Вплив зливових стоків на нафтове забруднення і бактеріологічний стан бухти Козачої (Чорне море)

Предмет дослідження - хлороформрозчинні речовини і нафтові вуглеводні як основні забруднюючі речовини зливових стоків і акваторії бухти Козачої, гетеротрофні і нафтоокислюючі бактерії, як деструктори органічного забруднення.

Методи дослідження - натурний експеримент, хімічний аналіз (методи гравіметрії і спектрометрії), бактеріологічний аналіз (методи прямого підрахунку і граничних розчинень), метод сухого розсіювання для оцінки механічного складу ґрунтів і донних осадів. Для статистичної обробки матеріалу використовувався кореляційний аналіз. Методи апробовані в гідробіології. бухта козача вуглеводень стоки

Наукова новизна отриманих результатів. У результаті проведених досліджень уперше вивчено вплив неорганізованих зливових стоків на хімічні і бактеріологічні показники морського середовища і виявлені зміни, що відбуваються у ньому при надходженні зливових стоків. Застосовано формулу оцінки кількості забруднюючих речовин (ЗР), що надходять із атмосферними опадами на територію полігону. Вперше розраховано обсяг забруднення, що надходить із атмосферними опадами і зливовими стоками в бухту Козачу в районі досліджень, і зроблено оцінку внеску зливового стоку в забруднення акваторії бухт Севастополя, що дозволило істотно розширити уявлення про вплив цих стоків на стан севастопольських бухт.

Практичне значення отриманих результатів. Результати досліджень, що свідчать про значний внесок неорганізованих зливових стоків у нафтове забруднення морської прибережної зони, можуть сприяти прискоренню розробки природоохоронних заходів, спрямованих, насамперед, на запобігання забруднення атмосфери і земель. Результати розрахунку внеску зливових стоків у забруднення прибережних вод рекомендовано включати в документацію розробки комплексу заходів щодо поліпшення якості морського середовища регіону Севастополя. Крім того, ці результати використані під час підготовки національної доповіді про стан навколишнього природного середовища у м. Севастополі в 2008 р.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним науковим дослідженням. Авторка брала безпосередню участь у постановці наукових завдань, зборі матеріалу, проведенні експериментальних робіт, визначенні хімічних і бактеріологічних показників. Аналіз і узагальнення отриманих даних були виконані автором, що підтверджується фактом публікації основних матеріалів роботи. Зі статей, опублікованих у співавторстві, у дисертації використані лише дані, отримані автором; права співавторів не порушені.

Апробація роботи. Отримані результати пройшли апробацію на Х з'їзді Товариства мікробіологів України (Одеса, 2004), Міжнародній науково-практичній конференції «Геополитические и географические проблемы Крыма в многовекторном измерении Украины» (Сімферополь, 2004), Міжнародних наукових конференціях «Ломоносовские чтения» (Севастополь, 2004, 2005, 2006, 2008), Міжнародних конференціях «Экологические проблемы Черного моря» (Одеса, 2004, 2007), IV з'їзді гідроекологічного товариства України (Карадаг, 2005), Міжнародному семінарі «Современные технологии мониторинга и освоение природных ресурсов южных морей России» (РФ, Ростов-на-Дону, 2005), Міжнародній науковій конференції, присвяченій 135-річчю ІнБПМ НАН України «Проблемы биологической океанографии ХХ века» (Севастополь, 2006), Міжнародній науковій конференції «S.P. Kostychev and соn-temporary agricultural microbiology» (Ялта, 2007), Міжнародному конгресі «Environmental Micropaleontology, Microbiology and Meiobenthology» (Індія, Ченнай, 2008).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 20 праць (12 без співавторів), у тому числі - 9 статей у спеціалізованих наукових виданнях, рекомендованих ВАК України, 11 - у наукових збірниках, матеріалах і тезах національних і міжнародних конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена на 140 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, семи розділів, висновків, списку використаних джерел. У тексті дисертації 23 таблиці і 7 рисунків. Список використаних джерел включає 177 найменувань, із яких 60 - закордонних авторів.

Подяки. Здобувач висловлює вдячність науковому керівникові, доктору біологічних наук, професору О. Г. Миронову за постановку завдання дисертації, постійну увагу і цінні поради при оформленні даної роботи, доктору біологічних наук, професору А. В. Гаєвській, співробітникам відділу морської санітарної гідробіології ІнБПМ НАН України, начальнику НДЦ ЗС України «Державний океанаріум» к.т.н. В.В. Кулагіну, к.т.н. пров.н.с. В. Ю. Кущеву.

