Эффективность применения систем обработки балластных вод на судах, заходящих в морской порт Новороссийск, Черное море

Полный текст

Введение

Проблема биологического загрязнения – одна из важнейших в списке вопросов антропогенного влияния на экосистемы Мирового океана. Ежедневно в масштабе планеты суда переносят от 3000 до 4000 видов организмов [1, 2]. Непроизвольный и неконтролируемый перенос микроводорослей и их цист в балластных водах судов начался в 1870-х гг. Вследствие стремительного развития металлургии деревянные корпуса судов сменились металлическими, а вместо камней, гравия или песка в качестве балласта стали использовать забортную воду [3].

Современный состав флоры и фауны Черного моря сложился под воздействием пресных вод Азовского моря и крупных европейских рек с одной стороны и под влиянием средиземноморских вод – с другой, поэтому он имеет смешанный характер и включает как пресноводные, так и морские виды. Естественная миграция видов из средиземноморского бассейна через проливы Босфор и Дарданеллы в Черное море и распространение их в акватории моря под влиянием течений существовала всегда с момента образования пролива Босфор (предположительно, 8–10 тыс. лет назад [4]), существует и в настоящее время.

Несмотря на то, что соленость в поверхностном слое не превышает 18 ЕПС, у моря низкий «биологический иммунитет» против видов-вселенцев ввиду значительной доли реликтовых и эндемичных видов ¹⁾. В акватории Черного моря в последние полвека было обнаружено более 200 новых для этого региона видов флоры и фауны, прибывших из других районов Мирового океана, при этом около 150 средиземноморских видов успешно адаптировались к новым условиям [5, 6]. К началу ХХ в. более 40 видов-вселенцев стали обычными обитателями Черного и Азовского морей [7]. Прогнозируют возрастание скорости вселения новых видов в Черное море (до двух видов в год), основными причинами которого являются увеличение интенсивности судоходства и нарушение стабильности экосистемы вследствие эвтрофирования [8, 9].

Не всякое вселение чужеродных организмов завершается ощутимым экологическими и экономическими последствиями, однако такие случаи были зафиксированы. Так, вселение североамериканского гребневика Mnemiopsis leidyi A. Agassiz (Ctenophora: Tentaculata: Bolinopsidae) в Черное море в начале 1980-х гг. привело к снижению численности европейского анчоуса (хамсы) Engraulis encrasicolus (L.) (Clupeiformes: Engraulidae) и других видов промысловых рыб. Вследствие этого экономические потери составили 240 млн. долларов США в год ²⁾.

Большинство клеток фитопланктона не выживают в темных балластных танках. Однако покоящиеся стадии видов планктонных диатомовых и динофлагеллят оказались жизнеспособными даже после их транспортировки в осадках на дне балластных танков в течение шести месяцев при температуре 4 °C [10]. Исследования микроводорослей 343 судов, заходивших в 18 портов Австралии, показали, что 65 % судов несли в танках значительное количество осадков [11]. Из морских микроводорослей на динофлагелляты приходится подавляющее большинство токсичных видов, и почти все токсичные виды динофлагеллят способны к фотосинтезу.

С целью снижения экологических, эпидемиологических и других нагрузок на водную среду, вызванных сбросом неочищенных балластных вод с судов, в 2004 г. Международная морская организация (International Maritime Organization, IMO) приняла «Международную конвенцию о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими» (2004 International Convention for the Control and Management Ships’ Ballast Water and Sediments) ³⁾. Конвенция предусматривает пять стандартных процедур очистки балластных вод. Первый наиболее надежный метод предотвращения интродукции нежелательных видов-вселенцев – полное исключение сброса балластных вод в акватории портов. Остальные четыре метода связаны с обработкой балластных вод для минимизации риска сброса нежелательных организмов. Как показала практика ⁴⁾, все они далеки от совершенства [8, 12–15]. Второй метод – уменьшение концентрации морских организмов в водяном балласте, принимаемом судном, путем ограничения количества воды, выбора мест приема и т. д. Третий метод – береговая обработка балласта. Четвертый, наиболее широко применяемый метод заключается в смене балласта в водах открытого моря или океана (стандарт D-1). Пятый, наиболее эффективный метод заключается в обработке водяного балласта на борту судна (стандарт D-2) – стандарт качества балластных вод, который предусматривает наличие на судах установки обработки балластных вод (ballast water treatment system, BWTS). Используемые BWTS должны обеспечивать сброс в морскую среду менее 10 жизнеспособных организмов размером от 50 мкм на один кубический метр и менее 10 жизнеспособных организмов размером от 10 до 50 мкм на один миллилитр. К 2010 г. было известно около 60 BWTS, и с каждым годом появляются новые [15].

IMO разработала несколько технологических методов этого процесса ⁵⁾, которые можно разбить на четыре группы [16]: 1) физические (нагревание, обработка ультразвуком, ультрафиолетовым излучением, ионизация серебром и т. п.); 2) механические (фильтрование); 3) химические (озонирование, удаление кислорода, хлорирование, применение биореагентов и т. п.); 4) биологические (добавление в балластную воду хищных или паразитических организмов с целью уничтожения нежелательных видов-вселенцев).

