Міністерство охорони навколишнього природного середовища україни український науково-дослідний інститут екологічних проблем (Укрндіеп)
| Вид материала | Документы |
Содержание1. Аналіз природних та антропогенних складових утворення сірководню у чорному морі Повітря Біогений стік річок |
- Міністерство охорони навколишнього природного середовища україни український науково-дослідний, 585.64kb.
- Міністерство охорони навколишнього природного середовища україни державне управління, 2953.07kb.
- Міністерство охорони навколишнього природного середовища України Державне управління, 6929.63kb.
- Міністерство охорони навколищнього природного середовища україни державне управління, 6100.26kb.
- Міністерство екології та природних ресурсів україни державне управління охорони навколишнього, 6497kb.
- Україна міністерство охорони навколишнього природного середовища україни, 156.84kb.
- Міністерство охорони навколишнього природного середовища України, 1698.24kb.
- Форма оголошення про проведення відкритих торгів, 20.04kb.
- Форма оголошення про проведення відкритих торгів, 18.34kb.
- Охорони навколишнього природного середовища україни Державне управління охорони навколишнього, 3996.75kb.
1. АНАЛІЗ ПРИРОДНИХ ТА АНТРОПОГЕННИХ СКЛАДОВИХ УТВОРЕННЯ СІРКОВОДНЮ У ЧОРНОМУ МОРІ
Основним природним джерелом утворення сірководню в Чорному морі є процес його відновлення з присутніх у воді сульфатів при безкисневому розкладанні органічних речовин. Цей процес відбувається при участі сульфатредуцируючих бактерій (головним чином Microspira aestuarii), що використовують кисень для своєї життєдіяльності. Реакція утворення сірководню має такий вигляд [4]:
, (1.1)де SB – сульфатредуцируючи бактерії.
Крім прямої реакції утворення сірководню із сульфатів (1.1) можливо утворення сірководню через проміжні продукти:
, (1.2)
, (1.3)
, (1.4)
, (1.5)
, (1.6)Другим природним джерелом утворення сірководню є анаеробний розпад багатих сіркою органічних залишків відмерлих організмів.
Третім джерелом утворення сірководню є його надходження в Чорне море через тріщини в земній корі або з гідротермальними водами. По одній з гіпотез [3, 5], формування сірководневої зони в Чорному морі відбулося близько 7000-8000 років тому. У результаті руху літосферної плити, що посувалась під Кримський півострів, відбувся розлом земної кори. Через цей розлом відбувся катастрофічний викид метану і сірководню в морське середовище, що привело до загибелі морської флори і фауни. У результаті гниття мертвої органічної речовини почав накопичуватися в глибинних шарах сірководень. Після припинення тектонічних процесів переважаючими процесами стали відновлювані – сульфатредукція (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Схема природних складових утворення сірководню в Чорному морі
При наявності кисню відбувається окислювання сірководню до сульфатів:
. (1.7)У присутності тіонових бактерій і кисню відбувається мікробіологічне окислювання сірководню:
. (1.8)де ТВ – тіонові бактерії.
При відсутності кисню, але в присутності нітратів тіонові бактерії можуть також окисляти сірководень до сульфатів:
. (1.9)Антропогенна складова утворення сірководню зв'язана з двома факторами: надходженням у море додаткової кількості мертвої органічної речовини і зменшенням змісту кисню у воді за рахунок його витрати на окислювання органічних сполук. При цьому можна виділити наступні антропогенні фактори, що сприяють утворенню сірководню (рис. 1.2):
- надходження забруднюючих речовин зі стоком рік (органічні речовини – БПК5, біогени, токсичні речовини);
- поверхневий стік, що містить забруднюючі речовини (у першу чергу поверхневий стік із забудованих територій);
- надходження забруднюючих речовин з атмосфери;
- надходження забруднюючих речовин з колекторно-дренажними водами;
- надходження забруднюючих речовин зі стічними водами точкових джерел;
- надходження забруднюючих речовин зі стічними водами дифузних джерел;
- надходження забруднюючих речовин зі стічними водами в результаті аварій.