ЗМІСТ РОБОТИ

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Розглянуто сучасні уявлення про одне із джерел забруднення моря - зливові стоки, формування забруднення яких ХРР і НВ відбувається через атмосферних опадів і поверхні земель. Відзначено високий рівень забруднення зливових стоків різними хімічними сполуками і визначена характеристика бактеріального стоку. Показано відсутність таких даних про неорганізовані зливові стоки і підкреслено необхідність проведення відповідних досліджень.

МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Робота виконана у 2003 - 2007 рр. на західному березі бухти Козачої (м. Севастополь) (рис. 1, 2). Збір матеріалу здійснювався на 16 станціях: 8 - на березі й 8 - у бухті. Стоки I і II спрямовані від джерел локального забруднення земель нафтопродуктами - території автопарку (станція 1 і 2) і паливного майданчика котельні (станція 6) у напрямку до бухти. Стік III не мав джерела нафтового забруднення і був контрольним. Джерелом забруднення морської акваторії був також причал (станції 5 і 15).

Концентрації ХРР і НВ у пробах атмосферних опадів, зливових стоків, ґрунтів, морської води й донних осадів визначали гравіметричним методом і методом інфрачервоної спектрометрії (Орадовский, 1977, 1993), механічний склад ґрунтів і донних осадів - ситовим методом розділяння ґрунту на фракції (Держстандарт 12536-79). Загальну чисельність бактерій у зливових стоках і морській воді визначали методом прямого підрахунку А.С. Разумова за допомогою мікроскопа МБІ-3 при збільшенні 900, кількісний облік гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій - методом граничних розчинень відповідно на пептонній воді й на мінеральному середовищі Діанової-Ворошилової з додаванням нафти (Егоров, 1976; Родина, 1965). Розрахунок обсягу зливових вод виконаний відповідно до Держстандарту 3013-95. Статистичне опрацювання проведено стандартними методами.

Натурний експеримент. Серії відбору проб (далі «серії») з умовними назвами «Злива 1, 2, 3, 4 й 5» і «Танення снігу» проводили на станціях 4, 8 і 10, тобто в місцях надходження стоків I, II й III до акваторії бухти Козачої (рис. 2). Серія «Злива 1» проводилася 30.06 - 01.07.2004, «Злива 2» - 09 - 10.09.2004, «Злива 3» - 24 - 25.11.2004., «Злива 4» - 19.10.2005, «Злива 5» - 19.01.2006 і «Танення снігу» - 21 - 22.03.2005 р. Відбір проб було розділено на 4 етапи: 1-й етап здійснювався перед початком зливи, 2-й етап - через 10 - 30 хв після формування зливового потоку, 3-й етап - через 30 хв після закінчення зливи й 4-й етап - через добу від початкової фази випадання зливових опадів. У серії «Танення снігу» зазначені етапи присвячені випаданню снігу і появі стоку талої води. Морську воду відбирали на всіх чотирьох етапах, зливову воду - на 2-у етапі, донні опади - на 1-му й 4-му етапах.

Рис. 1 Схема розташування бухти Козачої (А, Б) і району дослідження (В)

Рис. 2 Схема розташування станцій у районі дослідження: ? - станція відбору проб; ? - джерело забруднення

Усього відібрано 34 проби атмосферних опадів, 72 проби зливових стоків, 232 проби ґрунтів, 204 проби донних осадів, 254 проби морської води, проведено 80 гідрометеорологічних спостережень.

ХІМІЧНІ І БАКТЕРІОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ АТМОСФЕРНИХ ОПАДІВ І ЗЛИВОВИХ СТОКІВ

Дослідження атмосферних опадів як джерел забруднення зливових стоків проводили на станціях 6 і 7, стоків зливової й талої води - на станціях 4, 8 й 10 (рис. 2).

Дослідження вмісту ХРР і НВ. Кількість ХРР у дощовій воді, відібраній у скляний накопичувач, становила 1,0 мг/л, НВ - 0,06 мг/л; у пробах дощової води, відібраної з калюж - відстійників забрудненої води, концентрації забруднюючих речовин збільшилися в 2 - 3 рази. Максимальні концентрації ХРР і НВ - 2,8 і 0,38 мг/л - відзначені в калюжі на паливному майданчику на станції 6, де спостерігалися розливи палива. У снігу, який щойно випав, середня концентрація ХРР і НВ склала відповідно 1,8 і 0,1 мг/л, а в підталому снігу вона збільшилася відповідно в 2,5 і 8 разів. Найвищу концентрацію ЗР виявлено в пробах снігу, на поверхні якого осідала сажа, яку містять викиди котельні, що працює на мазуті.

