Реферат по экологии. Экология. Реферат по дисциплине Экология по теме Балластные воды как угроза появления инвазивных видов. Способы очистки балластных вод

• Название: Реферат по дисциплине Экология по теме Балластные воды как угроза появления инвазивных видов. Способы очистки балластных вод
• Анкор: Реферат по экологии
• Дата: 23.05.2023
• Размер: 301.42 Kb.
• Имя файла: Экология.docx
• Тип: Литература; #1152935

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Экология»

по теме:

Балластные воды как угроза появления инвазивных видов. Способы очистки балластных вод

Студент группы № L3118 __________________

^{(подпись, дата)}

Преподаватель, канд. биол. наук __________________

^{(подпись, дата)}

Санкт-Петербург

2021

Содержание

Введение 2

Проблема появления инвазивных видов посредством балластных вод. 3

Контроль балластных вод 6

Анализ балластных вод 8

Способы очистки балластных вод 10

Заключение 13

Литература 14

Введение

В современном мире одной из главных проблем, возникающих в результате человеческой деятельности, является негативное влияние на окружающую среду, в том числе и на мировой океан. Однако речь идет не только о физическом загрязнении (сброс отходов, в частности пластиковых) и химическом загрязнении (отходы производств, попадающих в океан), человек может влиять на состояние мирового океана и по-другому.

Одной из проблем является появление чужеродных (инвазивных видов) видов в местной экосистеме, вследствие чего происходят критические изменения в системе, приводящие к разрушению ее как таковой.

В основном инвазивные виды вносятся в местную во время слива балласта с судов. Балластные воды - дополнительный груз на судах, как правило, забортная вода или вода, погруженная с причала или берега заранее в балластные танки или балластную систему. Балластные воды служат для обеспечения соответствующего веса, а также равновесия и стабильности судна. Но в то же время балластные воды – это экологическая угроза морской флоре и фауне, а также прибрежное зоне. Вместе с балластными водами переносятся инфекции, болезнетворные организмы, подвергающие риску разрушения экосистемы и снижению запасов морепродуктов.

Мировой океан представляет собой глобальную транспортную артерию, по ней производится около 80% всех перевозок, следовательно морской транспорт –основная сфера транспортных услуг в мировом хозяйстве. А это значит, что проблема очистки балластных вод – важная проблема, которую необходимо решать, потому что она может привести к настоящей экологической катастрофе.

Проблема появления инвазивных видов посредством балластных вод.

Суда специально спроектированы и построены для безопасного перемещения по воде и перевозки этих грузов. Однако, в тех случаях, когда судно движется без груза или с частичной загрузкой, оно должно принимать дополнительный груз на борт, позволяя судну работать эффективно и безопасно, путем обеспечения, например, достаточной осадки для заглубления винта и руля и их эффективной работы. Этот дополнительный груз называется балластом. Суда, строившиеся в древние времена, несли твердый балласт, такой как камни, песок или металл. Однако, примерно с 1880 года, суда принципиально используют в качестве балласта воду, поскольку она более доступна, более удобна для приема на борт и сброса, и, посему более эффективна и экономична, чем твердый балласт. Когда на судне нет груза, оно принимает балластную воду. Когда оно грузит груз, балластная вода сбрасывается.



Рисунок 1— Поперечное сечение судна, показывающее балластные танки и цикл балластной воды

В то время, как наличие балластной воды является жизненно важным для безопасной эксплуатации судов, исследования показали, что при приеме балластной воды на борт, организмы, которые в ней живут, также попадают в балластные танки. В зависимости от продолжительности рейса и других факторов, многие из этих организмов могут сохранить жизнеспособность во время перехода и, в последствии, попасть в воду порта назначения в процессе сброса балласта. Таким образом, балластная вода служит вектором переноса организмов из одной части мира в другую. Если этот новый район обитания находится за пределами их обычного района распространения, то перенесенные виды обычно называют чужеродными видами (альтернативные термины: неместные или неаборигенные). Если природные условия в этом новом географическом районе являются подходящими, то чужеродные виды могут не только сохранить жизнеспособность, но и закрепиться и распространиться дальше, причиняя, или имея возможность причинить вред местной природной среде, экономике или здоровью человека. Такие виды обычно называют инвазивными чужеродными организмами, однако для морских инвазий могут использоваться и другие термины, такие как интродуцированные морские вредители (ИМВ) (Австралия и Новая Зеландия), водные вредные виды (ВВВ) (США), и вредоносные водные и патогенные организмы (ВВПО) (Конвенция ИМО по управлению балластными водами). Конвенция по управлению балластными водами определяет последние следующим образом: ««Вредные водные и патогенные организмы» означает водные или патогенные организмы, которые, будучи внесены в море, включая эстуарии, или в пресноводные водотоки, могут создавать опасность для окружающей среды, здоровья человека, имущества или ресурсов, ухудшать биологическое разнообразие или препятствовать другим правомерным видам использования таких районов» Инвазивные чужеродные виды в настоящее время общепризнаны в качестве одной из величайших угроз глобальному биоразнообразию. Они также имеют серьезное экономическое воздействие, воздействие на окружающую среду, а также на здоровье человека, и, в результате, являются серьезным препятствием в развитии.