^ Повітря
Біогений стік річок
Точкові джерела
Дифузні джерела
Органічні речовини
Анаеробна деструкція органічних речовин
Гниття органічних речовин, що містять сірку
H2S
Рис. 1.2. Схема антропогенних складових утворення сірководню у Чорному морі
При надходженні забруднюючих речовин за рахунок антропогенного фактора відбуваються наступні процеси:
- збільшення продукції органічної речовини в морській воді за рахунок надходження біогенних речовин зі стоком рік і від дифузних джерел;
- пригнічення життєдіяльності фітопланктону за рахунок надходження токсичних речовин зі стоком рік і точкових джерел забруднення;
- збільшення споживання кисню за рахунок збільшення загальної кількості органічної речовини;
- відсутність кисню в придонних шарах, що приводить за певних умов до утворення сірководню.
Відповідно до досліджень УкрНДІЕП (табл. 1.1) [6] найбільший вплив на стан якості прибережних морських вод має річковий стік (50%), на другому місті вплив забруднення через атмосферу (10%), вплив прибережних міст займає трете місто по значимості (7,5%), на четвертому та п’ятому місті – вплив рекреації та вплив малих річок узбережжя (5%), на шостому місті – вплив поверхневого стоку з міських територій (4,5%). Також можливо стверджувати, що найбільша антропогенна складова утворення сірководню у Чорному морі є органічні речовини, що надходять зі стоком річок.
Таблиця 1.1. Результати експертної оцінки впливу різних факторів на якість води в прибережній зоні АЧБ у межах України
| Найменування фактора | Оцінка впливу, % |
| 1 | 2 |
| Малі ріки узбережжя | 5,0 |
| Прибережні міста (міські каналізації) | 7,5 |
| Промислові підприємства в прибережній зоні | 4,0 |
| Сільське господарство в прибережній зоні | 3,0 |
| Поверхневий стік з міських територій | 4,5 |
| Полігони ТПВ і промислових відходів | 1,0 |
| Порти | 4,0 |
| 1 | 2 |
| Судноплавство | 4,0 |
| Рекреація | 5,0 |
| Розробка корисних копалин (у морі та прибережній зоні суші) | 2,0 |
| Забруднення через атмосферу | 10,0 |
| УСЬОГО | 100,0 |
Дуже значний внесок органічних та забруднюючих речовин, зокрема біогенів та нафтопродуктів, належить р. Дунай. Об’єм стоку р. Дунай складає приблизно 80% сумарного стоку інших річок, що надходять до північно-західної частини Чорного моря (ПЗЧМ). Друге місце після р. Дунай по кількості забруднюючих речовин, які надходять до Чорного моря, належить р. Дніпро.
Дані про середньорічне надходження забруднюючих речовин зі стоком головних рік України в Чорне море за матеріалами досліджень УкрНДІЕП з використанням даних центральної геофізичної лабораторії представлені в табл. 1.2.
Таблиця 1.2. Середньорічне надходження забруднюючих речовин у Чорне море зі стоком головних рік за період 1995 – 2006 р.
| Показники | Одиниця вимер. | Загальна сума | Дунай | Дніпро | Дністер | Ю.Буг |
| % | ||||||
| Середня витрата | км3/рік | 274,65 | 80,3 | 15,7 | 3,2 | 1,1 |
| БСК5 | тис.т | 745,05 | 78,8 | 16,0 | 4,2 | 1,0 |
| Азот нітратний | тис.т | 330,79 | 95,4 | 2,7 | 0,9 | 1,0 |
| Азот нітритний | тис.т | 7,18 | 89,1 | 4,7 | 5,2 | 1,0 |
| Ортофосфаты | тис.т | 10,42 | 78,7 | 19,0 | 1,41 | 0,89 |
| Загальний фосфор | тис.т | 58,49 | 78,6 | 19,0 | 1,41 | 0,99 |
| Азот амонійний | тис.т | 58,01 | 77,4 | 15,05 | 6,52 | 1,03 |
| Завислі речовини | тис.т | 20912,75 | 98,7 | 0,30 | 0,48 | 0,52 |
| Цинк | тис.т | 15,8 | 89,7 | 6,8 | 3,2 | 0,3 |
| Мідь | тис.т | 1,31 | 86,4 | 9,1 | 3,1 | 1,4 |
| Хром | тис.т | 1,06 | 77,5 | 15,9 | 5,4 | 1,2 |
| Нафтопродукти | тис.т | 12,56 | 91,56 | 3,3 | 3,9 | 1,24 |
Важливим джерелом надходження забруднень до Азовського та Чорного морів є атмосферні опади. За оцінками УкрНДІЕП, щорічно цим шляхом до Чорного моря надходить 189,64 тис. т азоту, 17,24 тис. т фосфору [7], що за своїми масштабами перевищує надходження цих поживних речовин з річковим стоком Дніпра. Значний вклад у забруднення атмосферного повітря вносить автотранспорт. На Україні понад 65% свинцю, 54% оксиду вуглецю, 32% вуглеводів та 24% оксидів азоту від загальної кількості цих речовин потрапляє в атмосферу завдяки його роботі. За останні роки збільшились на 5-10% об'єми викидів за рахунок пересувних джерел.