У зливовому стоці I, що надходить у контактну зону «суша - море», спостерігали найвисщі концентрації ХРР і НВ - у середньому, відповідно, 4,8 і 0,74 мг/л (табл. 1). В стоках талої води концентрація ЗР була в середньому в 1,5 рази більшою, ніж у стоках зливової води.

У стоках I й II, що протікають через джерела берегового забруднення нафтопродуктами, рівень ЗР був у 2 - 4 рази вищим, ніж у контрольному стоці III. У стоці талої води II, що проходить через паливний майданчик, виявлена найбільш висока концентрація ЗР. Розливи палива на майданчику, викиди із труби котельні провокували збільшення рівня вмісту ЗР у стоці.

Таблиця 1

Вміст ХРР і НВ у стоках зливової й талої води

У цілому, у стоках талої води, порівняно зі стоками зливової води, спостерігався більш високий вміст аналізованих ЗР. Так, у зливових стоках вміст НВ у середньому перевищував гранично-допустиму концентрацію (ГДК) для морської води в 13 разів, а в стоках талої води - у 20 разів. У той же час зливові стоки, що надходять у бухту Козачу, мали нижчий рівень забруднення НВ у порівнянні зі стоками міської забудови Севастополя (Артеменко и др., 2006; Миронов, 1992).

Бактеріологічні дослідження зливових стоків. Загальна чисельність (ЗЧ) і біомаса бактерій у зливових стоках у середньому досягала до 4,810⁶ клітин/мл і 0,9 г/м³ відповідно. Середня кількість гетеротрофних бактерій у стоках I, II й III становила відповідно 7,5Ч10⁴, 2,5Ч10⁴ і 2,0Ч10⁴ клітин/мл, а середня кількість нафтоокислюючих бактерій у всіх стоках була однаковою - 2,5Ч10² клітин/мл. Привертають увагу досить вузькі межі коливань чисельності гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у стоці II, що вказує на стабільність бактеріологічного режиму в ньому (рис. 3).

В атмосферних опадах ЗЧ бактерій, кількість гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у середньому склала відповідно 1,77Ч10⁶, 4,5Ч10² і 45 клітин/мл.

Встановлено значну кореляційну залежність між показниками чисельності бактерій в атмосферних опадах і зливових стоках, про що свідчили високі коефіцієнти кореляції (від r=0,69 до r=0,96).

У зливових стоках концентрація ЗР збільшилася в 4 і більше разів, кількість бактерій - в 10 і більше разів порівнянно з атмосферними опадами. Результати досліджень показали, що інтенсивне надходження забруднюючих речовин і бактерій відбувається при вимиванні з поверхні земель.

Рис. 3 Чисельність гетеротрофних (ГМО) і нафтоокислюючих (НМО) мікроорганізмів у зливових стоках у період 2004 - 2006 рр.: а) - стік I; б) - стік II; в) - стік III.

ХІМІЧНІ Й БАКТЕРІОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ҐРУНТІВ

Зразки ґрунтів були представлені коричневими ґрунтами і наносами, у складі яких фракція гравію склала 70 % (з 30 % домішкою піску). По станціях відбори проб ґрунту були об'єднані в 3 групи (табл. 2). До I групи входили проби зі станцій - джерел нафтового забруднення, до II - з берегових станцій у зоні заплеску морської води, до III - з контрольних станцій.

Вміст ХРР і НВ. Найбільш високі концентрації ХРР і НВ були визначені у I групі, тобто в ґрунтах автопарку, паливного майданчика і причалу, де на поверхні земель спостерігалися розливи палива. Вміст ХРР у середньому становив 1,59 г/100 м сухого ґрунту, НВ - 0,34 г/100 м сухого ґрунту, що у 8 - 17 разів перевищувало аналогічні показники в II і III групах зразків (табл. 2).

Чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій. Для I, II й III груп ґрунтів середні значення кількості гетеротрофних бактерій склали відповідно 2,5Ч10⁶, 2,5Ч10⁵ і 7,5Ч10⁵ клітин/г (табл. 2). Чисельність гетеротрофних бактерій в II і III групах ґрунтів була близька до загальновідомого середнього значення чисельності даної групи бактерій у ґрунтах південних регіонів України - 5Ч10⁵ клітин/г (Мишустин, 1970). Однак в I групі ґрунтів вона була в 5 разів вищою за даний показник. Таким чином, максимальна концентрація ґрунтових гетеротрофних бактерій відзначена в пробах станцій - джерел берегового забруднення нафтопродуктами.

Найвищу середню кількість нафтоокислюючих бактерій також відзначено в I групі ґрунтів, де вона досягала 9,5Ч10⁴ клітин/г; там же спостерігався й максимальний вміст нафтових вуглеводнів. У II групі ґрунтів цей показник, у порівнянні з I групою, був меншим більш ніж у 30 разів. У III групі чисельність бактерій була у 2 рази меншою, ніж у II групі, однак вміст нафтових вуглеводнів в обох порівнюваних групах ґрунтів був однаковим.

У ґрунтах між вмістом ХРР і НВ спостерігається значний зв'язок (r=0,65), між хімічними й бактеріальними показниками - слабкий (до r= 0,25), а між чисельністю гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій - помірний (r=0,37).

Таблиця 2

Вміст ХРР і НВ, чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у ґрунтах

*- у чисельнику - діапазон коливання значень; у знаменнику - середнє значення

ГІДРОМЕТЕОРОЛОГІЧНІ СПОСТЕРЕЖЕННЯ, ХІМІЧНІ та БАКТЕРІОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ АКВАТОРІЇ БУХТИ КОЗАЧОЇ В РАЙОНІ НАДХОДЖЕННЯ ЗЛИВОВИХ СТОКІВ

Бухта Козача - це акваторія напівзамкнутого типу. Мала порізаність берегової лінії, часте проходження циклонів і сильні вітри, особливо в холодну пору року, створюють сприятливі умови для розвитку тут вітрового хвилювання і прибою, що забезпечує гарне перемішування водних мас.

Дослідження морської води. У районі надходження стоків на станціях 4 і 8 середня концентрація ХРР склала 0,5 мг/л і НВ - 0,06 мг/л, на контрольній станції 10 - 0,4 мг/л і слідова кількість відповідно (табл. 3). Максимальну концентрацію НВ (0,2 мг/л) зареєстровано на станції 15, розташованій біля причалу. Таким чином, найбільш високий рівень ЗР відзначено на станціях надходження зливових стоків, які протікають через берегові джерела нафтового забруднення, і в районі причалу. У цілому результати досліджень підтвердили відомості про низький рівень забруднення морської води бухти Козачої (Миронов и др., 2003).

Таблиця 3

Вміст ХРР і НВ, чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у поверхневому шарі морської води бухти Козачої

У воді бухти вперше були визначені загальна чисельність і біомаса бактеріопланктону, а також загальна чисельність бактеріонейстону. Влітку 2004 р. ЗЧ і біомаса бактеріопланктону в середньому становили відповідно 2,010⁶ клітин/мл й 0,23 г/м³. Середні значення ЗЧ бактерій у воді бухти Козачої були в 1,5 - 2 рази нижчі аналогічних показників для Севастопольської бухти (Рылькова и др., 1999). ЗЧ бактеріонейстону (2,9810⁶ клітин/мл) у середньому була в 1,5 рази більшою ЗЧ бактеріопланктону.

Середня кількість гетеротрофних бактерій на станціях 4 й 8, куди надходили зливові стоки I і II, склала 9,510² клітин/мл, на контрольній 10-й станції - 2,510² клітин/мл, а на станціях 15 й 16, віддалених від місця впадання зливових стоків, вона знижувалась до 2,010² клітин/мл (табл. 3). Концентрація нафтоокислюючих бактерій у морській воді була невисокою й у середньому склала 15 клітин/мл. Таким чином, установлено досить низьку чисельність нафтоокислюючих бактерій, а найбільша їх кількість реєструвалася в районі надходження зливових стоків I і II.

В результаті вивчення річної динаміки кількості гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у бухті Козачій виявлені два піки - весняний і осінній. Максимальний розвиток бактерій спостерігався весною, тоді як у Севастопольській бухті спалах розвитку бактерій відзначався пізнім літом і на початку осені (Беляева, 1987).