Результаты исследования различных методик обработки балластных вод показали, что среди этих методов почти нет достаточно эффективных и экономичных [17].

Для минимизации ущерба от биологического загрязнения IMO обязала весь торговый флот применять правила управления балластными водами D-1 (полная смена или последовательная трехкратная прокачка морского балласта) в акватории водоема-реципиента. При этом конвенция предусматривает, что суда, построенные в 2017 г. и позже, должны соответствовать стандарту D-2. В обязательных постановлениях по морскому порту Новороссийск допускается сброс балласта при условии соблюдения стандартов D-1 и D-2.

В 2008 г. IMO разработала и опубликовала руководство по утверждению к использованию установок обработки балластных вод (MEPC, 2008). В руководстве определены минимальные технические характеристики BWTS и требования к технической документации. В данном руководстве также рассмотрены условия проведения тестов и желаемые результаты анализа проб балластных вод, особое внимание уделено размеру и концентрации живых организмов, включая некоторые виды бактерий ⁶⁾.

Многолетние (2004–2019 гг.) мониторинговые исследования морской среды, проведенные в акваториях крупных российских торговых портов и курортных городов, а также в открытых районах северо-восточной части Черного моря, показали, что, несмотря на применение стандартов D-1 и D-2, в последние десятилетия здесь продолжают появляться новые виды-вселенцы [5, 18–20]. Следует помнить, что некоторые из них нанесли значительный экономический ущерб, как это было с появлением гребневика Mnemiopsis leidyi. В литературе освещены результаты исследования фито- и зоопланктона в балластных водах для оценки эффективности применения стандарта D-1 [20–22]. При этом публикаций о результатах применения стандарта D-2 на практике меньше, и в основном они касаются микробиологических исследований [23]. Сведений об эффективности долговременного применения на практике судовых установок обработки балластных вод с целью минимизации концентрации в них растительных и животных планктонных организмов опубликовано не было. Цель нашего исследования – оценить качество очистки судового балласта от фито- и микрозоопланктона с помощью BWTS на судах, заходивших в порт Новороссийск в 2022–2023 гг.

Материалы и методы

Отбор 19 проб балластных вод, прошедших процедуру очистки на BWTS, был осуществлен инспекторами Федерального государственного бюджетного учреждения «Администрация морских портов Черного моря» с помощью судового цилиндрического металлического пробоотборника объемом 1 л через балластные отверстия на борту 19 судов (12 нефтяных танкеров и 7 сухогрузов), заходивших в морской порт Новороссийск под погрузку с октября 2022 г. по март 2023 г. (табл. 1). Суда принимали балласт в портах следующих стран (рис. 1): Румынии (Черное море, 1 судно), Турции (8 судов), Греции (1 судно), Италии (1) и Туниса (1) (страны Средиземного моря), Мавритании (1) (тропическая западная Африка), Египта (5 судов) (Суэцкий залив Красного моря, Индийский океан) и Ирана (1 судно) (Персидский залив, Индийский океан). Пробы морского балласта фиксировали нейтральным формалином до конечной концентрации 1–2 % ⁷⁾ и в наземной лаборатории сгущали методом осаждения в цилиндрах диаметром 5.3 см и высотой 36 см в течение 2–3 недель. Количественный учет организмов фитопланктона проводили с помощью микроскопа «МИКМЕД-2» («ЛОМО», Санкт-Петербург, Россия) методом светлого поля в проходящем свете с использованием ахроматических объективов производства «ЛОМО» (Санкт-Петербург, Россия) 10×/0.30 и 40×/0.65 в счетной камере Нажотта (Nageotte) объемом 0.05 мл. Для определения редких и крупных видов фитопланктона и микрозоопланктона просматривали часть концентрата (1/2–1/10) либо всю пробу в камере Седжвика – Рафтера (Sedgwick–Rafter) объемом 1 мл. Минимальный размер учитываемых клеток составлял 3–5 мкм. Расчет численности фитопланктона производили по формуле

$N=\frac{V_2\cdot n}{V_1\cdot V_3}$,

где V₁ – объем профильтрованной воды, мл; V₂ – объем концентрата, мл; V₃ – объем счетной камеры, мл; n – количество клеток в счетной камере. Таксономическую принадлежность организмов определяли по общепринятым руководствам ^{8), 9)}. За жизнеспособные принимали неповрежденные клетки водорослей с ярко окрашенными хлоропластами. Кроме того, были учтены случайно попавшие в пробы целые, без видимых разрушений организмы животных.

