Загрязнения прибрежной зоны города Владивосток

Нефтеуглеводороды (НУ), синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ) могут в виде тонкой пленки покрывать большие акватории. Многие органические соединения (НУ, пестициды) и тяжелые металлы (ТМ) присутствуют в воде или в донных отложениях в близи источника загрязнения в виде эмульгированных и тонких взвешенных форм

Попадая в прибрежные воды залива, загрязняющие вещества оказывают влияние на качество морской среды и на населяющие ее организмы. Негативное влияние загрязнения обнаруживается на разных трофических уровнях - от первичных продуцентов до млекопитающих, в том числе человека- и на разных уровнях организации живой материи - от молекулярно-биохимического до биоценотического и экосистемного. Основную опасность для морской биоты представляют следующие явления, связанные с загрязнением среды:

-дефицит кислорода в  придонном слое воды, обусловленный расходом растворенного кислорода на окисление органических соединений;

-нарушение баланса питательных  веществ, связанное с поступлением  в больших количествах в прибрежные  воды органических и минеральных  соединений азота и фосфора  ;

-накопление гидробионтами и передача по трофической цепи загрязняющих веществ, включающихся в метаболизм организма и вызывающих разнообразные токсические эффекты.

Для прибрежной части зал. Петра Великого характерны небольшие  глубины, активный фотосинтез и интенсивный водообмен, что способствует хорошей аэрированности вод этого района. Насыщение кислородом поверхностных вод, как правило, выше 100%, в придонном слое концентрация О2 понижена (80-95% насыщения). В сильно загрязненных бухтах и в кутовых частях заливов II и III порядков со слабым водообменом (б. Золотой Рог, заливы Амурский, Уссурийский, Находка, Славянский, Посьета) в придонном слое воды образуются области с дефицитом О2. Относительное содержание растворенного О2  в придонном слое б. Золотой Рог и прол. Босфор Восточный в отдельные периоды снижается до 5-10%, Амурского залива - до 20-40%, Славянского - до 25%, Уссурийского - до 70%, зал. Посьет - до 40-50%. Это создает реальную угрозу для жизнедеятельности чувствительных к дефициту О2 гидробионтов, у которых нарушается дыхание и развивается внутритканевая гипоксия. О наличии таких явлений у морских ежей и мидий , собранных из нескольких районов Амурского залива, свидетельствует изменение концентраций каротиноидов (пигментов, способных связывать кислород за счет сопряженных двойных связей) в органах животных .

Обогащение прибрежных вод  залива биогенными элементами (фосфор, азот, кремний), необходимых для фотосинтеза  одноклеточных водорослей, приводит к усилению продукции фитопланктона.

Морские экосистемы: трансформация и основные угрозы

От загрязнения  морской среды в наибольшей степени  и в первую очередь страдают мелкие формы организмов. Исследования динамики численности планктотрофных личинок  донных беспозвоночных в прибрежных водах г. Владивостока (б. Золотой Рог, пролив Босфор Восточный, Амурский залив) показали, что личинки морских ежей более чувствительны к загрязнению, чем личинки моллюсков, усоногих раков и полихет. Сезонные исследования личиночного планктона в б. Алексеева выявили снижение численности большинства групп донных беспозвоночных в 1986-1990 гг. по сравнению с данными, полученными в начале 70-х гг. для этой же акватории. Общая численность меропланктона в летние месяцы снизилась в 10 раз, что свидетельствует о неблагоприятной экологической ситуации в бухте.

Следует отметить, что уменьшение численности меропланктона  в загрязенных акваториях может  быть не только следствием гибели личинок  в результате непосредственного действия на них токсических веществ, но и следствием нарушения у взрослых особей процесса формирования половых клеток (гаметогенеза) под влиянием загрязнения. Исследования 1984-92 гг. показали, что морские ежи и гребешки , обитающие в Амурском заливе и в б. Алексеева, не способны давать полноценное потомство из-за низкого качества продуцируемых ими половых клеток . Оказалось, что гаметогенез - очень чувствительная к загрязнению стадия жизненного цикла морских донных беспозвоночных. Низкое качество половых клеток приводит к появлению потомства, не способного пройти полный цикл развития.