Оцінка розрахованого коефіцієнта кореляції між вмістом ХРР і НВ у морській воді (r=0,99) дає підставу стверджувати про наявність практично лінійного зв'язку. Між хімічними й бактеріальними показниками відзначені низькі коефіцієнти кореляції від r= - 0,15 до r= - 0,24, що свідчило про слабку зворотню залежність. Між чисельністю гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій існувала низька кореляція (r=0,13).

Дослідження донних осадів. Донні осади і відклади (надалі осади) на прибережних станціях являли собою грубозернисті відклади (гравій з домішкою піску), на мористих станціях - дрібнозернисті відклади (пісок з домішкою гравію). У донних осадах на станціях 4 і 8 середня концентрація ХРР склала 0,24 г/100 м сухого ґрунту, НВ - 0,03 г/100 м сухого ґрунту (табл. 4). Найвищі концентрації ЗР зареєстровані у зразках донних осадів на станції 15. На цій станції відзначено вузький діапазон варіювання показників ЗР, що вказувало на стійке хронічне забруднення дна ділянки. Однак, якщо порівняти рівень забруднення донних осадів на станціях 4,8 і 10 з рівнем інших севастопольських бухт, то виявиться, що в Південній бухті, одній із найзабрудненійших, концентрація НВ в 10 і більше разів більша (Миронов и др., 2003).

Таблиця 4

Вміст ХРР і НВ і чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у донних осадах бухти Козачої

В зоні безпосереднього надходження зливових стоків в акваторію бухти Козачої на станціях 4 і 8, а також на станціях 15 і 16 показники забруднення донних осадів ХРВ і НВ відповідали I - III рівням. На станціях 10, 11, 13 і 14 показники забруднення відповідали I, найнижчому рівню забруднення (Миронов и др., 1987, 2003).

Середня кількість гетеротрофних бактерій у донних осадах станцій 4, 8, 11, 13 - 16 склала 10⁵ клітин/г (табл. 4). Максимальна чисельність відзначена на станціях 4 й 8 і відповідала показникам, отриманим для донних осадів інших чорноморських портів (Миронов и др., 2003). У той же час виявлений широкий діапазон коливань чисельності бактерій свідчив про нестабільний характер їхнього вмісту в донних осадах. На 10-ій, контрольній, станції середня кількість гетеротрофних бактерій у донних осадах склала 7,5Ч10³ клітин/г, тобто порівняно з іншими станціями, була нижчою в 13 разів.

Максимальна чисельність нафтоокислюючих бактерій у донних осадах виявлена на станціях 4, 8 і 15, підданих нафтовому забрудненню, перевищувала чисельність із віддалених від джерела забруднення станцій 11, 13, 14, 16 в середньому в 3 рази, а порівняно з 10-ю (контрольною) станцією - в 10 разів.

Коефіцієнти кореляції між хімічними й бактеріальними показниками у донних осадах (від r= 0,11 до r= 0,17) указували на слабку залежність. Це може свідчити про наявність у донних осадах органічних сполук, які важко трансформуються бактеріями.

ОСОБЛИВОСТІ ВПЛИВУ СТОКУ ЗЛИВОВОЇ І ТАЛОЇ ВОДИ НА ХІМІЧНІ та БАКТЕРІОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ АКВАТОРІЇ БУХТИ КОЗАЧОЇ

Результати хімічних досліджень розглянемо на прикладі серій «Злива-1» й «Злива-3» (табл. 5). Вміст ХРР у зливовому стоці I становив 1,9 мг/л, стоці II - 1,5 і стоці III - 0,6 мг/л. Концентрація НВ у стоці I і II досягала 0,25 мг/л, у стоці III - 0,07 мг/л. Найвищі концентрації ЗР відзначені в стоках I й II. У цілому в зливових стоках вміст ХРР і НВ у середньому в 3 рази більший, ніж у морській воді. НВ входять до складу ХРР, і в стоках I, II й III співвідношення їхніх концентрацій склало відповідно 13, 16 й 11 %.

При надходженні зливового стоку I вміст ЗР у морській воді змінювався протягом доби (з 1-го по 4-й етапи): ХРР від 0,5 до 0,7 мг/л, НВ - від 0,05 до 0,07 мг/л. Після закінчення зливи (3-й етап) частка НВ від ХРР у морській воді підвищилася й склала 14 % проти 10 % від початкового 1-го етапу. Через добу (4-й етап) співвідношення цих показників досягло значення 1-го етапу.

