору. Биомасса диатомей определяется одновременным поступлением фосфора и азота.

Повышение концентрации фосфора в морской воде при относительно низких концентрациях азота ответственно за увеличение численности кокколитофорид и преобладание этих водорослей в структуре сообщества. Совместное повышение концентраций азота и фосфора приводило к доминированию диатомовых водорослей и повышению уровня трофности прибрежных вод. Результаты данных исследований убедительно показывают, что изменяя концентрации азота и фосфора, можно существенно разделить условия доминирования в паре диатомовые-кокколитофориды.

1. 
   Киселёв И. А. Планктон морей и континентальных водоёмов / Л: Наука, Т. 1. 1969. – 661 с.
   
2. 
   Максимов В. Н. Применение методов математического планирования эксперимента при отыскании оптимальных условий культивирования организмов. / В. Н. Максимов, В.Д. Федоров. − М.: Изд-во МГУ, 1969. − 128 с.
   
3. 
   Паутова Л. А. Структура планктонных фитоценов шельфовых вод северо-восточной части Черного моря в период массового развития Emiliania huxleyi в 2002-2005 гг. / Л. А. Паутова, А. С. Микаэлян, В. А. Силкин. – Океанология, Т. 47. №3.2007. − С. 408-417.
   
4. 
   Силкин В. А. Биоэкологические механизмы в аквакультуре / В. А. Силкин, К. М. Хайлов. – Л: Наука, 1988. – 230 с.
   
5. 
   Силкин В. А. Рост кокколитофориды Emiliania huxleyi (Lohmann) Hay et Mohler в северо-восточной части Черного моря, лимитированный фосфором / В. А. Силкин, Л. А. Паутова, А. С. Микаэлян. – Альгология. V. 19. №2. 2009. – С. 135-143.