В районах интенсивного антропогенного воздействия, включая  крупные заливы и бухты северной части Японского моря, и особенно в локализованных местах развития марикультуры, замечены изменения в составе и структуре популяций массовых видов донных беспозвоночных. Изменяются размерно-возрастная структура и плотность поселения доминирующих и подчиненных видов, происходят качественные изменения в видовых составах. Нарушаются трофические связи. Долговременные наблюдения, как за животными искусственно интродуцированными в существующие биоты, так за самой биотой и ее изменениями, а так же окружающей средой позволяют выявлять факторы, способствующие изменению видового разнообразия, частичной смене первоначальных доминантов и другие популяционные характеристики, свидетельствующие о значительных нарушениях в прибрежных экосистемах.

Так в бухте  Миноносок залива Посьет после длительного  культивирования двустворчатых  моллюсков обычно массовые для этого района здесь представлены преимущественно молодью. Если среднее число видов моллюсков в одной пробе в соседних бухтах равно 7-8, то в районе плантаций оно равно 12 и является наивысшим для бухт залива Петра Великого. Это свидетельствует о слабых фациальных различиях для двустворчатых моллюсков и высоких плотностях расселения видов. Обитатели илов и алевритов Raeta pulchella, Theora lubrica достигают предельных взрослых размеров на 4-5 см больше, чем в соседних районах, свободных от марикультуры. Отличия предельных размеров взрослых моллюсков, составляющих 3-4 класса размерного распределения в совокупности с повышенной плотностью дают основания говорить о предельных экологических изменениях в данном месте обитания моллюсков.

       В Амурском заливе Японского моря, подверженном постоянному загрязнению, происходят существенные изменения как в составе, структуре массовых видов и наиболее ценных промысловых моллюсков, так и в составе их эпибионтов. С 1986 года началось устойчивое снижение количества молоди гребешка приморского, а после 1990 г. в наиболее загрязненных местах его молоди почти не наблюдалось. Сильно возросла смертность моллюсков, они редко доживают до 8 лет. Поселения гребешка все более стареют, что свидетельствует об ухудшении состояния репродуктивной функции моллюска и нарушении развитии его потомства. В эпибиозе гребешка наиболее существенные изменения произошли в видовом и количественном составе усоногих раков.

Нарушения, происходящие в донных сообществах в местах длительного антропогенного воздействия и марикультурного "хозяйствования" одинаково губительны как для биотической, так и биотической среды. Происходит заиливание и загрязнение донных субстратов, заметно изменяются плотность поселения макро и мейобентоса, происходит элиминация одних видов и развитие других, ухудшаются условия для развития молоди и местных, и интродуцированных видов, возрастает смертность моллюсков, в наиболее загрязненных местах исчезают совсем ранее массовые виды беспозвоночных.

С экологической  точки зрения, нарушение процесса воспроизводства морских организмов - одно из наиболее важных последствий загрязнения среды, поскольку именно от успешного воспроизводства зависит благополучие поселений, популяций и, в конечном итоге, видов. Отсутствие нормального воспроизводства донных беспозвоночных в загрязненных акваториях может быть одной из основных причин изменений в донных сообществах зал. Петра Великого, наблюдающихся за последние два-три десятилетия.

По данным исследований состояния донных сообществ, экологическая ситуация в разных районах Амурского залива неодинакова. Район дампинга и район вдоль восточной трансекты оцениваются как подверженные сильному антропогенному стрессу, район вдоль центральной трансекты - умеренному стрессу .