При надходженні стоку II вміст ХРР у морській воді протягом доби коливався у межах 0,4 - 0,5 мг/л, а кількість НВ залишалася незмінною - 0,07 мг/л. Стік II надходить на станцію 8, розташовану у відкритому районі, для якого характерний більш інтенсивний водообмін у порівнянні з районом станції 4. Через те незначні коливання концентрації ХРР у зоні змішування зливових і морських вод ми вважаємо закономірними. Вплив зливового стоку на морську воду проявлявся у зростанні частки НВ в складі ХРР протягом першої доби. Так, частка НВ у морській воді на 3-му й 4-му етапах склала близько 17 % проти 14 % на 1-му етапі.

Через одну добу після зливи більш забруднений зливовий стік, змішуючись із морською водою, приводив або до підвищення в 1,4 рази рівня ХРР і НВ (станція 4), або до зниження в 1,6 рази вмісту ХРР (станція 8). Крім цього, на станції 8 концентрація НВ не змінювалася.

Таблиця 5

Вміст ХРР і НВ у зливовому стоці, у морській воді й донних осадах у період проведення серії «Злива 1» і «Злива 3» (морська й зливова вода - мг/л, донні осади - г/100 г сухого осаду)

При надходженні стоку III вміст ХРР у морській воді протягом доби збільшився з 0,5 до 0,8 мг/л, а нафтові вуглеводні весь час перебували в слідових кількостях, оскільки що вони надходили зі зливовими стоками в досить низькій концентрації й швидко змішувалися із чистою морською водою.

У донних осадах станції 4 у районі надходження стоку I кількість ХРР склала 0,16 г/100м сухого осаду, НВ - 0,08 г/100 г сухого осаду. Через добу після надходження стоку тут відзначено підвищення кількості ХРР до 0,25 г/100 г сухого осаду, але вміст НВ не змінився. Це вказує на те, що грубозернистий ґрунт протягом доби не акумулював НВ. На станції 8 у районі надходження стоку II вміст ХРР становив 0,1 г/100 г сухого осаду, а через добу після надходження стоку він знизився до 0,06 г/100 г сухого осаду. Зменшення концентрації ХРР могло відбуватися при взмучуванні осаду. На контрольній станції 10 у районі надходження III стоку ХРР і НВ у донних осадах спостерігалися у слідових кількостях.

Серія «Злива 2» проводилася 9 й 10 вересня 2004 р. На початку вересня 2004 р. на береговій станції 3 відбувся локальний розлив мазуту. Після проведення робіт з ліквідації забруднення частина мазуту залишилася на бетонному покритті у вигляді маслянистих плям. З випавшими опадами нафтопродукти стали надходити у морську воду зі стоком I у районі станції 4. Вміст ХРР і НВ у стоці сягнув відповідно 18 і 2,5 мг/л, причому останній показник у 50 разів перевищував ГДК для морської води (табл. 6).

Таблиця 6

Вміст ХРР і НВ у зливовому стоці, морській воді і в донних осадах у період проведення серії «Злива - 2» (морська і зливова вода - мг/л, донні осади - г/100 г сухого осаду)

У серії «Злива 2» підвищення концентрації ХРР і НВ у зливовому стоці сприяло істотному збільшенню рівня забруднення морської води. Динаміка зміни середніх концентрацій ЗР у морській воді на станції 4 виглядає як: для ХРР - 1:4:6: 8 разів, для НВ - 1:19:21: 45 разів відповідно до проведених етапів, що свідчить про явне збільшення цих показників. У морській воді частка НВ від ХРР збільшилася, склавши для 1 - 4 етапів 10, 44, 32 й 60 % відповідно. Надходження забруднення з берега при випаданні зливових опадів тривало протягом 2 - 3 міс. від моменту розливу нафтопродуктів. Незважаючи на те, що в морській воді спостерігалося поступове зменшення концентрації ЗР, до вихідного рівня забруднення морська вода очистилася лише до зими 2004 - 2005 рр., при цьому частка НВ від ХРР знизилася до 12 %.

У серіях «Злива 4» й «Злива 5» у районі надходження зливових стоків у морській воді й донних осадах спостерігали приблизно такі ж зміни, що й при проведенні серій «Злива 1» й «Злива 3», тобто вміст ЗР змінювався незначно, а в окремих випадках залишався без змін.

При проведенні серії «Танення снігу» під дією стоків талої води в морському середовищі також відбулася незначна зміна концентрації ХРР і НВ. Після надходження стоків талої води частка НВ в морській воді була невисокою - усього 8 % від ХРР, тому можна припустити, що НВ, що надходять у морську воду зі стоком талої води, трансформувалися швидше.