 

Таблица 1. Информация об исследованных судах, заходивших под погрузку в морской порт Новороссийск в 2022–2023 гг., оборудовании, способах обработки балластных вод и концентрации фито- и микрозоопланктона после обработки

Table 1. Characteristics of the surveyed vessels entering the seaport of Novorossiysk for loading in 2022-2023, the ballast water systems and the phyto- and zooplankton abundance after the ballast water treatment

Номер судна / Vessel number	Дата отбора проб балласта / Sampling date	Порт принятия балласта / Port of ballast water loading		Название и тип судна, флаг / Vessel name and type, flag		Тип BWTS / Type of BWTS	Объем бал- ласта, м3 / Ballast volume, m3	Метод очистки на BWTS / BWTS treatment method	Общая численность организмов, кл./л / Total abundance of organisms, cells/L
1	19.10.2022	Суэц, Египет / Suez, Egypt		BEKS FENIX, нефтяной танкер, Маршалловы острова / BEKS FENIX, oil prоduct carrier, Marshall Islands		HMT-1500-EX	17 152	Электрокатализ / Electrocatalysis	Н/О / N/D
2	22.10.2022	Искендерун, Турция / Iskenderun, Turkey		MV POSEIDONS, балкер, Либерия / MV POSEIDONS, bulk carrier, Liberia		HMT-800	12 714	Электрокатализ / Electrocatalysis	Н/О / N/D
3	23.10.2022	Айи-Теодори, Греция / Agioi Theodoroi, Greece		MT PHOENIX AN, нефтяной танкер, Мальта / MT PHOENIX AN, oil tanker, Malta		HiBallast BWMS-HUB-1000-EX	14 025	Электрохлорирование + нейтрализация / Electrochlorination + Neutralization	Н/О / N/D
4	28.10.2022	Дамиетта, Египет / Damietta, Egypt		МV CLEAR SKY, балкер, Панама / MV CLEAR SKY, bulk carrier, Panama		BalClor BC-1000	17 359	Электролиз + фильтрация / Electrolysis + Filtration	21
5	31.10.2022	Тузла, Турция / Tuzla, Turkey		GEORGY MASLOV, нефтяной танкер, Либерия / GEORGY MASLOV, crude oil tanker, Liberia		NK-03-Blue Ballast II Plus	37 998	Озонирование + нейтрализация / Ozone Injection + Neutralization	4
6	31.10.2022	Суэц, Египет / Suez, Egypt		CALIPSO, балкер, Либерия / CALIPSO, bulk carrier, Liberia		BalClor BC-2000	19 994	Электролиз + фильтрация / Electrolysis + Filtration	Н/О / N/D
7	31.10.2022	Константа, Румыния / Constanta, Romania		ELANDA OSPREY, нефтяной танкер, Либерия / ELANDA OSPREY, oil tanker, Liberia		HiBallast TM System HIB-2000-EX	44 764	Электролиз + фильтрация / Electrolysis + Filtration	16
8	12.11.2022	Тутунчифлик, Турция / Tutunciflik, Turkey		MARINER A, нефтяной танкер-химовоз, Мальта / MARINER A, oil-chemical Tanker, Malta		HiBallast NF System	16 651	Электролиз + фильтрация / Electrolysis + Filtration	8
9	09.12.2022	Айн-Сохна, Египет / Ain Sokhna, Egypt		IKARA, нефтяной танкер, Панама / IKARA, crude oil tanker, Panama		Ecochlor Series 200	46 801	Хлорирование + фильтрация / Chlorine system + Filtration	Н/О / N/D
10	11.12.2022	Искендерун, Турция / Iskenderun, Turkey		VIVA ECLIPSE, балкер, Панама / VIVA ECLIPSE, bulk carrier, Panama		Erma First FIT 800	13 973	Электролиз + фильтрация / Electrolysis+ Filtration	27
11	14.12.2022	Ла Схира, Тунис / La Skhirra, Tunisia		HISTRIA PERLA, нефтяной танкер-химовоз, Мальта / HISTRIA PERLA, oil-chemical tanker, Malta		Pure Ballast 3:2	16 773	Обработка ультрафиолетом + фильтрация / Filter + UV treatment	6
12	16.12.2022	Монфальконе, Италия / Porto Monfal- cone, Italy		YASAR KEMAL, балкер, Панама / YASAR KEMAL, bulk carrier, Panama	Blue Ocean Shield BOS 300		11 390	Обработка ультрафиолетом + фильтрация / Filter + UV treatment	6
13	15.01.2023	Нуадибу, Мавритания / Nouadhibou, Mauritania		SEA HELIOS, нефтяной танкер, Мальта / SEA HELIOS, oil tanker, Malta	Gloen-1200 Patrol		18 840	Фильтрация + обработка ультрафиолетом / Filter + UV treatment	2034
14	26.02.2022	Тузла, Турция / Tuzla, Turkey		NISSOS PAROS, нефтяной танкер, Греция / NISSOS PAROS, oil tanker, Greece	Ex-Els-3000B 1:1		36 204	Электролиз + электрохлорирование / Electrolysis + electrochlorination	368
15	28.02.2023	Суэц, Египет / Suez, Egypt		EUROSTRENGTH, нефтяной танкер, Либерия / EUROSTRENGTH, oil tanker, Liberia	Erma First BWTS Fit-3000		34 400	Электролиз + фильтрация / Electrolysis + Filtration	7163
16	03.03.2023	Измир, Турция / Izmir, Turkey		SEA PEARL J, балкер, Барбадос / SEA PEARL J, bulk carrier, Barbados	DESMI Compact Clean CC-500		11 332	Обработка ультрафиолетом + фильтрация / Filtration + UV treatment	1 190 862
17	14.03.2023		Тузла, Турция / Tuzla, Turkey	MRC BELIZ, нефтяной танкер-химовоз, Мальта / MRC BELIZ, oil chemical tanker, Malta	Pureballast 3.2 1500 EX		23 202	Обработка ультрафиолетом / UV System	12 057
18	27.03.2023		Порт имени Имама Хомейни (BIK), Иран / Port of BANDAR IMAM KHOMEINI (BIK), Iran	MV LEGENDI, балкер, Либерия / MV LEGENDI, bulk carrier, Liberia	Electro-Cleen System ECS-1350B		18 397	Электролиз + нейтрализация / Electrolysis + Neutralization	9
19	31.03.2023		Алиага, Турция / Aliaga, Turkey	TAHITI, нефтяной танкер, Мальта / TAHITI, oil carrier, Malta	Ecochlor Inc./Et-5000-4.0 Series 200		45 153	Хлорирование + фильтрация / Chlorine system + Filtration	Н/О / N/D