Экологическая ситуация в б. Золотой Рог, в верхней части которой обнаружена “мертвая зона” без живых донных организмов, признана наихудшей. Признаки деградации бентосных сообществ выявлены также при исследовании экологической ситуации в зал. Находка . Очень высокие значения плотности индикатора загрязнения  найдены в 1990 г. в восточной части Амурского залива (7100 экз/м2) и в 1995 г. в наиболее загрязненных районах зал. Находка (до 20000 экз/м2).  Внутренние части бухт Находка и Новицкого признаны зонами экстремального загрязнения. В 1993 г. в 4-х бухтах зал. Посьета зарегистрированы более низкие значения биомассы бентоса, чем в 1962-63 гг. Говоря о биологических последствиях загрязнения, следует упомянуть о хорошо известной способности бентосных организмов накапливать в своих органах и тканях токсические вещества. Так, бурые водоросли и двустворчатые моллюски могут концентрировать тяжелые металлы из среды в 103-105 раз, что обусловило их использование в качестве организмов-биоиндикаторов. Такая способность представляет реальную угрозу здоровью как самих организмов-биоаккумуляторов, так и представителей более высоких трофических уровней, включая человека, поскольку многие виды макрофито- и зообентоса съедобны и являются объектами промысла и марикультуры. Концентрации ТМ (Cd, Cu, Zn, Fe, Mn)  органах гребешков из Амурского залива в 1.3-37 раз выше, чем у моллюсков из зал. Восток. Вызывают тревогу близкие к предельно допустимым санитарным нормам концентрации Cd и Hg в органах съедобных моллюсков (приморского гребешка, мидии), обитающих в б. Алексеева (1998).

Таким образом, результаты физико-химического мониторинга  морской среды зал. Петра Великого и данные изучения биологических  последствий загрязнения прибрежных акваторий, полученные к началу 90-х  годов, свидетельствуют о наличии  нескольких районов с  крайне неблагополучной экологической ситуацией:

-б. Золотой  Рог и прол. Босфор Восточный; 

-восточная и  северная части Амурского залива;

-внутренние  части зал. Находка (бухты Находка  и Новицкого).                              Экологическая ситуация в прибрежных водах г. Владивостока была признана критической еще 10 лет назад, а город и прилегающие  нему районы все еще  живет за счет морских ресурсов, значит есть какие-то источники возобновления.

Методы  очистки моря.

Самоочищение  морской среды.

Поверхность моря является пока еще труднодоступным  для человека рубежом дикой природы. Металлические и железобетонные конструкции, различный хлам и промышленные отходы беспечной человеческой деятельности случайно или намеренно попавшие в море постепенно разрушаются, утилизируются или обрастают морскими животными и водорослями. В морской среде еще, к счастью, мало гигантских свалок, вода ее чиста и слово «море» часто ассоциируется со словами «отдых», «солнце», «здоровье».  
           Следует сказать, что помимо продуктов цивилизации в море всегда поступало и поступает огромное количество сухопутных предметов: взвешенного грунта и растворенной органики, деревьев и кустарников. Помимо постоянного поступления мусора через эстуарные районы крупнейших рек, выноса грязи мелкими речушками и несметным количеством ручейков существуют непосредственные стоки и снос огромного количества сухопутных объектов во время периодов жесточайших штормов и цунами, ливней, размывов и осыпей, ветров и смерчей. И если в море попадают остатки наземных животных и птиц, то морские обитатели, будь то рыбы, ракообразные, брюхоногие моллюски или морские звезды, довольно быстро расправляются с подобной «добычей». Сущность трофических цепей в море ли, или на суше, одна и та же. Несколько иначе обстоят дела с древесиной, попавшей в море. Если в реках и озерах мореный дуб, например, лежит десятками лет, то море расправляется с огромными стволами деревьев за считанные месяцы.  И не только в прибрежной полосе, но и на многокилометровой глубине.

Происходит  это следующим образом.

