Еколого-гігієнічні аспекти біологічного обростання плавзасобів у проблемі безпеки морського середовища в морських рекреаційних зонах країни - Наукове обгрунтування гігієнічних основ екологічної безпеки при морегосподарській діяльності

Проблема морського обростання підводної частини судна являється актуальною з двох точок зору - еколого-гігієнічної та експлуатаційної.

В міжнародному судноходстві це глобальна проблема. Судна, в екосистеми Чорного та Азовського морів, заносять все те, що приросло на підводному борті в будь-якому порту стоянки та перевантаження. На підводному борту суден можуть знаходиться мідії, рачки, молюски, водорості різних видів, гідроіди, лішанки тощо. Наростання різними гідробіонтами підводного борту, призводить до зниження експлуатаційної здатності суден, до збільшення витрат палива та зниження швидкісті руху суден.

Тому при судноремонті очистка підводного борту (нижче ватерлінії) проводиться з урахуванням недопущення нового інтенсивного обростання. При черговому судноремонті відбувається обробка борта судна протиобрастаючими фарбами з токсичними комплектами (з'єднання міді, ртуті, цинку, миш'яку, олова, свинцю та ін.). Ці фарби упереджують заселення гідросфери на підводну частину борта судна. Але вони поступово розчиняються в морській воді (процес вищолачування). Наприклад мідь, як обов'язковий компонент протиобростаючих фарб, видаляється з фарби зі швидкістю більше 10мг/см/добу. Витрати енергії, під час руху судна, залежать зокрема від властивостей поверхні його підводної частини, що обумовлює, так званий опір тертя. Зростанню опору тертя найбільшою мірою сприяє саме біообростання.

Чисельними роботами і спостереженнями було встановлено, що обростання може більше, ніж удвічі, збільшити опір тертя судна. Однак названий фактор зниження швидкості судна може зростати не тільки в присутності макрообростання, але і за наявності первинної плівки обростання, що має слизову структуру і складається з бактерій, діатомових водоростей і найпростіших. Така слизова плівка швидко утворюється на будь-якій зануреній у воду поверхні. Внаслідок її утворення, судна можуть збільшувати опір тертя на 0,5% на добу. Бактерії, які розвиваються на оброщеній поверхні, здатні до того ж осаджувати вапнякові планки, що складаються з СаСО3Mg(OH)2, і ще більшою мірою збільшують шорсткість підводної частини корпусу судна та підсилюють опір тертя. Крім того, діатомові водорості і найпростіші, зазвичай, сприяють розвитку прикріплених мікроорганізмів, що заподіюють найбільший збиток при обростанні суден. Бактерії є першими поселенцями на підводній частині судна, навіть пофарбованої протиобростаючими фарбами. По відношенню до різних біоцидів, що входять в рецептуру будь-якого протиобростаючого покриття, бактерії, а також діатомові водорості, мають дуже високу стійкість.

Обрастання суден посилюється зазвичай, завдяки забрудненості води в місцях їх стоянки. Дослідженнями встановлено, що в місцях рейдових стоянок суден, які знаходяться в прибережній зоні моря чи акваторії порту, де морська вода забруднена промислово-побутовими стоками, в якій містяться розчинені органічні та інші поживні речовини, створюються сприятливі умови для наростання обростувачів і, зокрема, для мікроорганізмів первинної плівки утворення на підводному борту судна.

Одним із засобів неконтрольованого, транскордонного перенесення гідробіонтів, є судна, підводна поверхня яких, в акваторіях портів стоянки чи завантаження, обростає комплексом шкідливих організмів, в тому числі ІЧВ. При їх транспортуванні на поверхні борта чи в баластних резервуарах судна ці обростувачі, в портах Чорного моря, потрапляють в водойму, створюючи реальну небезпеку занесення і розмноження та зміни рекреаційних здатності морської водойми.

За нашими дослідженнями підтверджені чотири фази обростання корпусів суден морського базування:

    1. Молюски (початкової стадії зрілості), водорості, трава, слиз. 2. Мілкі ракушки та ракообразні збільшення водоростей, інтенсивний ріст трави. 3. Обростання балянусами та ракушками значних розмірів, ріст мідій. 4. Масивне обростання ракушками, коралами та балянусом різної товщини.