Примечание: Материалы получены из Ballast Water Reporting Form (Resolution A.868(20) / Information obtained from the Ballast Water Reporting Form (Resolution A.868(20).

Н/О – не обнаружено / N/D – not determined.

 

Рис. 1. Пути доставки балластных вод в 2022–2023 гг. на борту исследованных судов из портов балластировки (желтые кружки) в порт назначения Новороссийск, Россия, Черное море (обозначен красной звездочкой). Арабскими цифрами указан номер исследованного судна рядом с местонахождением порта происхождения (см. табл. 1)

Fig. 1. The routes of the ballast water transport in 2022–2023 onboard the surveyed ships from the ports of origin (yellow circles) to the port of destination (Novorossiysk, Russia, the Black Sea; marked with a red star). The examined vessels are indicated on the map by Arabic numerals at the location of their ports of origin (see Table 1)

 

Результаты

В пробах исследуемого судового балласта было обнаружено 20 видов планктонных водорослей, относящихся к четырем высшим таксономическим категориям: Bacillariophyceae (диатомовые), Dinoflagellata (динофитовые), Dictyochophyceae (силикофлагелляты) и Euglenophyceae (эвгленовые) (табл. 2, рис. 2). Наибольшим видовым богатством отличались диатомовые (13 видов) и динофлагелляты (6 видов). Силикофлагелляты были представлены одним видом Dictyocha speculum, кроме того, в балласте некоторых судов встречались эвгленовые Euglena sp. Общая численность жизнеспособных водорослей в каждой пробе исследуемого балласта варьировала от 0 до 1.19·10⁶ кл./л. Общая численность живых организмов микрозоопланктона (инфузорий) колебалась от 0 до 6.20·10³ кл./л.

 

Таблица 2. Таксономический состав одноклеточных планктонных организмов в балластных водах исследованных судов

Table 2. Taxonomic composition of unicellular planktonic organisms in the ballast water of the surveyed ships

Таксоны / Taxa	Номер судна (см. табл. 1), в балласте которого были обнаружены живые клетки фито- и микрозоопланктона / Number of the vessel (Table 1), in the ballast of which live cells of phyto- and microzooplankton were found
ФИТОПЛАНКТОН
BACILLARIOPHYCEAE
Chaetoceros affinis Lauder (рис. 2, a)	16
Chaetoceros danicus Cleve (рис. 2, b)	16
Coscinodiscus sp. * (рис. 2, c)	15, 16
Dactyliosolen fragilissimus (Bergon) Hasle	4
Ditylum brightwellii (T. West) Grunow * (рис. 2, d)	14, 17
Melosira moniliformis (O.F. Müller) C. Agardh	17
Nitzschia tenuirostris Manguin	13, 15,
Proboscia alata (Brightw.) Sundström * (рис. 2, e)	10, 14, 15, 16, 17
Pseudo-nitzschia delicatissima (Cleve) Heiden complex sp. (рис. 2, f)	7, 15, 16, 17
Pseudo-nitzschia seriata (Cleve) H. Perag. complex sp.	14, 15, 16, 17
Pseudo-nitzschia sp.	14
Pseudosolenia calcar-avis (Schultze) B.G. Sundström *	13, 14, 16, 17
Skeletonema costatum (Grev.) Cleve (рис. 2, g)	15, 16, 17
Sundstroemia setigera (Brightw.) Medlin in Medlin et al. (=Rhizosolenia setigera Brightw.) ** (рис. 2, h)	12, 17
Thalassionema nitzschioides (Grunow) Mereschk. (рис. 2, i)	5, 14, 15, 16
Thalassiosira sp. (рис. 2, j)	4, 7, 17
DINOFLAGELLATA
Alexandrium sp.	14
Ensiculifera carinata Matsuoka, Kobayashi et Gains	16
Gonyaulax sp.	16
Prorocentrum compressum (J.W. Bailey) T.H. Abé ex J.D. Dodge (рис. 2, l)	13
Prorocentrum micans Ehrenb. (рис. 2, m)	10, 11, 13, 14, 16
Prorocentrum scutellum Schröd. (рис. 2, n)	11, 14, 15, 17
Prorocentrum sp.	14
Protoperidinium sp. *	16
Scrippsiella acuminata (Ehrenb.) Kretschmann (рис. 2, o)	16
Tripos furca (Ehrenb.) F. Gómez, 2013 * (рис 2, k)	16
DICTYOCHOPHYCEAE
Dictyocha speculum Ehrenb.	16
EUGLENOPHYCEAE
Euglena sp.	8
МИКРОЗООПЛАНКТОН
PROTOZOA
Amphorellopsis acuta (Schmidt, 1902)	10
Ciliophoragen. sp. (? Euplotes sp.)	13, 15, 18
Ciliophoragen. sp. (? Vorticella sp.) (рис. 2, p)	18

* Виды, длина клеток которых превышает 50 мкм. / The species with cells of> 50 μm long.