Балластная вода причиняет особое беспокойство, как вектор внедрения инвазивных чужеродных видов, из-за больших используемых и сбрасываемых в новую среду по всему миру объемов балластной воды, а также из-за громадного разнообразия и количества видов, которые в ней могут переноситься.

По приблизительным оценкам около 3–5 миллиардов тонн балластной воды перевозится по всему миру каждый год судами, каждое из которых перевозит от нескольких сот литров до более чем 130 000 тонн балластной воды, в зависимости от размера и предназначения судна. Поскольку один кубометр балластной воды может содержать до 50 000 образцов зоопланктона (Локе и др. 1991, 1993; Голлах 1996; Каблер 1996) и/или 10 миллионов клеток фитопланктона (Субба Рао и др. 1994), кроме того большинство морских организмов включают в своем жизненном цикле фазу планктона, поэтому без преувеличения можно сказать что в судовых балластных танках могут перевозиться тысячи различных морских видов – практически всё, что имеет достаточно малые размеры для того, чтобы пройти через судовые заборные устройства и насосы. Это включает бактерии и другие микробы, маленьких беспозвоночных и яйца, цисты и личинки различных видов, включая большинство видов рыбы, хотя и не все из них выживают в балластных танках, поскольку они являются враждебной средой с постоянными возмущениями, недостатком пищи и света. Осадки в балластных танках тесно связаны с балластной водой. Когда судно принимает балластную воду, оно также принимает и вещества, содержащиеся в воде. Мутная или мелкая вода часто содержит твердые вещества. Когда они попадают в балластный танк, то постепенно осаждаются на дно в качестве «осадков» и являются основой для развития различных морских организмов, особенно динофлагеллятов. В соответствии с Конвенцией об управлении балластной водой осадки определены как «вещества, осаждающиеся из балластной воды внутри судна». Таким образом балластная вода рассматривается, как один из основных векторов переноса потенциально инвазивных чужеродных видов, ответственных за перенос от 7 до 10 тысяч различных видов морских микробов, растений и животных во всем мире каждый день.

Контроль балластных вод

Проблема балластных вод не могла обойти стороной мировое сообщество, в результате чего 8 сентября 2017 года в силу вступила Международная конвенция по балластным водам - важнейшая международная мера по охране окружающей среды, которая направлена на прекращение распространения потенциально инвазивных водных видов в балластной воде судов. Такое решение приняла Международная Морская Организация (IMO), которая является специализированным учреждением Организации Объединенных Наций, отвечающим за меры по усилению охраны и повышению безопасности международных морских перевозок и по предотвращению загрязнения c судов.
Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими (BWMC), по которой требуется, чтобы суда были оснащены системами для очистки балластной воды путем удаления, обезвреживания или предотвращения поступления или сброса морских организмов и патогенов в балластных водах и осадках, была принята еще в 2004 году, однако вступила в силу только в 2017.

Первоначально будут действовать два стандарта, соответствующих двум вариантам.

Стандарт D-1: требует от судов замену балластной воды в открытом море, вдали от прибрежных вод. В идеале это означает расстояние не менее 200 морских миль от берега и в воде глубиной не менее 200 метров. Таким образом, это уменьшает шансы для микроорганизмов на выживание, и поэтому меньше возможностей к попаданию потенциально опасных видов при сбросе балластной воды.

Стандарт D-2: это показатель эффективности, который определяет максимальное количество жизнеспособных организмов, которое может находится в сливаемой воде, включая определенные индикаторные микробы, вредные для здоровья человека.

С 2017 года строящиеся суда должны соответствовать стандарту D-2, в то время как уже эксплуатируемые суда должны соответствовать стандарту D-1. Вовлеченными организациями был согласован график внедрения стандарта D-2, основанный на дате проведения повторного освидетельствования на подтверждение Международного свидетельства о предотвращении загрязнения нефтью (IOPPC), который должен проводиться не реже одного раза в пять лет.

В итоге, в будущем все суда должны будут соответствовать стандарту D-2. Для большинства судов это означает установку специального бортового оборудования.
IMO занимается проблемой инвазивных видов в судовых балластных водах судов с 1980-х годов, когда государства-члены организации, испытывающие особые проблемы, обратились в Комитет IMO по защите морской среды (МЕРС). Рекомендации для решения этой проблемы были приняты в 1991 году, и затем IMO работала над разработкой Конвенции BWMC, которая в целом была принята в 2004 году. Требовалось договоренность о единообразной реализации Конвенции и решения проблем различных заинтересованных сторон: о наличии соответствующих систем управления балластной водой, испытания и утверждение типового образца установки.