Аналізом стану регулювання скиду баласту в Чорне море встановлено, що кожна країна міжнародного судноплавства, цей процес контролює індивідуально. Автори вважають за потрібне, через Міністерство іноземних справ, ввійти в двосторонні, багатосторонні узгодження з питань захисту Чорного моря від впливу ІЧВ, з моніторингом за операціями з баластними водами всіх суден, які проходять протоку Босфор. Ці нормативні дії повинні бути розповсюджені на всі судна - громадські, військові, прикордонні, спортивні.

При експериментальних дослідженнях, в рамках нашої роботи, виявлені зміни чисельності бактеріального обростання, після обробки озонокислородною сумішшю, що свідчить про те, що озонування сприяє зниженню кількості мікроорганізмів на склах обростання. При цьому найбільший, майже 100%-ий, ефект досягається при озонування скла, на одному сантиметрі поверхні яких, кількість бактерій становить біля тисячі клітин на 1 смІ. Озонування оброщеної поверхні, на 1смІ якої нараховуються десятки тисяч бактерій, забезпечує зниження їх чисельності в 2,5 - 3 рази.

Для виявлення ступені ефективності впливу озону на прикріплені і неприкріплені бактерії, тобто такі, що вільно живуть у воді, було проведено порівняльне дослідження.

Проведені дослідження показали, що мікроорганізми, які вільно живуть у воді, більш чутливі до дії озону, ніж ті, що прикріплені до твердої поверхні. Це пов'язано, ймовірно, з тим, що бактерії, які розвиваються на будь-якій твердій поверхні, ніби захищені шаром слизової речовини, за допомогою якої вони до неї і прикріплюються. Крім того, відомо, що прикріплені бактеріальні клітини знаходяться в більш сприятливих для розмноження умовах. Найбільш активна життєдіяльність бактерій на оброслій поверхні відбувається в мікрозонах, де на відміну від навколишнього водного середовища підтримуються відносно стабільні фізико-хімічні умови існування: окислювально-відновний потенціал, концентрація деяких хімічних речовин і, особливо, водневих іонів, певне співвідношення інших іонів, які потребують мікроорганізми.

При спостереженнях, нами вивчено вплив процесу озонування на первинний біоценоз обростання у воді, з метою його запобігання. У стендових умовах, встановлені для досвіду скло обростання, досліджували з різною періодичністю, протягом 30 діб, до та після озонування. У результаті, відзначена кінетика чисельності мікроорганізмів обростання скла в експерименті (таб. 6.5). Максимальної величини бактеріальне обростання досягло на дев'яту добу експерименту і становило 4 104 клітин на 1 смІ поверхні. Потім відбувався поступовий спад чисельності бактерій, яка на 16-у добу експозиції зменшилась. Надалі кількість бактеріальних клітин змінювалася незначно.

Стрибкоподібний характер кривої чисельності бактеріального обростання можна, мабуть, розглядати відповідно до існуючої точки зору генетиків-популяціоністов, які розцінювали подібні явища, що спостерігаються в процесі розвитку популяцій різних представників живого світу, як поява хвиль життя, тобто зміну наростання чисельності популяції, та її спадом, з подальшим формуванням стійкого біоценозу. При проведенні озонування, в модельних умовах, здійснювали систематичний контроль реакції середовища, оскільки зміна рН впливає, як відомо, на життєдіяльність бактеріальних клітин. Визначення величин рН води, до і після озонування, виявило їх незмінність. Крім бактерій скла обростання, досліджували на присутність гідробіонтів тваринного і рослинного походження.

Дані, представлені нижче (таблиця 6.7), вказують, що через добу, після початку досліду, інших гідробіонтів, крім бактерій, на дослідному склі не виявлено.

На п'яту добу були зафіксовані поодинокі особи сувойок і інфузорій. Згодом з'явилися гідроїдні поліпи. При збільшенні експозиції кількість перерахованих гідробіонтів рівномірно збільшувалася. Слід зазначити, що сувойки і гідроїдні поліпи відносяться до організмів, які проводять своє життя в прикріпленому стані. На відміну від них, інфузорія туфельки перебуває в безперервному стані і досить швидкому русі. Гідрологічні дослідження скла обростання, після їх озонування, виявляли відсутність інфузорій і нежиттєздатність сувойок та гідроїдних поліпів, що оцінювалась по втраті руху відповідно війок і щупальців. Тобто ефективність впливу озонокисневої суміші на названих гідробіонтів була 100% - ою.