** Вид, нехарактерный для планктона северо-восточной части Черного моря. / Species not characteristic of the northeastern Black Sea.

 

Рис. 2. Фито- и зоопланктон, обнаруженный в балластных водах исследованных судов (световой микроскоп): a – Chaetoceros affinis; b – Chaetoceros danicus; c – Coscinodiscus sp.; d – Ditylum brightwellii; e – Proboscia alata; f – Pseudo-nitzschia sp.; g – Skeletonema costatum; h – Sundstroemia setigera; i – Thalassionema nitzschioides; j – Thalassiosira sp.; k – Tripos furca; l – Prorocentrum compressum; m – Prorocentrum micans; n – Prorocentrum scutellum; o – Scrippsiella acuminata; p – Ciliophora gen. sp. (?Vorticella sp.)

Fig. 2. Phyto- and zooplankton found in the ballast water of the surveyed vessels (light microscope): a – Chaetoceros affinis; b – Chaetoceros danicus; c – Coscino discus sp.; d – Ditylum brightwellii; e – Proboscia alata; f – Pseudo-nitzschia sp.; g – Skeletonema costatum; h – Sundstroemia setigera; i – Thalassionema nitzschioides; j – Thalassiosira sp.; k – Tripos furca; l – Prorocentrum compressum; m – Prorocentrum micans; n – Prorocentrum scutellum; o – Scrippsiella acuminata; p – Ciliophora gen. sp. (?Vorticella sp.)

 

В балластных водах шести судов (1–3, 6, 9 и 19) из девятнадцати (32 % всех случаев) не было обнаружено живых организмов (100 %-ная очистка балласта). эти суда использовали BWTS типов HMT-1500-EX, HMT-800, HiBallast BWMS-HUB-1000-EX, BalClor BC-2000, Ecochlor Series 200, Ecochlor Inc./Et -5000-4.0 Series 200. Конструкция этих систем основана на следующих методах очистки: электрокатализе, электролизе + фильтрации, хлорировании + фильтрации, электрохлорировании + нейтрализации.

Системы DESMI CompactClean СС-500 (способ очистки: фильтрация + обработка ультрафиолетом) и Pureballast 3.2 1500 EX (способ очистки: обработка ультрафиолетом), используемые на судах 16 и 17 (10 % всех случаев), не справились с очисткой морского балласта: численность одноклеточных водорослей (1.21·10⁴ и 1.19·10⁶ кл./л) в их балласте превышала установленные стандартом D-2 допустимые концентрации живых организмов размером от 10 до 50 мкм (не более 1.00·10⁴ кл./л) в водах балласта. Причем если в случае судна 17 (регион принятия балласта: Мраморное море, порт Тузла, Турция) это превышение было незначительным – в 1.2 раза, то численность клеток фитопланктона в балластных водах судна 16 (регион принятия балласта: Эгейское море, порт Измир, Турция) превышала предельно допустимую стандартом D-2 концентрацию в 119 раз. Неудовлетворительная степень очистки морского балласта на этих судах могла быть связана с неправильной эксплуатацией либо неэффективной работой балластных установок.

На борту остальных одиннадцати судов (4, 5, 7, 8, 10–15 и 18 – 58 % случаев) находились системы BWTS классов NK-03-Blue-Ballast II Plus, HiBallast TM System HIB-2000-EX, HiBallast NF System, Erma First FIT-800, Pure Ballast 3:2, Blue Ocean Shield BOS 300, Gloen-1200 Patrol, Ex-Els-3000B 1:1, Erma First BWTS FIT-3000, Electro-Cleen System ECS-1350B. В основу их работы легли следующие методы очистки: электролиз + нейтрализация, электролиз + фильтрация, электролиз + электрохлорирование, обработка ультрафиолетом + фильтрация, озонирование + нейтрализация. Эти системы справились с задачей обезвреживания балластных вод: содержание живых клеток фитопланктона в балластной воде составило от 4 до 963 кл./л, микрозоопланктона (инфузории – Ciliophora) – не превышало 6.20·10³ кл./л, что соответствовало стандарту D-2: сброс менее 10 жизнеспособных организмов размером от 10 до 50 мкм/мл, то есть не более 1.00·10⁴ тыс. кл./л. Следует отметить, что концентрация крупноклеточных (длиной более 50 мкм) видов фитопланктона (в основном диатомовых Proboscia alata, Pseudosolenia calcar-avis и Ditylum brightwellii), обнаруженных в балласте судов 10.12–17 (37 % случаев), составила от 2 до 312 кл./л (то есть от 2 до 3.1×10⁵ кл./м³) и вышла за рамки требований стандарта D-2: сброс менее 10 жизнеспособных организмов размером более 50 мкм/м³. Поскольку ширина клеток этих видов водорослей не превышала 30 мкм, балласт судов, в котором они были обнаружены, можно назвать условно чистым.