Затонувшие  деревянные предметы, сваи гидротехнических сооружений и даже корпуса лодок  и яхт сначала подвергаются нападению  морских двустворчатых моллюсков, так называемых корабельных червей, и древоточцев лимнорий, представителей ракообразных. Лимнории, или сверлящие изоподы, поселяются в поверхностных слоях дерева и постепенно начинают разрушать этот слой. Лимнориям отводится значительная роль в разрушении древесины благодаря тому обстоятельству, что они испещряют внешний слой древесины и тем самым значительно увеличивают общую поверхность контакта дерева и морской среды.       Именно на разделе этих двух сред поселяются      бактерии, утилизирующие целлюлозу.  
         Более эффективным разрушителем древесины в море являются специализированные виды двустворчатых моллюсков из семейств терединид и ксилофаг.. У многих людей слово "бактерия" ассоциируется с болезнями. Конечно, среди огромного количества видов болезнетворных бактерий в морской среде есть возбудители заболеваний морских обитателей и даже человека. Некоторые виды способны в силу высокой ферментативной активности разрушать разнообразные предметы и установки в море. Процессу такой биокоррозии подвергаются даже металлические конструкции.  
        И все же нельзя забывать об огромной роли микробов в самоочищении морской среды. Микробы способны разрушать даже ту часть отмирающих организмов, которую не способны усваивать другие организмы. Они минерализуют органическое вещество океана до такой степени, что элементы вновь вовлекаются в свой биогенный круговорот. Большая роль бактериям отводится в деле разрушения самых разнообразных загрязняющих веществ, попадающих с суши со стоками и с атмосферными осадками. Так, доля микробиологической деградации нефтепродуктов составляет в среднем 50%.                       Деятельность бактерий в море так многогранна и важна, что наука и технология всегда должна учитывать наличие в морской среде этой группы живых существ. Моря, как и леса, населены грибами. Число описанных морских видов составляет около 1% от числа наземных грибов. Их невозможно разглядеть невооруженным глазом, а для выявления и определения существуют особые методы.  
         Существование грибов тесно связано с жизнью микроскопических водорослей и простейших Грибы образуют с микроскопическими водорослями морские лишайники. Примитивные морские лишайники и лишайникоподобные симбиозы встречаются на литорали многих морей. В ряде случаев большой вред приносят грибы, поселяющиеся на талломах и ризоидах водорослей, на листьях и корневищах морских трав.  
Чрезвычайно много видов грибов появляется на затонувшем дереве. Вместе с морскими древоточцами и бактериями грибы разрушают древесину и способствуют очищению морского дна. При разложении природных растительных и животных остатков, а также попавших в море продуктов человеческой деятельности, возникают новые вещества, вовлекаемые в пищевые цепи морского сообщества. Тем самым они играют важную роль во многих экологических процессах в море. Следует отметить, что происхождение наземной биоты могло быть невозможным без их участия. Грибы играли решающую роль в освоении суши и эволюции наземной растительности. Несмотря на достигнутые успехи, роль морских грибов еще недостаточно изучена, а их практическое значение недооценивается. Говорят, что море чистое от того, что в его распоряжении много губок. В этой шутке есть доля истины. Губки являются наиболее примитивным типом многоклеточных животных, населявших еще древние моря.. Небольшая губка за сутки может профильтровать около двух ведер воды. Кроме того, многие губки выделяют вещества, подавляющие вредных микробов.

Очистные  сооружения.

      Важное место в предохранении гидроресурсов от качественного истощения принадлежит очистным сооружениям. Очистные сооружения бывают разных типов в зависимости от основного способа обезвреживания нечистот. При механическом методе нерастворимые примеси удаляют из сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек. В прошлом этот способ находил самое широкое применение для очистки промышленных стоков.                                 

Сущность химического  метода заключается в том, что  на очистных станциях в стоки вносят реагенты. Они вступают в реакцию  с растворенными и нерастворенными  загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют механическим путем. Но этот способ непригоден для очистки стоков, содержащих большое количество разнородных загрязнителей.                                                                                                                          

Для очистки  промышленных стоков сложного состава  применяют электролитический (физический) метод. При этом способе электрический  ток пропускают через промышленные стоки , что приводит к выпадению  большинства загрязняющих веществ  в осадок. Электролитический способ очень эффективен и требует относительно небольших затрат на сооружение очистных станций. У нас в стране в городе Минске целая группа заводов с помощью этого метода добилась очень высокой степени очистки стоков.                                                            При очистки бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический метод. В этом случае для минерализации органических загрязнений используют аэробные биологические процессы, осуществляемые с помощью микроорганизмов. Биологический метод применяют как в условиях, приближенных к естественным, так и в специальных биоочистных сооружениях

Очистные сооружения решают проблему сохранения качества  вод лишь до определенной стадии развития экономики. Затем наступает момент, когда местных гидроресурсов уже не хватает для разбавления возросшего количества очищенных стоков.

Кардинальные  пути защиты от загрязнения и разрушения природноаквальных и сопряженных  с ними природных территориальных  комплексов заключается в уменьшении или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в том числе и очищенных сточных вод.      Совершенствование технологических процессов постепенно решает эти задачи. На все большем числе предприятий применяют замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные воды проходят лишь частичную очистку, после которой они снова могут быть использованы в ряде отраслей промышленности.