Таблиця 6.7

Результати гідробіологічних досліджень впливу озонокисневої суміші на водні організми

Варіанти досліду (час, доба)

Кількість гідробіонтів

Склад гідробіонтів

До озонування

Після озонування

1

0

Неприкріплені гідробіонти

Інфузорії відсутні

Прикріплені

Гідробіонти

(гідроїдні поліпи, сувойки)

Нежиттєздатні

__

__

5

Одиничні особини

9

57

12

70

16

90

23

123

30

146

При виконанні роботи, було враховано і той факт, що в процесі озонування, має місце барботування води, яке надає механічну дію на гідробіонти, а також сприяє їх вимиванню з поверхні скла обростання. Для перевірки цієї пропозиції, досліджуване скло було піддано барботуванню киснем в режимі, ідентичному тому, який дотримували при озонування. У результаті проведеного експерименту встановлено, що чисельність бактерій зменшилась вдвічі, неприкріплені інфузорії відсутні, а сувойки і гідроїдні поліпи повністю зберегли свою життєздатність, (табл. 6.8).

Таким чином, результати, які отримані в ході виконання роботи, дозволяють констатувати, що при впливі озонокисневої суміші на організми первинного обростання, відбувається зміна їх чисельності за рахунок біоцидного впливу озону на бактерії і прикріплені гідробіонти, а також внаслідок вимивання частини бактерій і не прикріплених інфузорій, процес озонування супроводжується барботуванням. Озонування оброслої поверхні, характеризується чисельністю бактерій близько тисячі клітин на 1 смІ, набагато ефективніше, ніж тоді, коли кількість бактерій зростає хоча б на порядок. При цьому, вплив озонокисневої суміші на ті бактерії, що вільно живуть у воді, і ті, що прикріплені до твердого субстрату і досягає десятків тисяч клітин, більш дієвий для перших із них.

Таблиця 6.8

Результати дослідження впливу кисневого барботування на оброщувачів

Змінювання чисельності бактерій, д/см2

Змінювання складу гідробіонтів

До

Барботування

Після барботування

До барботування

Після барботування

33

19

Не прикріплені:

    - інфузорії Прикріплені гідробіонти: -гідроїдні поліи; -сувойки

Не прикріплені:

    - відсутні Прикріплені гідробіонти: - життєздатні

Отримані дані підтверджують існуючу думку про те, що початкове обростання видаляється легше, ніж старе, а також свідчить про те, що більш доцільно не вступати в боротьбу з уже наявним обростанням, а запобігати його виникненню, за допомогою знезараження озоном.

До числа можливих засобів захисту може бути віднесений озон. Даний висновок нами зроблено на підставі результатів досліджень його дієздатності, що узгоджуються з існуючою в літературі інформацією щодо запобігання розвитку різних гідробіонтів у природних водах, а також шляхом використання повітряно-озонової суміші для створення пінного шару, що перешкоджає прикріпленню морських організмів до захищеної поверхні.

У результаті проведених досліджень доказано, що озонування впливає на чисельність і видовий склад гідробіонтів, а також інтенсивність бактеріального обростання. Отримані дані свідчать, що обробка озоном може використовуватися як засіб боротьби з біообростанням.

Що стосується технічного застосування озону для запобігання обростання корпусів суден, під час їх стоянки в порту, то це може бути вирішено, наприклад, за допомогою перфорованих труб, які розміщені уздовж корпусу. Однак більш ефективним є створення навколо підводної частини корпусу судна захисної оболонки з міцної еластичної плівки. У цьому випадку періодично озонується вода, яка на відміну від того, що пропонують американські автори, знаходиться в просторі між корпусом і плівкою. Імовірно, режим озонування може перебувати в межах наступних значень його параметрів: тиск озонокисневої суміші - 0,2-0,3 Мпа; час озонування - 2-4 хв. Більш точні значення і періодичність озонування можуть бути встановлені при проведенні натурних випробувань.

При дослідженнях встановлено, що біологічне обростання виявлено на всьому підводному підрулюючому обладнанні судна, гвинтах, в приміщенню збереження якірних ланцюгів, в кінгстоних коробках, в резервуарах баластної води. Отримані нами, в лабораторних умовах, дані є основою для проведення подальших технічних досліджень з розробки способів боротьби з біообростаннями з використанням озонної технології.