Обсуждение

В опубликованной литературе, содержащей результаты анализа проб балластных вод и осадков, большинство исследований были проведены на сухогрузах [24]. Наше исследование основано на пробах фитопланктона, взятых в балластных танках 12 нефтяных танкеров и 7 сухогрузов.

Все обнаруженные в балластных водах виды одноклеточных ¹⁰⁾ водорослей были ранее найдены в Черном море [25]. Однако обитающая в южной части Черного моря диатомовая Sundstroemia setigera не характерна для его северо-восточной части ¹¹⁾. Хотя этот вид не токсичен, его можно отнести к разряду потенциально вредных: своими длинными и жесткими щетинками, находящимися на обоих концах клетки, он способен ранить жаберный аппарат анчоусовых (хамсы Engraulis encrasicolus), мелких сельдевых видов рыб (шпрота Sprattus sprattus (L.), Clupeiformes: Clupeidae) и тюльки – Clupeonella cultriventris (von Nordmann), Clupeiformes: Ehiravidae. Аналогичным образом диатомовые ¹²⁾ Chaetoceros convolutus Castracane и C. concavicornis L.A. Mangin ранят жаберный аппарат других видов рыб [26–29].

Не определенные до вида таксоны из двух комплексов рода Pseudo-nitzschia (табл. 1), возможно, представляют собой наибольшую угрозу для экосистемы и здоровья человека. Они могут вызывать синдром амнезийного отравления морепродуктами (amnesics shellfish poisoning), кроме того, среди них есть потенциально токсичные, способные к выработке домоиковой кислоты. Из Pseudo-nitzschia delicatissima complex в Черном море найдены P. delicatissima и P. prolongatoides (Hasle) Hasle, из P. pseudodelicatissima complex – P. inflatula (Hasle) Hasle, из Pseudo-nitzschia seriata complex – P. seriata и P. pungens ¹⁰⁾. Из них P. delicatissima, P. pseudodelicatissima, P. pungens и P. seriata потенциально токсичные.

Виды рода Alexandrium производят нейротоксины и токсины, вызывающие паралитическое отравление моллюсками (paralytic shellfish poisoning). В некоторых случаях они становятся причиной гибели рыб [30].

Инфузорий, по-видимому, следует считать одними из наиболее часто встречающихся зоофлагеллят, транспортируемых с балластными водами [2]. Например, при микроскопическом исследовании морского балласта, привезенного из Японии в штат Вашингтон (тихоокеанское побережье США), в половине проб осадков из танков были обнаружены живые инфузории размером 5–30 мкм; из осадков также был культивирован вид эвгленовых Eutreptiella sp. [31]. В целом простейшие являются доминирующим компонентом биоты балластных вод [32].

Таким образом, наши исследования показали, что не во всех случаях использования разных типов BWTS на борту судов, сбрасывавших балласт в порту Новороссийск, была достигнута 100%-ная очистка балластных вод от живых организмов. Использование ряда балластных установок у 32 % исследуемых судов показало отличный результат (100%-ная очистка балласта). Удовлетворяющий стандарту D-2 результат очистки был отмечен еще у 58 % судов: их судовые установки не полностью обезвреживали балласт, но значительно снижали в нем численность жизнеспособных организмов. В 10 % всех исследованных случаев результат очистки балластных вод оставался неудовлетворительным (сохранялась высокая численность живых организмов в балластных водах).

Черное море входит в систему Средиземноморского бассейна и на протяжении последних 8–10 тыс. лет интенсивно обменивается водами со Средиземным морем, поэтому таксономические составы морской флоры и фауны этих двух водоемов имеют значительное сходство [4]. Процесс медитеранизации Черного моря за последние полвека существенно ускорился. Под медитеранизацией фауны понимают приобретение фауной Черного и Азовского морей средиземноморского облика в результате постоянного проникновения в воды этих морей средиземноморских видов животных. В биогеографическом контексте термин ввел И. И. Пузанов в 1960 г. ¹³⁾. За период 1960–2010 гг. в северной и западной частях Черного моря было обнаружено более 100 новых видов растений и животных средиземноморского происхождения, 43 вида из которых успешно адаптировалась к новым условиям [5].

Поскольку большинство из исследованных нами судов (12 из 19) принимали балластные воды исключительно в акватории Средиземноморского бассейна (см. рис. 1), можно предположить сценарий относительно низкого риска. Однако следует учесть значительную долю судов, прибывших из портов Суэцкого залива (Красное море), побережья Тропической Западной Африки и Персидского залива (Индийский океан). Ожидается, что при проникновении в акваторию Черного моря вероятность вредного воздействия от живых организмов средиземноморского происхождения будет меньше, чем от видов, поступающих из других регионов Мирового океана. В этом контексте повышенные концентрации фитопланктона, транспортированного с балластными водами в порт Новороссийск из Суэцкого залива (7.16·10³ кл./л; судно 15) и Мавритании (2.03·10³ кл./л; судно 13), могут представлять умеренный риск. Однако без более детальных исследований видового состава и жизнеспособности клеток оценить реальную степень риска пока невозможно.