Системы управления судовыми балластными водами должны быть одобрены национальными органами власти в соответствии с регламентом, разработанным IMO. Системы очистки должны пройти испытания на береговых объектах и на борту судов, для подтверждения соответствия стандарту эффективности. Например, они могут включать технологии с использованием фильтрации, УФ излучения или электрохлорирования. Системы УБВ, которые используют активные вещества для очистки балластной воды, должны пройти строгую процедуру утверждения и быть проверены IMO. Существует двухуровневый процесс, чтобы гарантировать, что такая система не создает необоснованного риска для безопасности судна, здоровья человека и водной среды.

Анализ балластных вод

Существует два метода анализа балластных вод: традиционный и метод экологического анализа ДНК. Традиционно, биологическое исследование балластных предпочтительно следует делать на самом низком таксономическом уровне, опирающемся на морфологическую идентификацию, которая является дорогостоящей и трудоемкой.

Одна из самых важных проблем, связанных с традиционным подходом (идентификация организмов в составе балласта), заключаются в трудности выявления ранних стадий развития (например, личинки и яйца), сломанные организмы или морфологически неразличимые виды. Все они распространены в балластных водах. Таким образом, в качестве быстрой, точной и экономически выгодной альтернативы необходимо разработать широко применимые методы для улучшения мониторинга балластных вод.

Методологии ДНК являются очень полезными дополнительными инструментами для идентификации организмов. Применяемая здесь методология NGS является многообещающим инструментом для скрининга биоразнообразия и выявления потенциально инвазивных таксонов в балластных водах. Она отвечает требованиям эффективности, последовательности и полноты, предписанным для процедур надзора за балластными водами и оценки рисков. Однако все еще существуют потенциальные ограничения, которые необходимо принять во внимание и в идеале исключить в будущем, чтобы обеспечить надежность этого подхода.

Для точного выполнения всех требований конвенций существуют специальные руководства. Вот что в нем сказано о процессе анализа балластных вод:

АНАЛИЗ ПРОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ СТАНДАРТУ СБРОСА

2.1 Пробы должны подвергаться полному анализу в одобренной лаборатории в пределах времени хранения, предусмотренного методикой испытания. Целью анализа проб является определение состава видов и количества жизнеспособных организмов в пробе. Для определения жизнеспособности и состава видов могут отбираться различные пробы.

2.2 Жизнеспособность организма может быть определена по оценке живых/мертвых организмов с помощью соответствующих методов, включая, но не ограничиваясь этим, морфологические изменения, подвижность, окрашивание с помощью витальных красителей или молекулярные методы.

2.3 Испытательный цикл обработки следует считать успешным, если:

1. он действителен в соответствии с 1.2.5 или 2.7.14 приложения 1 настоящего Руководства, в зависимости от того, что применимо;

2. средняя плотность организмов, минимальный диаметр которых равен 50 мкм или более, в повторных пробах составляет менее 10 жизнеспособных организмов на 1 м3;

3. средняя плотность организмов, минимальный диаметр которых менее 50 микрометров и равен 10 мкм или более, в повторных пробах составляет менее 10 жизнеспособных организмов на 1 мкм;

4. средняя плотность вибриона холеры (серотипы 01 и 0139) составляет менее 1 кое на 100 мл или менее 1 кое на 1 г (сырого веса) проб зоопланктона;

5. средняя плотность кишечных палочек в повторных пробах составляет менее 250 кое на 100 мл;

6. средняя плотность кишечных энтерококков в повторных пробах составляет менее 100 кое на 100 мл.

Способы очистки балластных вод

На сегодняшний день, балластировка судов представляется неотъемлемой составляющей морских перевозок, и избежать ее является невозможным. Для минимизирования риска сброса нежелательных организмов имеется пять способов обработки балластной воды, но все они далеко не совершенны. Одни судовладельцы применяют инертные газы, чтобы очистить балластную жидкость, а другие используют химические биоциды. Превалирующее большинство пользуются технологией очистки воды на суше. Любой из избранных способов должен полностью соответствовать главным требованиям, таким как: экономичность и эффективность, безопасность для людей, а также не причинять вред окружающей среде.

1. В настоящее время исключение сброса балластных вод вообще просто не представляется возможным.

2. Снижение концентрации морских организмов в водном балласте, принимаемом судном, методом ограничения объема воды. Метод почти не применяется в виду того, что ограничения количества балласта представляет опасность для судна.