Щорічно від джерел комунального господарства до Чорного моря надходить понад 33843 т завислих речовин, 8840 т азоту, 2577 тон фосфору, 24138 т нафти і нафтопродуктів [8].
Із точкових джерел відповідно до досліджень УкрНДІЕП, УкрЦЕМ, найбільший внесок органічних речовин та найбільший вплив на морське середовище Чорного моря мають підприємства по очищенню комунально-побутових стічних вод, а саме: комунальні очисні споруди м. Севастополь, СБО «Північна» м. Одеса, СБО «Південна» м. Одеса, комунальні очисні споруди (КОС) мм. Євпаторія, Ялта, Балаклава, Гурзуф, м. Іллічівськ – порт, КОС м. Красноперекопська (АРК), ВАТ “Бром” – бромний комбінат.
Значним джерелом забруднення в прибережній смузі є дифузні джерела. Поверхневий зливовий стік, як основний шлях надходження забруднення від дифузних джерел, призводить до значного забруднення прибережних вод, особливо бактеріального та нафтового. Найбільш помітним вплив цього стоку є біля великих міст, насамперед Одеси, Миколаєва, Херсона.
Дані щодо надходження забруднюючих речовин зі стічними водами до Чорного моря за термін з 2003 р. по 2008 р. наведені у табл. 1.3 [9-12].
Таблиця 1.3. Надходження забруднюючих речовин зі стічними водами до Чорного моря за термін з 2003 р. по 2008 р.
| Назва забруднюючої речовини | Кількість забруднюючих речовин | |||
| 2003 р. | 2005 р. | 2007 р. | 2008 р. | |
| БСК полн. | 5521 | 5869 | 5540 | 4942 |
| Завислі речовини | 3503 | 3966 | 4091 | 3931 |
| Нафтопродукти | 17,25 | 17,12 | 15,73 | 11,19 |
| Азот амонійний | 881 | 1698 | 1990 | 1710 |
| Нітрати | 2562 | 2228 | 2063 | 1992 |
| Нітрити | 105 | 114 | 141 | 101 |
| Фосфати | 1342 | 1171 | 1379 | 1233 |
| Залізо | 6,0 | 34,45 | 26,22 | 30,21 |
| СПАР | 36,71 | 34,07 | 29,43 | 28,35 |
| Цинк | 0,445 | 0,961 | 0,639 | 0,950 |
| Мідь | 0,196 | 0,490 | 0,458 | 0,520 |
| Нікель | 0,020 | 0,029 | 0,029 | 0,028 |
Порівняння надходження органічних речовин зі стоком рік зі стоками точкових джерел показує, що зі стоком річок вноситься істотно більше органічних речовин, чим зі стічними водами точкових джерел. Але в стічних водах концентрації органічних речовин вище, ніж у річковому стоці, а їх вплив на морські організми виявляється в більш різкій формі. Особливо небезпечні для морський біоти аварійні скидання стічних вод, коли концентрації забруднюючих речовин у сотні і тисячі разів перевершують ГДК.
Слід зазначити, що сірководень для водних організмів шкідливий як побічно (за рахунок зниження концентрації кисню, що йде на окислювання S2- до S), так і безпосередньо. Для багатьох гідробіонтів він смертельний навіть у найменших концентраціях. Так поліхети (Nereis Zonata, Phyllodoce tuberculata), рачки Daphnia longispina і багато інших організмів не переносять навіть слідів присутності сірководню [13].
Більш терпимі до сірководню організми, що живуть серед гниючого мулу. Так поліхета Nereis dikersicolor здатна жити близько 6 днів у воді з концентрацією сірководню до 8 мг/л, хробак Capitella capitata до 8 днів при концентрації до 20,4 мг/л.
Якщо порівнювати природні та антропогенні складові утворення сірководню в Чорному морі, то переважають природні складові. Згідно даних [14], антропогенні фактори складають приблизно 13 %, а природні – 87 %.