В целом предполагается, что из грузовых судов именно сухогрузы стран, экспортирующих сырье (древесину, зерно, сахар, уголь, железную руду), представляют наибольший риск, так как именно эта категория судов в течение 50 % времени находится в море с балластными водами и после доставки груза нуждается в полной замене его балластом [31]. Ранее было проведено детальное исследование фитопланктона, собранного с помощью 10-литрового батометра в балластных водах девяти судов в штате Северная Каролина (атлантическое побережье США) с последующим фильтрованием через набор сит (333, 62 и 33 мкм) и культивированием. В результате этого исследования в морском балласте удалось обнаружить 342 вида микроводорослей: в основном синезеленых, динофлагеллят, диатомовых и зеленых [33]. Это количество значительно превышает число видов, найденное другими авторами, что позволяет предположить, что в какой-либо момент времени на всей планете суда переносят тысячи видов фитопланктона. Таким образом, большинство опубликованных результатов исследований фитопланктона балластных вод не дают реальной картины риска, связанного с заносом микроводорослей-вселенцев в новые регионы. Кроме того, не следует забывать о роли внутрирегиональных морских перевозок в распространении видов-вселенцев [34].

В балластных водах судов в Европейском регионе зеленые и синезеленые водоросли также были обычным компонентом биоты [2], хотя в наших пробах они не были найдены. Этот факт, вероятно, связан с полным или почти полным отсутствием крупных рек в местах забора морского балласта. Следует отметить, что эти две таксономические группы наиболее характерны для пресноводных водоемов.

Считаем, что продолжение контроля биологического разнообразия балластных вод с целью оценки эффективности применения различных типов BWTS для обезвреживания балласта является одним из приоритетных направлений в сфере прикладных научных исследований РАН и Министерства транспорта Российской Федерации. Однако без знания местного биоразнообразия, что относится к области фундаментальных исследований, невозможно отделить инвазивные виды от местных обитателей.

Заключение

Биологическое загрязнение является одной из важнейших в списке проблем антропогенного влияния на экосистемы Мирового океана. С целью снижения экологических, эпидемиологических и других нагрузок на водную среду, вызванных сбросом неочищенных балластных вод с судов, Международная морская организация обязала весь торговый флот c 2004 г. следовать стандарту D-1 в акватории водоема-реципиента, а с 2017 г. все новые суда должны соответствовать стандарту D-2, который предусматривает наличие на судах установки обработки балластных вод (BWTS). В обязательных постановлениях по морскому порту Новороссийск допускается сброс балласта с применением стандартов D-1 и D-2. В статье впервые для российских вод приводятся результаты исследования качества очистки судового балласта от одноклеточных планктонных организмов с помощью BWTS на судах, заходивших в порт Новороссийск.

Исследования балластных вод были проведены на 19 судах (12 нефтяных танкеров и 7 сухогрузов), заходивших в морской порт Новороссийск под погрузку с октября 2022 г. по март 2023 г. Суда принимали балласт в портах следующих стран: Румыния (Черное море), Турция, Греция, Италия и Тунис (страны Средиземного моря), Мавритании (тропическая западная Африка), Египта (Суэцкий залив Красного моря, Индийский океан) и Ирана (Персидский залив, Индийский океан). На наш взгляд, наибольший риск заноса с балластными водами вредных организмов в экосистему Черного моря представляют суда, прибывшие из более отдаленных портов из наиболее теплых вод: акватории Красного моря, прибрежных вод Тропической Западной Африки и Индийского океана.

В пробах исследованного судового балласта было обнаружено 20 видов планктонных водорослей. Наибольшим видовым богатством отличались диатомовые (13 видов) и динофлагелляты (6 видов). Кроме того, были обнаружены инфузории Amphorellopsis acuta, Euplotes sp. и Vorticella sp. Все обнаруженные в балластных водах виды одноклеточных организмов обычны для Черного моря. Среди них обнаружены и потенциально опасные представители диатомовых и динофитовых. Общая численность жизнеспособных водорослей в каждой пробе исследуемого балласта варьировала от 0 до 1.19·10⁶ кл./л. Общая численность живых организмов микрозоопланктона (инфузорий) колебалась от 0 до 6.20·10³ кл./л.

В балластных водах шести судов (32 % всех случаев) отсутствовали живые организмы (100 % очистка балласта). эти суда использовали системы BWTS типов: HMT-1500-EX, HMT-800, HiBallast BWMS-HUB-1000-EX, BalClor BC-2000, Ecochlor Series 200, Ecochlor Inc./Et-5000-4.0 Series 200. Конструкция этих систем основана на следующих методах очистки: электрокатализе, электролизе + фильтрации, хлорировании + фильтрации, электрохлорировании + нейтрализации.