3. Береговая обработка балласта. Главный недостаток этого способа состоит в том, что для множества судов не представляется возможным сдавать водяной балласт, так же как и далеко не все порты мира способны предоставить соответственные приемные сооружения. 4. Самый реальный способ, заключается в смене балласта в открытом океане. Множество стран мира (Австралия, Канада, Израиль, США, Чили, Аргентина, Новая Зеландия) внедрили в законодательные акты требования в обязательном порядке замены балласта на расстоянии 50–200 миль от берега и над глубиной 2000 м. Таковой метод не является безопасным для мореплавания и не дает 100 %-ной результативности.

На рисунке 2 приведена классификация существующих способов обработки водяного балласта на борту судна:



Рисунок 2 —классификация способов обработки водяного балласта

Наиболее применяемыми методами сегодня являются:

Фильтрация — (от лат. «Filtratio» - процеживание) процесс отделения твердых частиц от жидкостей путем пропускания их через специальный фильтр. Фильтрация не только является препятствием для проникновения организмов размером более 50 мкм, но и помогает уменьшить наслаивание отложений в балластных цистернах, а это в свою очередь представляется выгодным для судоходных компаний, так как дает возможностьснизить затраты в области обслуживания и очистки балластных цистерн.

Дезинфекция — (от лат.«Des» — против и «Infectio» — заражение) — это комплекс мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов (патогенных и условно-патогенных) на пути их передачи от источника инфекции к здоровому организму или экосистеме.




Рисунок 3 – схема фильтр очистка балластной воды

На суднах используют целые системы фильтрации воды — это совокупность взаимодополняющего оборудования, ориентированного на обеспечение химической, механической, биологической фильтрации, а также обеззараживание воды. Фильтрация с использованием ультрафиолета для обеззараживания, с целью подавления активности микроорганизмов, присутствующей в балластной воде патогенной микрофлоры, в том числе удаления из воды соединений неорганического и органического происхождения (к примеру, хлораминов, хлора, озона и пр.). Дезинфекция балластной воды озоном обеспечивает обеззараживание воды в полном объеме, а также уничтожает неприятные привкусы, запахи, удаляет ионы железа и тяжелых металлов. Кроме того, очищает воду от множества органических и неорганических скоплений, вместе с тем, в озонированной воде сохраняются все полезные минералы. Поскольку в результате осуществления операций с балластными водами существует высокая степень угрозы засорения, заражения, распространения нежелательных организмов то каждое отдельное государство принимает свои законодательные меры и разрабатывает нормы обработки балластных вод. Кроме того, работа в данной направления систематически видеться различными международными организациями.

Заключение

Как видим, засорение акваторий балластными водами, которые сбрасываются с судов, обрело масштабы в серьезной мировой экологической проблемы. Для разрешения таковой требуется как можно активнее внедрять современные системы обработки балластных вод. Балластные воды должны особо скрупулёзно подвергаться фильтрации по причине постоянного обмена биологических организмов и осадков в ходе грузовых операций, коррозионной агрессивности морской воды, и крупными объемами в зависимости от габаритов судна. Очевиден тот факт, что для конструктивного решения проблем обеспечения экологической безопасности балластовых вод необходимы не только взаимно согласованные международные меры всех мировых государств, но и эффективные действия каждой страны на национальном уровне, чего возможно достичь лишь при условии фундаментального изменения системы экологического воспитания и экологического образования.

Литература

1. Иванченко, Д. С. Обработка балластных вод / Д. С. Иванченко, А. Ф. Сердюкова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 11 (115). — С. 568-573.

2. М. Р. Марушина АНАЛИЗ ПРОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ СТАНДАРТУ СБРОСА//Руководство по применению требований международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлению ими 2004 года – 2017. – №. 1. – С. 48-49

3. Водяницкая Светлана Юрьевна, Судьина Л.В., Баташев В.В. О способах обработки водяного балласта судов // ЗНиСО. 2017. №4 (289).

4. Теймлендер Дж., Риддеринг Л., Хааг Ф., Матейкал Дж., 2010. Руководство по разработке Национальной стратегии по управлению балластной водой. ГЭФ-ПРООН-ИМО ГлоБалласт, Лондон, Великобритания и МСОП, Гланд, Швейцария. Монографии ГлоБалласт – 2010– № 18. – С. 7-14

6.Звягинцев А. Ю., Селифонова Ж. П. ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БАЛЛАСТНЫХ ВОД КОММЕРЧЕСКИХ СУДОВ В ПОРТАХ НОВОРОССИЙСКА И ВЛАДИВОСТОКА //Океанология. – 2010. – Т. 50. – №. 6. – С. 973-981.

7. Дроздов В. В. Трансграничное загрязнение морских экосистем балластными водами крупнотоннажных судов и технологии его предотвращения //Экология и промышленность России. – 2015. – №. 10. – С. 38-43