Занесення в нову морську екосистему іншої морської біоінвазії приводить до втрати біорізноманітності цієї системи, порушенні рівноваги, до зменшення показників добичі рибних ресурсів, оздоровчих ресурсів, туризму. Нами встановленно, що більшість забруднюючих речовин антропогенного походження в морській екосистемі підлягають повному чи частковому руйнуванню. За цими забруднюючими речовинами проводиться постійний моніторинг та контроль різними контролюючими органами, включаючи держсанепідслужбу. А системний контроль за чужеродними видами, з інших екосистем, при їх потраплянні в Чорноморську екосистему, та які розповсюджуються самостійно, та стихійно в залежності від адаптаційних можливостей - відсутній. В новій екосистемі (Чорне та Азовське моря) ІЧВ починають інтенсивне розмноження, та пригнічення місцевих форм життя зі зміною оздоровчого потенціалу рекреаційної морської зони.

Резюме

Розроблено, відповідно до міжнародного і національного законодавства, стратегію захисту від забруднення Чорного моря та стабілізації негативної обстановки, на основі міжнародного співтовариства, в рамках координації відповідних структур:

- Екосистема (джерело і біогенні контамінанти) причорноморських держав і портів чорноморсько-азовського регіону (суша, річки, моря), з урахуванням негативного впливу річкового стоку та переносу забруднень за Чорноморською течією (на рівні 45є) паралелі по північно-західній частині і рекреаційній зоні Чорного моря - напружена в санітарно-токсикологічному та епідемічному відношенні.

- Вирішення проблеми для збереження здоров'я населення шляхом координації управління еколого-гігієнічними проблемами (МВФ, інвестиції, Євросоюз) та реалізація міждержавних програм по Дунаю, Дніпру, Дністру, Дону, Чорному та Азовському морях.

За підсумками проведених досліджень доведена особливість закритої екосистему Чорного та Азовського морів, ступінь загрозливсті та впливу при скиданні морськими суднами морського баласту та біопатогенів-обростувачів для суден забезпечення біологічного, токсикологічного контролю водяного баласту в портах України.

Матеріали даного розділу відображені в наступних публікаціях

    1. Медико-экологическая безопасность водяного балласта при судоходстве (учебно-методическое пособие). - Одесса, 2011. - 139 с. 2. Сиденко В. П. Научно - практические аспекты санитарной охраны Черного моря / Сиденко В. П., Войтенко А. М., Голубятников Н. И. // материалы 2-ой международной научно-практической конференции по совершенствованию санэпиднадзора на транспорте. - Ильичевск, 1999 - С. 316-319 3. Сердюк А. М. Эколого-гигиеническая безопасность морехозяйственного комплекса: учебно-методическое пособие / А. М. Сердюк, Н. И. Голубятников, А. М. Войтенко [и др.]. - Одесса: "Укрмормединформ", 2009. - 145 с. 4. Golubiatnikov N. Problems of medical, hygienic and ecological safety in the system of sanitary supervision for marine transport of Ukraine / Golubiatnikov N. // Maritime medicine A Global Challenge Proc. of 8-th International symposium of maritime health (Rijeka-Croatia 8-13 May 2005,). - City of Rijeka, 2005. - P. 19-20. 5. Сердюк А. М. Экологическая концепция стратегии международной защиты от загрязнения Черного моря / Сердюк А. М., Голубятников Н. И., Сиденко В. П., Войтенко А. М. // Междунар. XI симпозиум по морской медицине (Одесса, 6-10 сентября 2011г.), Междунар. асс. морск. мед., ГП "Укр. НИИ медиц. трансп.". - Одесса, Междунар. асс. морск. мед., ГП "Укр. НИИ медиц. трансп.", 2011. - С.110 6. Голубятников М. І. Епідеміологічні ризики забруднення моря баластними водами. Актуальні питання епіднагляду за особливо небезпечними iнфецiями, санітарна охорона території, біологічна безпека / М. І. Голубятников, И. И. Грінчук, І. П. Болдескул // Мат. наук.-практ. конференції [ "Актуальні питання епіднагляду за особливо небезпечними інфекціями, санітарна охорона території, біологічна безпека"], (м. Іллічівськ, 8-10 вересня 2009 р.). - Іллічівськ, 2009. - С. 184-186. 7. Голубятников Н. И. Санитарно-эпидемиологические особенности и меры территориальной безопасности международных транспортныї коридоров / Н. И. Голубятников, В. П., Сиденко, Г. И. Валявская, А. М. Войтенко // Журнал "Медицина транспорта". - №3 (21), 2010. - С. 55-61

Похожие статьи




Еколого-гігієнічні аспекти біологічного обростання плавзасобів у проблемі безпеки морського середовища в морських рекреаційних зонах країни - Наукове обгрунтування гігієнічних основ екологічної безпеки при морегосподарській діяльності

Предыдущая | Следующая