Системы DESMI CompactClean СС-500 (обработка ультрафиолетом + фильтрация) и Pureballast 3.2 1500 EX (только обработка ультрафиолетом), установленные на двух судах (10 % всех случаев), прибывших из Мраморного (порт Тузла, Турция) и Эгейского морей (порт Измир, Турция), не справились с очисткой морского балласта. Численность микроводорослей (1.21·10⁴ и 1.19·10⁶ кл./л соответственно) в их балласте превышала установленные стандартом D-2 допустимые концентрации живых организмов.

Системы 11 из 19 судов (58 % случаев) справились с задачей обезвреживания балластных вод: содержание живых клеток фито- и микрозоопланктона в их балласте соответствовало стандарту D-2. Это BWTS классов NK-03-Blue-Ballast II Plus, HiBallast TM System HIB-2000-EX, HiBallast NF System, Erma First FIT 800, Pure Ballast 3:2, Blue Ocean Shield BOS 300, Gloen-1200 Patrol, Ex-Els-3000B 1:1, Erma First BWTS FIT-3000, Electro-Cleen System ECS-1350B. Эти системы используют следующие методы очистки: электролиз + нейтрализация, электролиз + фильтрация, электролиз + электрохлорирование, обработка ультрафиолетом + фильтрация, озонирование + нейтрализация.

Таким образом, проведенные исследования показали, что использование разных типов BWTS на борту судов не всегда обеспечивает 100%-ную очистку балластных вод от живых организмов. Поэтому продолжение исследований и биологического контроля балластных вод с целью оценки эффективности применения различных типов BWTS для обезвреживания балласта, а также мониторинг местного биоразнообразия являются ключевыми задачами для минимизации возможного биологического загрязнения акватории Черного моря.

 

¹⁾ Зайцев Ю. П. Введение в экологию Черного моря. Одесса : Эвен, 2006, 224 с.

²⁾ Exotic species in the Aegean, Marmara, Black, Azov and Caspian Seas / Edited by Yu. Zaitsev , B. Öztürk. Istanbul : Turkish Marine Research Foundation, 2001. 267 p.

³⁾ 2004 International Convention for the Control and Management of Ships’ Ballast Water and Sediments. London : International Maritime Organization, 2004. 28 p.

⁴⁾ Кудюкин А. А. Обработка балластных вод в судовых условиях: мировой опыт, технологические подходы. Экспертная оценка предложений национальных производителей. Первые результаты выводы // IV научно-практический семинар по проблеме управления водяным балластом судов (для специалистов научных учреждений, связанных с проблемой судоходства, морской биологии, экологии и охраны природы), г. Одесса, Украина, 26–27 августа 2003 года: отчет о семинаре. Одесса, Украина. С. 19–23.

⁵⁾ Guidelines for development of a national ballast water management strategy / J.Tamelander [et al.]. London ; Gland : GEF-UNDP-IMO GloBallast, 2010. 43 p.

⁶⁾ Resolution MEPC.174(58). Guidelines for approval of ballast water management systems (G8). MEPC 58/23, Annex 4. 2008. 28 p.

⁷⁾ Макаревич П. Р., Дружков Н. В. Методические рекомендации по анализу количественных и функциональных характеристик морских биоценозов северных морей. Ч. 1. Фитопланктон. Зоопланктон. Взвешенное органическое вещество. Апатиты, 1989. 50 с.

⁸⁾ Dodge J. D. Marine dinoflagellates of the British Isles. London : Her Majesty’s Stationary Office, 1982. 303 р.

⁹⁾ Identifying marine phytoplankton / Ed. by C. Tomas. San Diego : Academic Press, Inc., 1997. 821 p.

¹⁰⁾ Phytoplankton Check List / Seventh Framework Programme. UP-GRADE BS-SCENE project, Work Package 9. Deliverable D 9-1-3 Annex A. Grant agreement No. 226592. 2010. 66 p.

¹¹⁾ Black Sea phytoplankton checklist / L. Boicenko [et al.]. 2014.

¹²⁾ Hasle G. R., Fryxell G. A. Taxonomy of diatoms // Manual on harmful marine microalgae Paris : UNESCO, 1995. P. 339–364. (. IOC Manual and Guides ; No. 33).

¹³⁾ Пузанов И. И. По нехоженому Крыму. Москва : Географгиз, 1960. 286 с.

Об авторах

Ольга Николаевна Ясакова

Южный Научный Центр РАН

Email: yasak71@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0728-6836

старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

Россия, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Чехова, 41

Олег Тихонович Зуйков

ФГБУ «Администрация морских портов Черного моря»

Email: oleg@ampnovo.ru
ORCID iD: 0009-0002-5130-2570

заместитель руководителя, кандидат технических наук

Россия, 353925, Новороссийск, ул. Хворостянского, 2

Юрий Борисович Околодков

Instituto de Ciencias Marinas y Pesquerías, Universidad Veracruzana

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuriokolodkov@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0003-3421-3429

Laboratorio de Botánica Marina y Planctología, исследователь, доктор биологических наук

Мексика, Veracruz

Список литературы

Дополнительные файлы