Незначні добові зміни рівня забруднення в бухті Козачій, яка має низький рівень забруднення, викликані ефектом розбавлення в ній морської води. Концентрація ХРР і НВ збільшувалася або зменшувалася не більше, ніж на 0,3 й 0,03 мг/л відповідно, а в окремих випадках вміст ЗР залишався незмінним. Ситуація в бухті в цілому характеризувалася низькими значеннями досліджуваних показників, за винятком станції 4 у період проведення серії «Злива 2». В донних осадах у період надходження зливових стоків I й II відзначений той же характер зміни рівня забруднення ХРР і НВ, що й у морській воді. Виходячи із усього цього, вплив зливового стоку на акваторію бухти Козачої тривав не більше доби.

Результати бактеріологічних досліджень розглянемо на прикладі серій «Злива 1» й «Злива 2». У серії «Злива 1» чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у стоках I й III була однаковою і становила 1,15Ч10³ і 2,5Ч10² клітин/мл, у стоці II - 7,5Ч10⁴ і 9,5Ч10² клітин/мл відповідно (табл. 7). Таким чином, максимальну чисельність бактерій спостерігали в стоці II, що, так само, як і стік I мав високий рівень забруднення ХРР і НВ. На 1-му етапі роботи в районі надходження стоку I на станції 4 чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у морській воді склала відповідно 9,5Ч10² і 15 клітин/мл. На 2-му етапі при надходженні зливового стоку чисельність гетеротрофних бактерій збільшилася в 10, а чисельність нафтоокислюючих бактерій - у 7 разів. На 3 і 4-му етапах спостерігалося зниження їхньої чисельності. Як відомо, для розвитку мікроорганізмів велике значення має не стільки кількість, скільки якість органічної речовини, а саме, її легкомінералізованої частини. Тому подібна динаміка чисельності бактерій на 2-му етапі явно визначалася збагаченням морської води легкодоступною органічною речовиною, що надходила зі зливовим стоком. На 3 і 4-му етапах у морській воді виявлено незначне підвищення рівня ХРР і НВ, через те зниження чисельності бактерій, мабуть, можна зв'язати з тим, що на даних етапах значну частину органічної речовини в морській воді складали важкотрансформовані сполуки.

На станції 8 у районі надходження стоку II на 1 й 2-му етапах у морській воді простежувалася однакова чисельність гетеротрофних бактерій - 2,5Ч10³ клітин/мл, а на 3-му й 4-му етапах відзначено зменшення їхньої чисельності до 4,5Ч10² й 1,5Ч10² клітин/мл відповідно. Це могло відбуватися за рахунок спостережуваного зниження концентрації ХРР.

Таблиця 7

Чисельність гетеротрофних і нафтоокислюючих бактерій у зливовому стоці, морській воді й у донних осадах у період проведення серії «Злива 1» (морська й зливова вода - клітин/мл; донні осади - клітин/1 г вологого осаду)

У морській воді чисельність нафтоокислюючих бактерій на 1-м етапі склала 45 клітин/мл, на 2-му - 1,5, на 3-му - 45, а на 4-му етапі досягла найнижчого значення - 0,9 клітин/мл. Вміст нафтоокислюючих бактерій при низькому вмісті НВ (0,07 мг/л) постійно варіював. Можна припустити, що в період проведення 2-го етапу в морській воді були присутні важкотранформовані фракції нафтопродуктів і тому чисельність нафтоокислюючих бактерій знизилася. На 3-му етапі, тобто через 0,5 год після початку змішання зливового стоку і морської води, в останній відбувалося вивільнення легкодоступних фракцій НВ, що знайшло відбиття в збільшенні чисельності цієї групи бактерій. До 4-го етапу відбулося граничне зниження чисельності нафтоокислюючих бактерій, що вказувало на дефіцит легкотрансформованого субстрату у складі НВ.

На станції 10 у районі надходження стоку III чисельність гетеротрофних бактерій у морській воді протягом усіх 4-х етапів роботи змінювалася від 1,5Ч10³ до 9,5Ч10³ клітин/мл. На 2-му й 3-му етапах відмічено зменшення чисельності гетеротрофних бактерій, на 4-му етапі - її збільшення. Через добу після надходження зливового стоку чисельність гетеротрофних бактерій не досягла рівня вихідної чисельності. В акваторії зі слідовим вмістом нафтових вуглеводнів спостерігалася низька чисельність нафтоокислюючих бактерій - від 0,9 до 9,5 клітин/мл.

