Микробиологическая оценка вод Северного Каспия в условиях освоения месторождений углеводородного

сырья

Куликова И.Ю. (kulikovairina@bk.ru)

Астраханский государственный технический университет

Основными антропогенными процессами, ведущими к деградации биогеценозов и разрушению морских экосистем, являются химическое загрязнение различными углеводородами, химреагентами и другими токсикантами морских вод и донных осадков, изменение характера седиментации и литодинамических процессов на шельфе, загрязнение морских вод буровыми растворами, промысловыми стоками и различными видами промотходов.

Каспийское море является первым крупным водоемом в мире, который начал подвергаться масштабному нефтяному загрязнению [6, 19]. Анализ "динамики" экосистемы Каспия за прошедший двадцатый век, проведенный разными исследователями [6, 15, 19, 4], позволяет отнести нефтяное загрязнение к одному из основных факторов, определяющих экологическое состояние моря. Общее количество содержащихся в Каспийском море нефтяных углеводородов оценивается величиной 10 млн тонн [1], и они выступают не только в качестве автономных токсинов, но и как вещества, усугубляющие негативное действие других поллютантов. Проблема нефтяного загрязнения Каспийского моря приобрела особую остроту и злободневность в связи с предстоящим крупномасштабным освоением углеводородных запасов его шельфа всеми Прикаспийскими государствами одновременно - к 2010 году ожидается прирост добычи каспийской нефти на 350-400 млн тонн [1].

Потенциал самоочищения как показатель способности воды к нейтрализации, разложению и утилизации загрязняющих веществ, ведущих к восстановлению естественных характеристик, является наиболее универсальным критерием оценки состояния экосистемы.

Самоочищение моря от нефтяного загрязнения - сложный, многофакторный процесс, состоящий из одновременно протекающих физических, химических и биологических процессов: испарение, рассеяние, растворение, эмульгирование, агрегирование, сорбирование на взвесях, химическое и фотохимическое окисление, физическая и биологическая седиментация. Основой процессов трансформации загрязняющих веществ и самоочищения различных экосистем являются микроорганизмы,

обладающие высокими адаптационными способностями и пластичностью обменных процессов.

В связи с этим особую значимость представляет изучение микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения от нефтяных углеводородов в районах разведки, бурения и эксплуатации нефтяных скважин в шельфовой зоне морских вод, так как для данных экосистем наиболее остро стоит проблема сохранения их целостности в условиях возрастающей антропогенной нагрузки.

Микробиологические и гидрохимические исследования морской воды проводились весной и осенью 2000-2003 г. г. в районе Северного Каспия на лицензионном участке ОАО «Лукойл».

Отбор проб на гидрохимические и микробиологические исследования и их анализ производился с поверхностного и придонного горизонтов в соответствии с ГОСТами и общепринятыми методиками [2, 3, 8, 10, 16, 17, 18].

Активность микробного населения морской воды по отношению к деструкции нефтепродуктов оценивали по содержанию растворенного кислорода в воде, а также по численности бактерий различных таксономических групп и величине потенциальной окислительной способности (ПОС), определяемой по методике Г. Л. Марголиной [10].

Глубины станций в районе исследований составляли от 3 до 40 м, в районе глубоководных станций располагалась самоподъемная плавучая буровая установка «Астра», используемая для проведения поисковых буровых работ.

Температура воды в весенний период (апрель-май) в исследуемом районе колебалась от 12 до 18°С в поверхностном и от 7 до 17°С в придонном горизонтах. Осенью (сентябрь-октябрь) температура воды в поверхностном слое составляла 19-23°С, в придонном - 12-22°С.

Соленость воды в весенний период была в интервале от 1,6 до 12,9 промилле, осенью составляла 4,2 - 12,6 промилле.

Содержание кислорода весной в поверхностном горизонте вод изменялась от 9,6 до 15,0 мг/л, в придонном - от 8,6 до 14,0 мг/л. Осенью концентрация растворенного кислорода в поверхностных водах составляла 4,31 - 6,92 мг/л, в придонных - 3,07 - 6,54 мг/л.

В исследуемом районе обнаружена потенциальная способность естественного процесса самоочищения от углеводородов, что подтверждается исследованием биохимической активности морских нефтеокисляющих ассоциаций.

Следует отметить, что интенсивность микробиологических процессов в отношении органических соединений, нефтяных углеводородов отличается неоднородностью.

Показатели ПОС поверхностном горизонте были выше, чем в придонном , что связано с уменьшением содержания кислорода с глубиной.

Потенциально-окислительная способность микрофлоры воды по отношению к нефти в исследуемой акватории Северного Каспия была достаточно высокой и в среднем составляла 0,83 мг О2/л в поверхностном и 0,6 мг О2/л в придонном горизонтах.

Результаты микробиологического анализа проб морской воды показали неоднородное распределение гетеротрофных сапрофитных, углеводородокисляющих, олиготрофных и фенолокисляющих бактерий (рис. 1).

5

16000

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

1

□3^

поверхность

дно

I I сапрофитные fj углеводородокисляющиеfj олиготрофные fj фенолокисляющие

Рисунок 1. Средняя численность микроорганизмов различных физиологических групп в водах Северного Каспия

В весенний период уровень развития микроорганизмов был выше, чем осенью, что связано с увеличением стока паводковых речных вод, в результате которого повышается концентрация органических веществ и биогенных элементов, а также увеличивается биомасса фитопланктона.

Данные по вертикальному распределению численности микробных популяций показали, что сохраняются закономерности, обусловленные наличием температурной стратификации. Выявлено преобладание всех групп бактерий в поверхностном горизонте вод в сравнении с придонным.

0

весна

осень

весна

осень