Під час серії «Злива 1», проведеної влітку, з'ясувалося, що чисельність гетеротрофних бактерій у морській воді була в межах такої в зливовому стоці, а іноді й вищою. Чисельність нафтоокислюючих бактерій у зливовому стоці завжди була вищою, ніж у морській воді.

У донних осадах спостерігалося, в основному, збільшення чисельності бактерій, що пов'язано з надходженням органічної речовини в поверхневий шар осадів. Бактерії могли миттєво реагувати на чергове надходження органічної речовини, що приводить до значного збільшення їхньої чисельності. Характерна риса донних осадів на станції 10 полягає в наявності низьких і навіть слідових кількостей ЗР, а стимулювання розвитку бактерій відбувається, ймовірно, за рахунок надходження продуктів метаболізму гідробіонтів. В окремих випадках (станція 4) чисельність нафтоокислюючих бактерій у донних осадах зменшувалася у зв'язку з дефіцитом легкомінералізованого субстрату.

При проведенні серії «Злива 2» максимальна чисельність гетеротрофних (4,5Ч10⁶ клітин/мл) і нафтоокислюючих бактерій (7,5Ч10³ клітин/мл) відзначена у зливовому стоці I, що проходить через аварійне джерело берегового забруднення нафтопродуктами. При надходженні стоку I на станцію 4 чисельність гетеротрофних бактерій у морській воді змінювалася від 9,5Ч10² клітин/мл на 1-му етапі до 2,5Ч10² клітин/мл на 2-му, на 3-му етапі вона відновлювалася до вихідного значення, а на 4-му етапі знову зменшувалася до 2,5Ч10² клітин/мл. При надходженні зливового стоку в більш чисту морську воду подібні показники чисельності гетеротрофних бактерій на 2-му етапі можуть бути викликані високою концентрацією і, напевно, токсичністю ЗР, на 3-му - збагаченням морської води органічною речовиною, що стимулює збільшення кількості бактерій. Зменшення чисельності бактерій, що спостерігалось на 4-му етапі, швидше всього, обумовлено зменшенням концентрації органічної речовини за рахунок її утилізації бактеріями в гідрологічних умовах, що склалися у той час у бухті, зокрема, при інтенсивному вітровому перемішуванні морської води. Так, у перший день відбору проб 9 вересня 2004 р. швидкість вітру при північно-східному напрямку становила 18 м/с, 10 вересня вона знизилася до 6 - 11 м/с, а напрямок вітру змінився на північний. При північному напрямку вітру відбувається приплив води в бухту з боку відкритого моря, при північно-східному - її відтік, а зміна напрямку вітру викликає шторм у бухті.

Чисельність нафтоокислюючих бактерій у морській воді на станції 4 зменшилася з 15 клітин/мл на 1-му етапі до 4,5 клітин/мл на 2-му етапі й 2,5 клітин/мл на 3-му, а на 4-му етапі вона збільшилась, але не досягла вихідного рівня й склала 9,5 клітин/мл. Що стосується динаміки чисельності нафтоокислюючих бактерій, то її варто проаналізувати, зіставляючи, насамперед, з динамікою концентрації НВ. Вміст НВ в морській воді збільшився з 0,05 мг/л на 1-му етапі до 0,96 мг/л - на 2-му, 1,0 мг/л на 3-му етапі, а на 4-му етапі він досягнув гранично високого значення - 2,24 мг/л. Вибухове надходження НВ у цей період, імовірно, здійснювало токсичний ефект на життєдіяльність бактерій, внаслідок чого їхня чисельність зменшувалася. Через добу нафтоокислюючі бактерії адаптувалися до нафтового забруднення, що підтверджувалося збільшенням їхньої чисельності.

Таким чином, бактеріальна чисельність у морській воді протягом доби спочатку збільшується, а потім знижується. У серії «Злива 2» при аварійному скиданні нафтопродуктів чисельність бактерій, навпаки, знижується, а потім зростає.

Відношення ЗЧ бактерій до чисельності гетеротрофних бактерій слугує одним з показників якості води, за яким можна побічно судити про ступінь насиченості вод органічною речовиною. Відношення загальної чисельності бактерій до чисельності гетеротрофних бактерій для зливового стоку склало 44, морської води - 4600. Виходячи із цього, стає очевидним більший рівень насиченості органічною речовиною зливових стоків, що й було підтверджено в них високою концентрацією ЗР.